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Publication number: DEN0010682MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 24. Mai 1955 Bekanmtgeniacht am 25. Oktober 1956Registration day: May 24, 1955 Bekanmtgeniacht on October 25, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

In einem Röntgengerät ist die Arbeitsspannung der Röntgenröhre, d. h. die Spannung zwischen Anode und Kathode, wenn das Röntgengerät in Betrieb ist, wesentlich niedriger als die Leerlaufspannung, da bei Belastung im Gerät und im Speisenetz Spannungsverluste entstehen. Bei der Inbetriebnahme des Röntgengeräts wird zunächst der Strom zur Heizung der Heizkathode eingeschaltet, und einige Zeit später wird dlie hohe Spannung an die Röhre gelegt. Der Belastungsstrom steigt dann sofort zum vollen Wert, wodurch verhütet wird, daß die Röhrenspannung zu hoch wird.In an X-ray machine, the working voltage of the X-ray tube, i. H. the tension between Anode and cathode when the x-ray machine is in Operation is, much lower than the open circuit voltage, because with load in the device and in the Supply network voltage losses occur. When commissioning the X-ray device, first the current for heating the hot cathode is switched on, and some time later the high will be Voltage applied to the tube. The load current then immediately rises to its full value, whereby it is prevented that the tube voltage becomes too high.

Wenn eine Unterbrechung der Heizstromleitung, ein Kurzschluß im Speisetransformator oder eine andere Störung auftritt, so daß die Kathode nicht bis zur Arbeitstemperatur erhitzt wird, kann die Einschaltung der hohen Spannung für die Röntgenröhre schädlich sein. In diesem Falle ist die Röhrenspannung gleich der Leerlaufspannung des HochspaniniungsitranisforrnatorS', und die Stromzuführungskabel können durchschlagen, es könnenIf there is an interruption in the heating current line, a short circuit in the supply transformer or a other malfunction occurs, so that the cathode is not heated up to the working temperature, the Switching on the high voltage can be harmful to the X-ray tube. In this case the The tube voltage is equal to the open circuit voltage of the high-voltage nitrile former, and the power supply cables can penetrate, it can

609 &59S88609 & 59S88

N 10682 VlUcI21gN 10682 VlUcI21g

Funkenüberschiläge im Röhireinmantel auftreten, oder innere Durchschläge können die Röntgenröhre •beschädigen.Spark overshoots occur in the Röhirein mantle, or internal breakdowns can damage the x-ray tube.

• -^r Es ist an. sich/ bekannt, ein Röntgengerät vor dem Einschalten der Betriebsspannung mit einer Quelle 'niedriger Spannung zu verbinden und erst nachdem die Entladungsstromstärke den üblichen Wert aufweist, die Betriebsspannung einschaltbar zu machen.• - ^r It is on. himself / known to connect an X-ray device to a source of low voltage before the operating voltage is switched on and to make the operating voltage switchable only after the discharge current has the usual value.

ίο Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgengerät mit einer, Sicherheitsschaltung und bezweckt, die Einschaltung der hohen Spannung zu verhüten, wenn der Stromkreis zur Erhitzung der Heizkathode der Röntgenröhre aus irgendeinem Grunde gestört ist. Gemäß der Erfindung wird in den Betätigungsstromkreis \für die hohe· Spannung der Arbeitskontakt eines elektromagnetischen Relais eingeschaltet, dessen Erregung durch die Summe zweier Spannungen bewirkt wird, die annähernd gegenphasig sind und von denen eine koristant und . die andere von dem Heizstrom abhängig ist. Wenn die Summe der beiden Spannungen einen· bestimmten Wert überschreitet, unterbricht der Arbeitskontakt den erwähnten Stromkreis·. V .-.".· Die Spannungen sind gleich oder haben nurThe invention relates to an X-ray device with a safety circuit and aims to prevent the high voltage from being switched on if the circuit for heating the heating cathode of the X-ray tube is disturbed for any reason. According to the invention, the normally open contact of an electromagnetic relay is switched into the actuating circuit for the high voltage. the other is dependent on the heating current. If the sum of the two voltages exceeds a certain value, the normally open contact interrupts the mentioned circuit. V .-. ". · The voltages are equal or only have

■·■■■- -einen· geringen -Unterschied, wenn -keine Störung eintritt und bei Einschaltung der Heizstrom den zum Erhitzen der Kathode zur Arbeitstemperatur erforderlichen Wert anninimt. Im Falle- einer, Unterbrechung des Heizstromkreises ist die von dem Heizstrom abhängige Spannung sehr gering, - und das Relais spricht durch die konstante Spannung an. Tritt jedoch ein Kurzschluß ein, so ist die von dem Heizstrom abhängige Spannung vorwiegend und mächt das Relais wirksam.■ · ■■■ - -a · slight -difference if -no fault occurs and when the heating current is switched on, it is used to heat the cathode to the working temperature required value assumes. In case of a, Interruption of the heating circuit, the voltage dependent on the heating current is very low, - and the relay responds due to the constant voltage. However, if a short circuit occurs, so is the voltage dependent on the heating current predominates and makes the relay effective.

Es ist für die Erfindung unwesentlich, ob ein.Relais mit einer Erregerwicklung oder ein Differentialrelais verwendet wird^Die Summe der Spannungen kann auch zur Steuerung der Gitterspanrmng einer Entladungsröhre oder als Zündspannung für eine Gasentladungsröhre verwendetIt is irrelevant for the invention whether a relay with an excitation winding or a differential relay is used ^ The sum of the voltages can also be used to control the grid tension a discharge tube or as an ignition voltage for a gas discharge tube

werden, deren Anodenstrom das Relais erregt. whose anode current energizes the relay.

Der verhältnismäß ig hohe Leerlauf strom des Heizstromtransformators, der weiterfließt, wenn eine ,45 Unterbrechung auf der Sekundärseite dieses Transformators die Erhitzung der Heizkathode verhindert, beeinträchtigt die Empfindlichkeit der Einrichtung. Dieser Strom hat eine sehr hohe reaktive Komponente, die größtenteils dadurch kompensiert werden kann, daß parallel zur Primärwicklung des Heizstromtransformators ein Kondensator geschaltet wird..The relatively high no-load current of the heating current transformer, which continues to flow when a , 45 An interruption on the secondary side of this transformer prevents the heating cathode from heating up, affects the sensitivity of the facility. This current has a very high reactive level Component that can be largely compensated for by parallel to the primary winding of the Heating current transformer a capacitor is switched.

Dies wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert. ■This is explained in more detail in the following description with reference to the drawing. ■

Fig. ι zeigt"das Prinzip der Schaltung des Gerätes nach der Erfindung, und ;Fig. Ι shows "the principle of the circuit of the device according to the invention, and;

Fig. 2 zeigt eine Abart, und die • Fig. 3'und'4 zeigen zwei Belasturigsdiagramme: Die Röntgenröhre ι ist mit" der Kathoden und der Anode 3 an beide Enden'der Sekundärwicklung 4 des Transformators 5 ' für hohe Spannung angeschlossen. Im allgemeinen wird gleichgerichtete Spannung benutzt, und: eine¹ Anzahl. Von Venr tilen und Kondensatoren.werden in den Stromkreis eingefügt, aber zur Erläuterung der Erfindung genügt die einfache Schaltungsanordnung nachFig. 2 shows a variant, and the • Fig. 3 'and' 4 show two loading diagrams: The X-ray tube ι is connected with "the cathode and the anode 3 to both ends" of the secondary winding 4 of the transformer 5 'for high voltage general rectified voltage is used, and: a ¹ number tilen From Venr and Kondensatoren.werden inserted in the circuit, but to illustrate the invention implemented with a simple circuit arrangement as claimed.

Die Primärwicklung 6 des. Transformators 5 ist an den Regeltransformator 7 angeschlossen. Dieser ist als Spartransformator dargestellt. Die erzeugte Spannung kann durch Anzapfungen 8 geregelt werden. Ein Stro'rnzuführüngsdraht 9 für die Primärwicklung 6 des Transformators 5 ist mit dem Regelkontakt 10, der andere Draht 11 unmittelbar mit dem anderen Ende der Wicklung 7 verbunden. In den Stromzuführungsleitungen 9 und 11 sind die Kontakte 12 und 13 eines elektromagnetischen Relais, des Hauptrelais, enthalten, -dessen Erregerwicklung 14, mittels eines Druckkhopfschalters-15 mit der Netzspannung durch die Anschlußklemmen 16 und 17 verbunden werden kann.The primary winding 6 of the transformer 5 is connected to the regulating transformer 7. This is shown as an autotransformer. The voltage generated can be regulated by taps 8 will. A Stro'rnzuführüngsdraht 9 for The primary winding 6 of the transformer 5 is directly connected to the control contact 10, the other wire 11 connected to the other end of the winding 7. In the power supply lines 9 and 11 are the contacts 12 and 13 of an electromagnetic Relay, the main relay, contain, -Its excitation winding 14, by means of a push button switch-15 can be connected to the mains voltage through the terminals 16 and 17 can.

Der Heizstromkreis der Röntgenröhre 1 hat einen Heizstromtransformator 19 mit der Sekun-.: därwicHiurigiS und'deV|:Primärwicklung2o, welch letztere an zwei feste Punkte der Wicklung des Regeltransformators 7 angeschlossen ist. Die Stromzuführungsleitung zum Heizstromtransformator 19 enthält einen Regelwiderstand2i zur Einstellung des Heizstroms und eine Schmelzsicherung 22. Letztere dient-dazu, in Fällen starken Kurzschlusses die Wirkung des, Geräts zu unterbrechen, damit Beschädigung möglichst vermieden wird.The heating circuit of the X-ray tube 1 has a heating current transformer 19 with the secondary: därwicHiurigiS und'deV |: primary winding2o, which the latter is connected to two fixed points of the winding of the regulating transformer 7. the Power supply line to the heating current transformer 19 contains a regulating resistor 2i for setting the heating current and a fuse 22. The latter is used in cases of severe short circuit interrupt the action of the device so that damage is avoided as much as possible.

Der Hei ζ Stromkreis enthält weiter den Widerstand 23, der zum Schützen des- Röntgengeräts dient. Im Widerstand entsteht ein Spannungsverlust, der von dem....Heizstrom.abhängig ist. Er ist gering, wenn der Stromkreis irgendwo unterbrochen ist, und groß, wenn irgendwo ein Kurzschluß, auftritt.,, ,............;.· The Hei ζ circuit also contains the resistor 23, which is used to protect the X-ray machine. A voltage loss occurs in the resistor, which is dependent on the ... heating current. He is small if the circuit is interrupted somewhere, and large if a short circuit occurs somewhere. ,,, ............;. ·

Einige Windungen' 24 des Regeltransformators 7 liefern die Gegenspannung. Beide Spannungen sind durch die Gleiohrichterbrücke 27 und die Wicklung 26 in Reihe geschaltet. Die Richtung des Stroms durch die Wicklung 26 ist stets dieselbe, ob die _!ir!Spannung am Widerstand 23 .höher als die Gegenspannung ist oder nicht. Man wird die Spannungen annähernd auf gleiche Werte einstellen, und dazu dient der Kontaktarm 25 des Widerstands 23. Es 1st nicht erforderlich, Gleichrichter zu verwenden, aber ein Gleichstromrelais arbeitet ruhiger als ein Wechselstromrelais. Die beiden Spannungen können auch durch magnetische Kopplung gegenphasig geschaltet werden, wenn ein Differentialrelais verwendet wird, von dem jede Wicklung an eine der Spannungen gelegt ist. '.,,,.■A few turns' 24 of the regulating transformer 7 supply the counter voltage. Both voltages are connected in series through the rectifier bridge 27 and the winding 26. The direction of the current through the winding 26 is always the same whether the _{! Ir!} Voltage at resistor 23. Is higher than the counter voltage or not. The voltages will be set to approximately equal values, and this is done by the contact arm 25 of the resistor 23. It is not necessary to use rectifiers, but a DC relay works more quietly than an AC relay. The two voltages can also be switched out of phase by magnetic coupling if a differential relay is used, each winding of which is connected to one of the voltages. '. ,,,. ■

Bei einer anderen Ausführungsform enthält dieser Einzelteil der Schaltung eine Hochvakuumsehältröhre 32. Fig. 2 zeigt die Schaltung, in der ' eine Triode als Schaltröhre verwendet wird. Die Summe der konstanten Spannung der Windungen 24 und der von dem Heizstrom abhängigen Spannung, die dem Widerstand 23 entnommen wird, wird gleichgerichtet und ist über den Widerstand 33 wirksam. Sie liefert die positive Komponente der Gitterspannung für.die Entladungsröhre* DieIn another embodiment, this component part of the circuit includes a high vacuum holding tube 32. Fig. 2 shows the circuit in which 'a triode is used as a switching tube. the Sum of the constant voltage of the windings 24 and the voltage dependent on the heating current, which is taken from the resistor 23 is rectified and is across the resistor 33 effective. It supplies the positive component of the grid voltage for the discharge tube * Die

$09 659/388$ 09 659/388

N10682 VIIIc/21gN10682 VIIIc / 21g

Spannungsquelle 34 liefert.die negative KomponenteVoltage source 34 supplies the negative component

dieser Gitterspannung.. Der .. Anodenstrom derthis grid voltage .. the .. anode current the

, Spannungsquelle 35 erregt die Wicklung des Relais 26, wenn in dem Heizstromkreis der Röntgenröhre eine Störung auftritt., Voltage source 35 energizes the winding of the relay 26 when a malfunction occurs in the heating circuit of the X-ray tube.

Anstatt der Triode kann auch eine gasgefüllte Entladungsröhre;als Schaltröhre verwendet werden. Die Schaltung muß dazu Änderungen erfahren, welche dem Fachmann jedoch keine Schwierig-Instead of the triode, a gas-filled discharge tube can also be used as a switching tube. To do this, the circuit must be changed, which, however, will not pose a problem for a person skilled in the art.

keiten bereiten. ...■ i: :·;.Λprepare opportunities. ... ■ i:: ·; .Λ

Die Erregerwicklung 26 des Relais betätigt den Arbeitskontakt 29. Dieser Kontakt liegt im Betätigungsstromkreis des Hauptrelais 14 und verhütet, wenn er geöffnet ist, die Einschaltung des Röntgengeräts. The excitation winding 26 of the relay actuates the normally open contact 29. This contact is in the actuation circuit of the main relay 14 and prevents, when it is open, the switching on of the X-ray machine.

Aus der graphischen Darstellung der Fig. 3 ergeben sich nicht die gegensinnig gerichteten Spannungen, sondern die Spannung des Windungsteiles 24 des Regeltransformators 7 wird durch den Vektor V₁ bezeichnet, der gegenüber der wirklichen Spannung um i8o° gedreht ist. Der Vektor V₉, der die Spannung am Widerstand 23 zwischen einem End« und der Anzapfung 24 bei normalem Stromverbrauch der Heizkathode angibt, weist eine geringe Phasenverschiebung auf, hat aber annähernd die gleiche Größe wie der Vektor V₁. Diese Übereinstimmung läßt sich durch Einstellung des Regelarms 25 erzielen. Die Summe der beiden gegenphasigen Spannungen wird durch den Vektor V angegeben. Bei den meisten Geräten ist es üblich, den Heizstrom in bestimmten Grenzen veränderlich zu machen, damit die Belastung der Röntgenröhre aufThe graphical representation of FIG. 3 does not result in the oppositely directed voltages, but rather the voltage of the winding part 24 of the regulating transformer 7 is denoted by the vector V ₁ , which is rotated by 180 ° with respect to the actual voltage. The vector V ₉ , which specifies the voltage across the resistor 23 between one end and the tap 24 with normal current consumption of the heating cathode, has a slight phase shift, but has approximately the same size as the vector V ₁ . This correspondence can be achieved by adjusting the control arm 25. The sum of the two voltages in phase opposition is given by the vector V. With most devices it is common to make the heating current variable within certain limits so that the load on the X-ray tube is increased

• den gewünschten Wert eingestellt werden kann.• the desired value can be set.

Dies läßt sich durch den Regelwiderstand 21 durchführen, und infolgedessen ändert sich die Spannung V₂ zwischen den Grenzen V₂' und V₂". Diese Änderung wird von einer kleinen Änderung der Phasen ve rschiebung begleitet. Die Summe der Spannungen V₁ und V₂ ändert sich infolgedessen zwischen V und V". Die Spannung, bei der das Relais 26 wirksam wird, muß größer als V sein, da diese die höchste Spannung ist, die bei der Regelung der Belastung auftritt. Die Figur zeigt weiter die Vektoren A und B, die die Spannung V₂ am Widerstand 23 angeben für den Fall, daß der Heizstromkreis auf der Sekundärseite des Heizstromtranisfoirmatoirs unterbrochen ist (Vektor .^f), und für den Fall, daß auf dieser Seite ein Kurzschluß auftritt (Vektor B). Wenn die Primärseite des Heizstromtransformators unterbrochen ist, wird diese Spannung Null sein, und bei einem Primärkurzschluß wird die Schmelzsicherung 22 wirksam. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die Summe der Spannungen V₁ und A oder B sowohl bei einer alsThis can be done by the variable resistor 21, and as a result the voltage V _{2 changes} between the limits V ₂ ' and V ₂ ". This change is accompanied by a small change in the phase shift. The sum of the voltages V ₁ and V ₂ changes between V and V "as a result. The voltage at which the relay 26 becomes effective must be greater than V , since this is the highest voltage which occurs when regulating the load. The figure also shows the vectors A and B, which indicate the voltage V ₂ across the resistor 23 for the event that the heating circuit on the secondary side of the Heizstromtranisfoirmatoirs is interrupted (vector. ^ F), and for the event that a Short circuit occurs (vector B). If the primary side of the heating current transformer is interrupted, this voltage will be zero, and in the event of a primary short circuit, the fuse 22 becomes effective. From the figure it can be seen that the sum of the voltages V ₁ and A or B both at one as

55, auch bei der anderen Abweichung den Wert V überschreitet. Für die Anzugsspannung des Relais wird ein Wert zwischen V und der geringsten der beiden unter der Wirkung einer Abweichung auftretenden endgültigen Spannungen aus V₁, A oder B gewählt. Dieser Wert muß möglichst gering sein.55, also exceeds the value V for the other deviation. A value between V and the lowest of the two final voltages from V ₁ , A or B that occurs under the effect of a deviation is selected for the switch-on voltage of the relay. This value must be as low as possible.

Die Erregerspannung des Relais 26 kann durch Ausgleich der reaktiven Komponente des Primärstroms des .Heizstromtransformators erniedrigt werden. Dazu ist parallel zur Primärwicklung 20 dieses Transformators 19 Vder Kondensator-36 geschaltet. Das Vektordiagramm, das auf diese Weise erhalten wird, ist in Fig. 4. dargestellt. Die Vektoren sind mit den gleichen Bezugsziffern.wie im Fig. 3 bezeichnet, und die resultierende. Spanr nung am Widerstand 23 erfolgt aus der vektoriellen Zusammensetzung der Vektoren B und V_c, wobei cletzterer Vektor den Einfluß des Kondensators angibt. The excitation voltage of the relay 26 can be reduced by compensating for the reactive component of the primary current of the heating current transformer. For this purpose, capacitor 36 is connected in parallel with primary winding 20 of this transformer 19 V. The vector diagram obtained in this way is shown in FIG. The vectors are denoted by the same reference numerals as in FIG. 3, and the resulting. The voltage at the resistor 23 results from the vector composition of the vectors B and V _c , the latter vector indicating the influence of the capacitor.

Aus dem Diagramm nach Fig. 4 folgt, daß die Spannung V₂ am Widerstand 23, kombiniert mit der konstanten Spannung V₁, eine Spannung V liefert, die wesentlich geringer ist als die Spannung V nach Fig. 3. Infolge der vorerwähnten Maßnahme -wird das -Relais eher ansprechen, wenn eine Abweichung von dem üblichen Belastungszustand eintritt.From the diagram of FIG. 4 it follows that the voltage V ₂ at the resistor 23, combined with the constant voltage V ₁ , supplies a voltage V which is significantly lower than the voltage V according to FIG. 3. As a result of the aforementioned measure -will the relay is more likely to respond if there is a deviation from the usual load condition.

Wenn das Relais 26 nicht wirksam ist, kann die Belastung des Röntgengerätes mittels des Druckschalters 15 eingeschaltet werden. Die Dauer des Betriebes des Geräts \vird durch den Zeitschalter bedingt.If the relay 26 is not effective, the load on the X-ray machine by means of the pressure switch 15 can be switched on. The duration of the operation of the device is determined by the timer conditional.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. X-ray machine with a safety circuit to prevent the activation of the high Voltage when a fault in the heating circuit causes the hot cathode of the X-ray tube to heat up prevented, characterized in that in the actuating circuit of the high voltage of the normally open contact of an electromagnetic Relay is switched on, its excitation by the sum of two voltages is effected, which are approximately in opposite phase and of which one is constant and the other is dependent on the heating current, so that the normally open contact is the actuating circuit interrupts when the sum of the voltages exceeds a certain value.

2. ' X-ray apparatus according to Claim 1, characterized in that a differential relay is used will.

3. X-ray device according to claim 1, characterized in that the sum of the voltages is used as a control voltage for a discharge tube, the anode current of which energizes the relay.

4. X-ray device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sum of the Voltages through a double phase rectifier used to operate the relay will.

5. X-ray device according to one of the preceding claims, characterized in that the constant voltage is taken from part of the winding of a regulating transformer which supplies a constant voltage for the heating current feed, and in series with the

609 659088

N 10682 VIII c/21gN 10682 VIII c / 21g

Primary winding of the heating current transformer has a resistor connected to it by the Heater current dependent voltage taken

will.

6. X-ray device according to claim 5, daduxxh characterized in that a capacitor is parallel to the primary winding of the heating current transformer is switched, which capacitor has such a value that the reactive component the no-load current of the heating current transformer is significantly reduced.

Considered publications: Austrian patent specification No. 174994.

1 sheet of drawings