RU204394U1

RU204394U1 - X-ray generator

Info

Publication number: RU204394U1
Application number: RU2020129580U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Демченко; Александр Андреевич Дитц; Михаил Михайлович Штейн; Евгений Петрович Шумный; Анатолий Иванович Титов; Александр Викторович Лун-Фу; Алексей Станиславович Маслов; Александр Владимирович Ямкин; Владимир Вячеславович Негруль
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Томск" (ООО "Газпром трансгаз Томск")
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-05-24

Abstract

Полезная модель относится к рентгенотехнике, а более конкретно к рентгеновской аппаратуре, содержащей рентгеновские трубки, с установкой по меньшей мере части питающей аппаратуры в одном с ними корпусе, и может использоваться при разработке генераторов рентгеновского излучения (ГРИ) для неразрушающего контроля преимущественно в полевых условиях, в частности для контроля сварных швов нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов с расположением ГРИ внутри трубы. Генератор рентгеновского излучения содержит корпус, рентгеновскую трубку, установленную своими катодом и анодом на опорные изоляторы и двухполярный источник высокого напряжения с выводом средней точки, причем отрицательный вывод источника соединен с катодом рентгеновской трубки, положительный с ее анодом, а средняя точка с корпусом. Двухполярный источник включает два импульсных трансформатора, а опорный изолятор анода выполнен из керамического материала с высоким коэффициентом теплопроводности, составляющим не менее 15 Вт/(м⋅°К) и электросопротивлением не менее 1012Ом⋅см. Полезная модель обеспечивает значительный отвод тепла анода при сохранении изоляционных свойств (электрической прочности). 6 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to X-ray engineering, and more specifically to X-ray equipment containing X-ray tubes, with the installation of at least part of the supply equipment in the same housing, and can be used in the development of X-ray generators (X-ray radiation) for non-destructive testing mainly in the field. in particular, for the control of welded seams of oil pipelines, gas pipelines and oil product pipelines with the location of the GDI inside the pipe. The X-ray generator contains a housing, an X-ray tube installed with its cathode and anode on supporting insulators and a bipolar high voltage source with a midpoint output, the negative output of the source being connected to the X-ray tube cathode, positive with its anode, and the midpoint with the housing. The bipolar source includes two pulse transformers, and the anode support insulator is made of a ceramic material with a high thermal conductivity of at least 15 W / (m⋅ ° K) and an electrical resistance of at least 1012 Ohm⋅cm. The utility model provides significant heat removal from the anode while maintaining the insulating properties (dielectric strength). 6 c.p. f-ly, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Полезная модель относится к рентгенотехнике, а более конкретно к рентгеновской аппаратуре, содержащей рентгеновские трубки, с установкой, по меньшей мере части питающей аппаратуры в одном с ними корпусе, и может использоваться при разработке генераторов рентгеновского излучения (ТРИ) для неразрушающего контроля преимущественно в полевых условиях, в частности, для контроля сварных швов нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов с расположением ГРИ внутри трубы.The utility model relates to X-ray engineering, and more specifically to X-ray equipment containing X-ray tubes, with the installation of at least part of the supply equipment in the same housing, and can be used in the development of X-ray generators (SXT) for non-destructive testing, mainly in the field. , in particular, for the control of welded seams of oil pipelines, gas pipelines and oil product pipelines with the location of the GDI inside the pipe.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.PRIOR ART.

Известно использование для охлаждения анодного узла рентгеновского аппарата, находящегося под высоким напряжением газа или масла, например, в источнике [http://prokontrol.ru/files/docs.pdf| приведена классификация рентгеновских трубок и схем их подключения: «При ускоряющем анодном напряжении (15÷200) кВ используют однополярные трубки, так называемые трубки с заземленным анодом, в которых на катод через высоковольтный кабель подают высокий отрицательный потенциал, а анод заземляют. В этом случае возможно охлаждение анода непосредственно водой. При ускоряющем напряжении более 200 кВ до 450 кВ используют двухполярные рентгеновские трубки с подачей на каждый электрод своего потенциала через высоковольтный кабель. В этом случае используют масляное охлаждение анода». Для эффективного охлаждения используют принудительную циркуляцию масла. В свою очередь, масло также необходимо охлаждать, обеспечивая тем или иным способом сброс тепла в окружающее пространство. Таким образом, в состав ГРИ дополнительно включают, по крайней мере, масляный насос и теплообменник, что усложняет и затрудняет применение таких ГРИ в полевых условиях.It is known to use for cooling the anode assembly of an X-ray apparatus under high voltage gas or oil, for example, in the source [http: //prokontrol.ru/files/docs.pdf | the classification of X-ray tubes and their connection diagrams is given: “At an accelerating anode voltage (15 ÷ 200) kV, unipolar tubes are used, the so-called tubes with a grounded anode, in which a high negative potential is fed to the cathode through a high-voltage cable, and the anode is grounded. In this case, it is possible to cool the anode directly with water. At an accelerating voltage of more than 200 kV up to 450 kV, bipolar X-ray tubes are used with the supply of its potential to each electrode through a high-voltage cable. In this case, oil cooling of the anode is used. " For effective cooling, forced oil circulation is used. In turn, the oil also needs to be cooled, providing in one way or another the release of heat into the surrounding space. Thus, the GDI additionally includes at least an oil pump and a heat exchanger, which complicates and complicates the use of such GDI in the field.

Из публикации на сайте ООО «Диагностика-М» [http://tsnk.ru/about/] «Частотно-импульсные рентгеновские аппараты» авторов Штейн М.М., Демченко С.Л., Шумный Е.П. (г. Томск) Усачев Е.Ю., Твердохлебов В.Н., Юматов А. (г. Москва) известно применение мощных портативных моноблочных аппаратов на рентгеновских трубках с подогревным катодом. Масса и габариты двух основных блоков таких аппаратов - моноблока (излучателя) и силового пульта питания и управления - позволяет достаточно легко переносить их и устанавливать моноблок в необходимую позицию с помощью легких штативов или кронштейнов. «В аппаратах серии РАП применена так называемая частотно-импульсная схема силового питания рентгеновской трубки: на электроды трубки с главного трансформатора подаются силовые высоковольтные импульсы длительностью 100-400 мкс и частотой до 1 кГц. Форма импульсов приближена к прямоугольной с длительностью фронтов 20-25%." В таблице 1 источника приведены основные параметры выпускаемых частотно-импульсных аппаратов серии РАП.From the publication on the website of Diagnostics-M LLC [http://tsnk.ru/about/] "Frequency-pulse X-ray devices" by the authors MM Stein, SL Demchenko, EP Shumny. (Tomsk) Usachev E.Yu., Tverdokhlebov VN, Yumatov A. (Moscow) it is known to use powerful portable monoblock devices on X-ray tubes with a heated cathode. The weight and dimensions of the two main units of such devices - the monoblock (emitter) and the power supply and control panel - make it easy to carry them and install the monoblock in the required position using light tripods or brackets. “The devices of the RAP series use the so-called pulse-frequency circuit of the power supply of the X-ray tube: high-voltage power pulses with a duration of 100-400 μs and a frequency of up to 1 kHz are fed to the tube electrodes from the main transformer. The shape of the pulses is close to rectangular with a rise time of 20-25%. "Table 1 of the source lists the main parameters of the manufactured RAP frequency-pulse devices.

В аппаратах этой серии применяют как однополярное питание с заземленным анодом, так и двухполярное питание, но без принудительной циркуляции масла за счет внешнего масляного насоса. Сброс тепла от анода на корпус излучателя осуществляется за счет теплопроводности масла, а от корпуса его обдувом вентилятором. Так как теплопроводность масла низкая, эффективность охлаждения невысока, что приводит к необходимости снижать мощность аппарата и увеличивать паузы в его работе. В конечном итоге снижается производительность и увеличиваются затраты на контроль.In the devices of this series, both unipolar power supply with a grounded anode and bipolar power supply are used, but without forced circulation of oil due to an external oil pump. Heat is discharged from the anode to the radiator body due to the thermal conductivity of the oil, and from the body by blowing it with a fan. Since the thermal conductivity of the oil is low, the cooling efficiency is low, which leads to the need to reduce the power of the apparatus and increase the pauses in its operation. Ultimately, productivity decreases and inspection costs increase.

Известно техническое решение, относящееся к решению проблемы изоляции в рентгеновском моноблоке большой мощности, используемым для рентгенодефектоскопии. раскрытый в авторском свидетельстве СССР [SU980297 (А1) - 1982-12-07]. Рентгеновский моноблок содержит корпус, заполненный трансформаторным маслом, расположенные в; корпусе два высоковольтных трансформатора, подключенные к электродам трубки, мотор с крыльчаткой для перемешивания масла и змеевик охлаждения. Высоковольтные трансформаторы, включенные в противофазе, создают между анодом и катодом рентгеновской трубки переменное высокое напряжение. При работе моноблока на большой мощности (500 Вт) тепло, выделяемое на аноде рентгеновской трубки, может проводить к сгоранию масла вблизи анода и к локальному перегреву моноблока. Для устранения этого с помощью вращающейся крыльчатки производят непрерывное перекачивание масла из области анода к змеевику, через который прокачивается охлаждающая жидкость.Known technical solution related to solving the problem of isolation in a high-power X-ray monoblock used for X-ray flaw detection. disclosed in the USSR inventor's certificate [SU980297 (A1) - 1982-12-07]. X-ray monoblock contains a housing filled with transformer oil, located in; In the case, there are two high-voltage transformers connected to the tube electrodes, a motor with an impeller for stirring the oil and a cooling coil. High-voltage transformers, connected in antiphase, create an alternating high voltage between the anode and cathode of the X-ray tube. When the monoblock operates at high power (500 W), the heat generated at the anode of the X-ray tube can lead to the combustion of oil near the anode and to local overheating of the monoblock. To eliminate this, using a rotating impeller, oil is continuously pumped from the anode region to the coil through which the coolant is pumped.

К недостаткам этого технического решения можно отнести наличие мотора с крыльчаткой и змеевика охлаждения, что усложняет конструкцию и приводит к увеличению размеров и массы моноблока, так как указанные элементы, находящиеся под нулевым потенциалом, должны быть расположены на необходимом расстоянии от элементов моноблока, находящихся под высоким напряжением. В полевых условиях, когда водопровод отсутствует, такой ГРИ должен быть укомплектован автономной жидкостной системой охлаждения, что создает проблемы при транспортировке аппаратуры и ее применении при отрицательных температурах и внутритрубном просвечивании.The disadvantages of this technical solution include the presence of a motor with an impeller and a cooling coil, which complicates the design and leads to an increase in the size and weight of the monoblock, since these elements, which are at zero potential, must be located at the required distance from the elements of the monoblock, which are under high tension. In the field, when there is no water supply, such a GDI must be equipped with an autonomous liquid cooling system, which creates problems during the transportation of equipment and its use at negative temperatures and in-line transillumination.

Во всех доступных в открытой печати аналогах при двухполярном питании рентгеновской трубки предлагается для отвода тепла от анода использовать масляное охлаждение. Выше были рассмотрены существенные конструктивные и эксплуатационные недостатки таких технических решений.In all analogs available in the open press, it is proposed to use oil cooling to remove heat from the anode with a bipolar supply of the X-ray tube. Above were considered significant design and operational disadvantages of such technical solutions.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИUSEFUL MODEL DISCLOSURE

В основу полезной модели поставлена задача разработки генератора рентгеновского излучения (ГРИ) с двухполярным питанием рентгеновской трубки, в котором высокое напряжение подводится к аноду и катоду от двух высоковольтных импульсных трансформаторов и характеризующегося специальными конструктивными характеристиками опорного изолятора анода (форма и материал - высокотеплопроводная керамика).The utility model is based on the task of developing an X-ray radiation generator (X-ray generator) with a bipolar X-ray tube power supply, in which a high voltage is supplied to the anode and cathode from two high-voltage pulse transformers and a supporting anode insulator characterized by special design characteristics (shape and material - high-heat-conducting ceramics).

Технический результат - значительный отвод тепла анода, одной из высокопотенциальных частей генератора рентгеновского излучения при сохранении изоляционных свойств (электрической прочности).The technical result is a significant heat removal from the anode, one of the high-potential parts of the X-ray generator while maintaining the insulating properties (dielectric strength).

Еще одним техническим результатом является снижение габаритов и веса ГРИ за счет исключения автономной жидкостной системы охлаждения.Another technical result is to reduce the size and weight of the GDI by eliminating the autonomous liquid cooling system.

И еще одним техническим результатом является увеличение производительности неразрушающего контроля в полевых условиях за счет увеличения мощности трубки и сокращения пауз в работе.And another technical result is an increase in the productivity of non-destructive testing in the field by increasing the power of the tube and reducing pauses in work.

Поставленная задача решается тем, что как и известное предлагаемое устройство (ГРИ) содержит корпус, размещенные в нем рентгеновскую трубку, установленную своими катодом и анодом на опорные изоляторы, и источник высокого напряжения с выводом средней точки, включающий два импульсных высоковольтных трансформатора, причем отрицательный вывод источника соединен с катодом рентгеновской трубки, положительный с ее анодом, а средняя точка с корпусом.The problem is solved by the fact that, like the well-known proposed device (GDI), it contains a housing, an X-ray tube placed in it, installed with its cathode and anode on support insulators, and a high-voltage source with a midpoint output, including two pulse high-voltage transformers, with a negative output The source is connected to the cathode of the X-ray tube, the positive one is connected to its anode, and the middle point is connected to the body.

Новым является то, что опорный изолятор анода выполнен из керамического материала с коэффициентом теплопроводности, составляющим не менее 15 Вт/(м⋅°К), предпочтительно не менее чем 20 Вт/(м⋅°К) и электросопротивлением не менее 10¹² Ом⋅см.What is new is that the anode support insulator is made of a ceramic material with a thermal conductivity of at least 15 W / (m⋅ ° K), preferably at least 20 W / (m⋅ ° K) and an electrical resistance of ^{at least 10 12 Ohm⋅} cm.

В качестве такой керамики может быть использована корундовая керамика с содержанием Al₂O₃ не менее 94 мас. %, а также керамика из оксида магния, оксида бериллия, нитрида алюминия, нитрида бора, нитрида кремния, алюмомагнезиальной шпинели.As such ceramics, corundum ceramics with an Al ₂ O ₃ content of at least 94 wt. %, as well as ceramics made of magnesium oxide, beryllium oxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, aluminum-magnesium spinel.

Предпочтительно использована корундовая керамика или керамика в основе которой лежит нитрид алюминия или нитрид бора.Preference is given to using corundum ceramics or ceramics based on aluminum nitride or boron nitride.

При этом упомянутый изолятор выполнен цилиндрической формы с канавками на торцах цилиндра и установлен так, что вся внутренняя поверхность цилиндра имеет плотный контакт с анодом рентгеновской трубки, а наружная поверхность с корпусом.In this case, the said insulator is made of a cylindrical shape with grooves at the ends of the cylinder and is installed so that the entire inner surface of the cylinder is in close contact with the anode of the X-ray tube, and the outer surface with the housing.

Кроме того, корпус ГРИ выполнен цилиндрической формы с ребрами на боковой поверхности из металла, хорошо проводящего тепло, например, алюминиевого сплава.In addition, the GDI body is made of a cylindrical shape with ribs on the lateral surface of a metal that conducts heat well, for example, an aluminum alloy.

Предпочтительно, что двухполярный источник выполнен как два импульсных трансформатора, высоковольтные выводы вторичных обмоток, которых соединены соответственно с катодом и анодом рентгеновской трубки, низковольтные выводы этих обмоток соединены с корпусом, и первичные обмотки соединены параллельно таким образом, что при подаче на них импульса напряжения на катоде трубки генерируется отрицательная полярность высокого напряжения, а на аноде положительная.It is preferable that the bipolar source is made as two pulse transformers, the high-voltage leads of the secondary windings, which are connected respectively to the cathode and the anode of the X-ray tube, the low-voltage leads of these windings are connected to the body, and the primary windings are connected in parallel in such a way that when a voltage pulse is applied to them, A negative high voltage polarity is generated at the cathode of the tube, and positive at the anode.

Заявленная полезная модель относится к конструктивным элементам рентгеновского генератора и обеспечивает значительный отвод тепла от анода рентгеновской трубки, находящегося под высоким потенциалом и обеспечивающим тем самым значительные конкурентные преимущества перед аналогичными генераторами, работающими в сложных климатических условиях.The claimed utility model relates to the structural elements of an X-ray generator and provides a significant heat removal from the anode of the X-ray tube, which is at high potential and thus provides significant competitive advantages over similar generators operating in difficult climatic conditions.

Изолятор предназначен для крепления анода рентгеновской трубки в корпусе генератора рентгеновского генератора с панорамным выходом.The insulator is designed for fixing the X-ray tube anode in the generator housing of the X-ray generator with panoramic output.

Основным преимуществом по сравнению с известными техническими решениями является обеспечение значительного отвода тепла от теплонагруженных высокопотенциальных частей рентгеновского генератора за счет применения в материале высоковольтного изолятора корундовой керамики или керамики в основе которой лежит нитрид алюминия или нитрид бора.The main advantage over the known technical solutions is the provision of significant heat removal from the heat-loaded high-potential parts of the X-ray generator due to the use of corundum ceramics or ceramics based on aluminum nitride or boron nitride in the high-voltage insulator material.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS.

На фиг. 1 приведено конструктивное исполнение генератора с двухполярным питанием рентгеновской трубки.FIG. 1 shows the design of the generator with a bipolar supply of the X-ray tube.

На фиг. 2 приведена электрическая схема соединений основных элементов ГРИ.FIG. 2 shows the electrical diagram of the connections of the main elements of the GDI.

На фиг. 3 приведено конструктивное исполнение опорного изолятора анода, выполненного из керамического материала.FIG. 3 shows the design of the anode support insulator made of ceramic material.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.IMPLEMENTATION OF THE USEFUL MODEL.

Предлагаемое устройство (Фиг. 1, Фиг. 2) - генератор рентгеновского излучения (ГРИ), содержит корпус 1, рентгеновскую трубку 2, установленную своими анодом 3 и катодом 4 на опорные изоляторы соответственно: анодный изолятор 5 и катодный изолятор 6, двухполярный источник высокого напряжения с выводом средней точки, отрицательный вывод этого источника соединен с катодом 4 рентгеновской трубки, положительный вывод с ее анодом 3, а средняя точка с корпусом 1. Двухполярный источник выполнен как два импульсных трансформатора 7 и 8, высоковольтные выводы вторичных обмоток (W2) которых соединены соответственно с анодом 3 и катодом 4 рентгеновской трубки (фиг. 3), низковольтные выводы этих обмоток соединены с корпусом 1, и первичные обмотки (W1) соединены параллельно таким образом, что при подаче на них импульса напряжения на катоде 4 трубки генерируется отрицательная полярность высокого напряжения, а на аноде 3 положительная.The proposed device (Fig. 1, Fig. 2) - an X-ray generator (X-ray), contains a housing 1, an X-ray tube 2, installed with its anode 3 and cathode 4 on support insulators, respectively: anode insulator 5 and cathode insulator 6, a bipolar source of high voltage with a midpoint terminal, the negative terminal of this source is connected to the cathode 4 of the X-ray tube, the positive terminal to its anode 3, and the middle point to the housing 1. The bipolar source is made as two pulse transformers 7 and 8, the high-voltage terminals of the secondary windings (W2) of which are connected respectively to the anode 3 and cathode 4 of the X-ray tube (Fig. 3), the low-voltage terminals of these windings are connected to the housing 1, and the primary windings (W1) are connected in parallel in such a way that when a voltage pulse is applied to them at the cathode 4 of the tube, negative polarity is generated high voltage, and positive at the anode 3.

Опорный изолятор 5 анода 3 (фиг. 3) рентгеновской трубки 2 выполнен из керамического материала с высоким коэффициентом теплопроводности и имеет цилиндрическую форму с канавками 9, выполненными на торцах цилиндра. Канавки 9 увеличивают расстояние по поверхности от радиатора 10 анода 3 до корпуса 1, тем самым снижая вероятность поверхностного пробоя.The supporting insulator 5 of the anode 3 (Fig. 3) of the X-ray tube 2 is made of a ceramic material with a high coefficient of thermal conductivity and has a cylindrical shape with grooves 9 made at the ends of the cylinder. The grooves 9 increase the surface distance from the radiator 10 of the anode 3 to the housing 1, thereby reducing the likelihood of surface breakdown.

Важно осуществить плотное прилегание анода 3 рентгеновской трубки и поверхности внутреннего диаметра изолятора 5. Для этого детали разогреваются и заливаются оловом (пропаиваются). Таким образом, обеспечивается заполнение возможных неплотностей.It is important to carry out a tight fit of the anode 3 of the X-ray tube and the surface of the inner diameter of the insulator 5. For this, the parts are heated and poured with tin (soldered). Thus, filling of possible leaks is ensured.

Изолятор опытного образца ГРИ изготавливали из корундовой керамики марки ВК-94-1 (22ХС), состоящей из 94,5% оксида алюминия (корунда) и 5,5% спекающих Добавок оксидов кремния, марганца, хрома. Синтез спека проводили обжигом при 1350°С тонкомолотой смеси (шихты), состоящей из технического глинозема марки Г00 и оксидов спекающих добавок. Полученный спек дробился и измельчался в шаровой мельнице до получения порошка с размерами частиц менее 3 мкм. Для изготовления изолятора использовали технологический процесс горячего литья под давлением.The insulator of the GRI prototype was made of corundum ceramics VK-94-1 (22KhS), consisting of 94.5% aluminum oxide (corundum) and 5.5% sintering additives of silicon, manganese, chromium oxides. The sinter was synthesized by firing at 1350 ° C a finely ground mixture (charge) consisting of commercial alumina of the G00 grade and oxides of sintering additives. The resulting cake was crushed and ground in a ball mill to obtain a powder with a particle size of less than 3 microns. For the manufacture of the insulator used the technological process of hot injection molding.

УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ.THE DEVICE WORKS AS FOLLOWS.

При подаче от источника положительного и отрицательного напряжения на рентгеновскую трубку между ее анодом 3 и катодом 4 формируется напряжение, равное сумме напряжений от обоих импульсных трансформаторов 7 и 8. Из-за большой разности потенциалов между катодом 4 и анодом 3 поток электронов ускоряется и приобретает большую энергию. Полученный ускоренный пучок электронов попадает на положительно заряженный анод 3. Достигая анода, электроны испытывают резкое торможение, моментально теряя большую часть приобретенной энергии. При этом возникает тормозное излучение рентгеновского диапазона. В процессе торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идет на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло. Чтобы предотвратить перегрев анода 3 и продлить время непрерывной работы рентгеновского аппарата, в том числе при высоких температурах окружающей среды, когда необходимо как можно быстрее и эффективнее отводить то тепло, которое выделяется на аноде рентгеновской трубки. Изолятор, выполненный из теплопроводящей керамики (керамический материал с коэффициентом теплопроводности, составляющим не менее 15 Вт/(м⋅°К)), в сотни раз, лучше проводит тепло, чем изоляторы, сделанные из традиционных изолирующих материалов, таких как полиамид или фторопласт и омываемые при этом трансформаторным маслом. Тепло, выделяемое на аноде 3 рентгеновской трубки, его основная масса, кратчайшим образом транслируется на внешние стенки корпуса 1 с выполняемого с максимально развитой поверхностью. Тем самым наращивается градиент температур между внешней стенкой корпуса 1 и окружающей средой, ускоряющей естественный отток тепла. Для ускорения этого процесса на внешние стенки корпуса 1 устанавливаются вентиляторы 12, обдувающие корпус потоком более холодного воздуха.When a positive and negative voltage is applied to the X-ray tube between its anode 3 and cathode 4, a voltage is formed equal to the sum of the voltages from both pulse transformers 7 and 8. Due to the large potential difference between cathode 4 and anode 3, the electron flow is accelerated and becomes large energy. The resulting accelerated electron beam hits the positively charged anode 3. Reaching the anode, the electrons experience a sharp deceleration, instantly losing most of the acquired energy. This produces X-ray bremsstrahlung. In the process of deceleration, only about 1% of the kinetic energy of an electron goes to X-rays, 99% of the energy is converted into heat. To prevent overheating of the anode 3 and to extend the continuous operation time of the X-ray apparatus, including at high ambient temperatures, when it is necessary to remove the heat generated at the anode of the X-ray tube as quickly and efficiently as possible. An insulator made of heat-conducting ceramics (a ceramic material with a thermal conductivity coefficient of at least 15 W / (m⋅ ° K)) conducts heat hundreds of times better than insulators made of traditional insulating materials such as polyamide or fluoroplastic and washed with transformer oil. The heat released at the anode 3 of the X-ray tube, its main mass, is transmitted in the shortest possible way to the outer walls of the housing 1 with a maximum developed surface. This increases the temperature gradient between the outer wall of the housing 1 and the environment, which accelerates the natural outflow of heat. To speed up this process, fans 12 are installed on the outer walls of the casing 1, blowing the casing with a stream of colder air.

Конструкция ГРИ с двухполярный питанием, выполненная с применением предлагаемого в настоящей полезной модели керамического изолятора позволяет существенно снизить габаритные размеры источников питания, изоляция которых относительно корпуса должна быть рассчитана на половинное напряжение питания рентгеновской трубки. По условиям теплоотвода предлагаемое техническое решение максимально приближается к ГРИ, построенным по схеме с заземленным анодом и имеющим один источник отрицательного напряжения с большими габаритными параметрами.The design of the GDI with a bipolar power supply, made using the ceramic insulator proposed in this utility model, allows one to significantly reduce the overall dimensions of the power supplies, the insulation of which relative to the case must be designed for half the supply voltage of the X-ray tube. According to the heat dissipation conditions, the proposed technical solution is as close as possible to the GDI, built according to the scheme with a grounded anode and having one negative voltage source with large overall parameters.

В опытном образце двухполярный источник выполнен как два импульсных трансформатора, высоковольтные выводы вторичных обмоток, которых соединены соответственно с катодом и анодом рентгеновской трубки, низковольтные выводы этих обмоток соединены с корпусом, и первичные обмотки соединены параллельно таким образом, что при подаче на них импульса напряжения на катоде трубки генерируется отрицательная полярность высокого напряжения, а на аноде положительная.In the prototype, the bipolar source is made as two pulse transformers, high-voltage leads of the secondary windings, which are connected to the cathode and anode of the X-ray tube, respectively, the low-voltage leads of these windings are connected to the body, and the primary windings are connected in parallel in such a way that when a voltage pulse is applied to them, A negative high voltage polarity is generated at the cathode of the tube, and positive at the anode.

Claims

1. An X-ray generator (X-ray generator) containing a housing, an X-ray tube installed with its cathode and anode on support insulators and a bipolar high voltage source with a midpoint output, and the negative output of the source is connected to the cathode of the X-ray tube, the positive output is connected to its anode, and the middle point with the case, characterized in that the bipolar source includes two pulse transformers, and the anode support insulator is made of ceramic material with a high thermal conductivity of at least 15 W / (m⋅ ° K) and an electrical resistance of at least 10 ¹² Ohm⋅cm.

2. GDI according to claim 1, characterized in that the thermal conductivity of the ceramic material is preferably not less than 20 W / (m⋅ ° K).

3. GDI according to claim 1 or 2, characterized in that as a ceramic material with a high coefficient of thermal conductivity, a material selected from the group consisting of: corundum ceramics with an Al ₂ O ₃ content of at least 94 wt. %, ceramics made of magnesium oxide, beryllium oxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, aluminum-magnesium spinel.

4. GDI according to claim 1 or 2, characterized in that corundum ceramics are preferably used, for example, VK94-1 (22KhS) ceramics, or ceramics based on aluminum nitride or boron nitride.

5. GDI according to claim 1, characterized in that the ceramic insulator is cylindrical in shape with grooves at the ends of the cylinder and is installed so that the entire inner surface of the cylinder is in close contact with the anode of the X-ray tube, and its outer surface with the body.

6. GDI according to claim 1, characterized in that its body is cylindrical in shape with ribs on the lateral surface of a metal that conducts heat well, for example, an aluminum alloy.

7. GDI according to claim 1, characterized in that the bipolar source is made as two pulse transformers, the high-voltage leads of the secondary windings of which are connected respectively to the cathode and the anode of the X-ray tube, the low-voltage leads of these windings are connected to the body, and the primary windings are connected in parallel in this way, that when a voltage pulse is applied to them, a negative high voltage polarity is generated at the tube cathode, and a positive polarity at the anode.