CH690145A5 - Hochspannungsstecker für eine Röntgenröhre. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsstecker für eine Röntgenröhre, welcher zum Aufstecken auf einen am Vakuumgehäuse der Röntgenröhre vorgesehenen Hochspannungsanschluss vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ausserdem eine Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse mit einem Hochspannungsanschluss und einem mit dem Hochspannungsanschluss zusammenwirkenden Hochspannungsstecker. 



  Derartige" Hochspannungsstecker sind beispielsweise in der DE 2 448 497 B2 beschrieben. Im Zusammenwirken derartiger Hochspannungsstecker mit einer entsprechenden Röntgenröhre hat sich gezeigt, dass die Gefahr von Spannungsüberschlägen zwischen dem spannungsführenden Teil des Hochspannungssteckers und dem auf einem abweichenden Potential, insbesondere Massepotential, liegenden Vakuumgehäuse Röntgenröhre besteht. Es versteht sich, dass derartige Spannungsüberschläge unerwünscht sind, da sie sich sowohl auf die Lebensdauer des Hochspannungssteckers als auch der Röntgenröhre negativ auswirken. 



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsstecker der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich eine verbesserte Spannungsfestigkeit ergibt. 



  Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Hochspannungsstecker für eine Röntgenröhre, welcher zum Aufstecken auf einen am Vakuumgehäuse der Röntgenröhre vorgesehenen Hochspannungsanschluss vorgesehen ist und einen Kühlkanal für ein Kühlmittel enthält. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sich durch Kühlung des Hochspannungssteckers eine verbesserte Spannungsfestigkeit ergibt. Als Kühlmittel eignen sich flüssige oder gasförmige Medien. Besonders geeignet ist Isolieröl, wie es normalerweise in dem die Röntgenröhre aufnehmenden Schutzgehäuse vorhanden ist. Unter Umständen besteht sogar die Möglichkeit das in dem  Schutzgehäuse vorhandene Isolieröl auch zur Kühlung des Hochspannungssteckers zu verwenden. 



  Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hochspannungsstecker eine zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden Fläche des Hochspannungsanschlusses der Röntgenröhre vorgesehene Eingriffsfläche aufweist, unter der der Kühlkanal verläuft. Es ergibt sich so eine nochmals verbesserte Spannungsfestigkeit, da sich die Kühlung nicht auf den Hochspannungsstecker beschränkt, sondern auch die im Bereich des Hochspannungsanschlusses liegenden Teile der Röntgenröhre erfasst. Wenn der Hochspannungsstecker ein aus einem elektrisch leitenden Material gebildetes Kontaktteil mit einer Kontaktfläche enthält, das zum Zusammenwirken mit einem eine entsprechende Fläche aufweisenden Teil der Röntgenröhre vorgesehen ist, ist es von Vorteil, wenn die Kontaktfläche die Eingriffsfläche bildet.

   Es muss dann keine besondere Eingriffsfläche vorgesehen sein, so dass sich ein kompakter Aufbau des Hochspannungssteckers sowie des Hochspannungsanschlusses ergibt. 



  Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kühlkanal des Hochspannungssteckers eine Unterbrechung auf, weil das Kühlmittel im Bereich der Unterbrechung einen Teil der Röntgenröhre beaufschlagt. Dies kann geschehen, indem der Kühlkanal im Bereich der Unterbrechung in einen in einem Teil der Röntgenröhre vorgesehenen Kanal mündet, der seinerseits wieder in den Kühlkanal mündet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Kühlkanal in einen in einem Teil der Röntgenröhre vorgesehenen Kanal mündet, ohne dass das andere Ende des Kanals mit dem Kühlkanal in Verbindung steht. In beiden Fällen wird durch Kühlung des Hochspannungsanschlusses bzw. des dem Hochspannungsanschluss benachbarten Bereiches der Röntgenröhre eine verbesserte Spannungsfestigkeit erreicht. 



  Darüber hinaus kann die Verwendung des erfindungsgemässen Hochspannungssteckers derart erfolgen, dass es sich bei dem  Teil, das mit dem Kühlmittel beaufschlagt wird bzw. den Kanal enthält, um ein mit der Anode in wärmeleitender Verbindung und/oder im Falle einer Drehanoden-Röntgenröhre um ein mit der Lagerung der Drehanode in wärmeleitender Verbindung stehendes Teil handelt. Es wird dann nicht nur eine verbesserte Spannungsfestigkeit gewährleistet, sondern ausserdem auf vorteilhafte Weise eine Kühlung der Anode und/oder der Lagerung der (Dreh)anode erreicht. Konstruktiv besonders einfach ist es, wenn es sich bei dem Teil um eine Hohlachse oder eine aus der DE A 3 437 870 A1 an sich bekannte Hohlwelle handelt. 



  Die Aufgabe, eine Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse mit einem Hochspannungsanschluss und einem mit dem Hochspannungsanschluss zusammenwirkenden Hochspannungsstecker so auszubilden, dass die Gefahr von Spannungsüberschlägen zwischen dem Hochspannungsstecker und dem Vakuumgehäuse vermindert ist, wird durch eine derartige Röntgenröhre gelöst, deren Hochspannungsstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist. 



  Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Röntgenröhre mit einem Hochspannungsstecker gemäss der Erfindung, 
   Fig. 2 und 3 in zu der Fig. 1 analoger, teilweiser Darstellung weitere Röntgenröhren mit einem Hochspannungsstecker gemäss der Erfindung, und 
   Fig. 4 und 5 in teilweiser Darstellung Varianten des Hochspannungssteckers gemäss Fig. 3. 
 



  In der Fig. 1 ist eine Röntgenröhre dargestellt, die eine insgesamt mit 1 bezeichnete Drehanodenanordnung aufweist, die in einem Vakuumgehäuse 2 untergebracht ist. Das Vakuumgehäuse 2 enthält ausserdem noch in an sich bekannter Weise eine Ka thodenanordnung, in deren Kathodenbecher 4 eine Glühwendel 3 aufgenommen ist. 



  Die Drehanodenanordnung 1 weist einen Anodenteller 5 auf, der mit dem einen Ende eines rohrförmigen Bauteils verbunden ist, das als Rotor des zum Antrieb der Drehanodenanordnung 1 vorgesehenen Elektromotors dient und mit dem Bezugszeichen 6 versehen ist. Der Stator 7 des Elektromotors ist im Bereich des Rotors 6 aussen auf das Vakuumgehäuse 2 aufgesetzt. 



  Mit dem Rotor 6 ist über eine Flanschverschraubung, die Schrauben sind nur als strichpunktierte Linien angedeutet, eine Lagerungshülse 8 verbunden. In deren Bohrung sind die Aussenringe der Wälzlager 9 und 10 aufgenommen, die dazu dienen, die Drehanodenanordnung 1 mittels der Wälzlager 9, 10 auf einer feststehenden Lagerungsachse 11 drehbar zu lagern. 



  Die Lagerungsachse 11 ist an ihrem einen Ende mit einem ringförmigen keramischen Bauteil 12 des Vakuumgehäuses 2 verbunden. An ihrem anderen Ende ist die Lagerungsachse 11 über eine metallische Hülse 13 mit einem ringförmigen keramischen Bauteil 14 verbunden, das in einem entsprechenden topfförmigen Ansatz des Vakuumgehäuses 2 aufgenommen ist. 



  Im Falle der Röntgenröhre gemäss Fig. 1 erfolgt die Zufuhr des Röhrenstromes über eine Hochspannungssteckverbindung, d.h. mittels eines Hochspannungssteckers 15, der auf einen als Hochspannungsanschluss 16 ausgebildeten Bereich des Vakuumgehäuses 2 aufgesteckt ist. Der als Hochspannungsanschluss 16 ausgebildete Bereich des Vakuumgehäuses 2 liegt in aus der DE 4 209 377 A1 an sich bekannter Weise ausserhalb eines die Röntgenröhre zur Bildung eines Röntgenstrahlers aufnehmenden Schutzgehäuses 17, das in Fig. 1 nur teilweise dargestellt ist. 



  Wird die Röntgenröhre mit Röhrenstrom versorgt, die Ableitung des Röhrenstromes erfolgt über einen der Anschlüsse der  Glühwendel 3, wird zwischen die beiden Anschlüsse der Glühwendel 3 eine Heizspannung angelegt und wird der Stator mit Betriebsspannung versorgt, geht von der Glühwendel 3 ein Elektronenstrahl E aus der in dem sogenannten Brennfleck auf den rotierenden Anodenteller 5 auftrifft; vom Brennfleck geht dann ein Röntgenstrahlenbündel aus, das durch das mit 38 bezeichnete Strahlenaustrittsfenster 38 aus dem Vakuumgehäuse 2 austritt. Der Zentralstrahl des Röntgenstrahlenbündels ist in Fig. 1 mit Z bezeichnet. 



  Der Hochspannungsstecker 15 weist ein von einem Blechgehäuse 18 umgebenes Isolierstoffteil 19 auf, in das ein Kontaktteil 20 eingebettet ist. Das Kontaktteil 20 steht mit einer Zuführung 21 in elektrisch leitender Verbindung, da ein zapfenförmiger Ansatz der Zuführung 21 in ein Querloch des Kontaktteiles 20 eingesetzt ist. Am freien Ende der Zuführung ist ein Hochspannungskabel 22 mittels einer Quetsch(Crimp)-Verbindung angebracht. 



  Das rotationssymmetrisch ausgebildete Kontaktteil 20 weist als Eingriffs- bzw. Kontaktfläche die äussere Mantelfläche eines zylindrischen Ansatzes 24 auf, mit dem es in eine entsprechend geformte Vertiefung 25 an der Stirnfläche der Lagerungsachse 11 eingreift und mit der Wandung der Vertiefung zusammenwirkt. 



  Um unter allen Umständen die Leitung des Anodenstromes zu ermöglichen, ist zwischen einem Absatz des Kontaktteiles 20 und der Stirnfläche der Lagerungsachse 11 eine Kontaktfeder 26 angeordnet. Zwischen der ringförmigen Stirnfläche des Bauteiles 12 und einer entsprechenden Fläche des Isolierstoffteiles 19 ist eine elastisch nachgiebige Isolierstoffscheibe 27, die beispielsweise aus Silikongummi bestehen kann, angeordnet. Die Isolierstoffscheibe 27 soll Spannungsüberschläge zwischen dem Kontaktteil 20, der Kontaktfeder 26 und der Stirnfläche der Lagerungsachse 11 einerseits und dem das keramische  Bauteil 12 aufnehmenden, sich durch das Schutzgehäuse 17 nach aussen erstreckenden Teil des Vakuumgehäuses 2 verhindern. 



  Der Hochspannungsstecker 15 ist mittels einiger Schrauben, von denen nur eine in der Fig. 1 sichtbar und mit 23 bezeichnet ist, an dem Schutzgehäuse 17 befestigt. Es versteht sich, dass die Röntgenröhre in an sich bekannter Weise innerhalb des Schutzgehäuses 17 ortsfest fixiert ist. 



  Um im Interesse einer hohen Spannungsfestigkeit im Bereich des Hochspannungssteckers 15 und des Hochspannungsanschlusses 16 der Röntgenröhre für Kühlung sorgen zu können, ist ein von einem Kühlmittel durchströmter Kühlkanal vorgesehen. Dieser ist durch einen Schlauch 28 gebildet, der durch das Isolierstoffteil 19 des Hochspannungssteckers 15 zu dem Kontaktteil 20 geführt ist. Der Kühlkanal verläuft unterhalb der Eingriffs- bzw. Kontaktfläche des Kontaktteiles 20, aus dem er im Bereich der Stirnfläche des Ansatzes 24 austritt. Er mündet in einen Kanal eines Bauteiles der Röntgenröhre, nämlich die zentrale \ffnung 29 der als Hohlachse ausgebildeten Lagerungsachse 11. 



  Das Kühlmittel, z.B. ein besonderes Kühlöl oder das in dem Schutzgehäuse 17 vorhandene Isolieröl, durchströmt also nicht nur den Hochspannungsstecker 15, sondern beaufschlagt auch ein Bauteil der Röntgenröhre, nämlich die Lagerungsachse 11, indem es durch diese strömt und an deren in der Hülse 13 aufgenommenem Ende wieder austritt. Das Kühlmittel wird durch eine Leitung 30 aufgenommen und abgeführt. 



  Da die Lagerungsachse 11 einerseits mit den Wälzlagern 9, 10 und andererseits über die Wälzlager 9, 10 sowie die Lagerungshülse 8 und den Rotor 6 mit dem Anodenteller 5 in wärmeleitender Verbindung steht, ist infolge des Kühlmittelstromes durch die Lagerungsachse 11 eine verbesserte Wärmeabfuhr von dem Anodenteller 5 und zugleich eine verbesserte Kühlung der Wälzlager 9, 10 gewährleistet. 



  Es versteht sich, dass die Verbindung der Lagerungsachse 11 mit der Hülse 13, die Verbindung der Hülse 13 mit dem keramischen Bauteil 14, die Durchführung der Leitung 30 durch das keramische Bauteil 14 und eventuell auch die Durchführung der Leitung 31 durch den Boden des das keramische Bauteil 14 aufnehmenden Ansatzes des Vakuumgehäuses 2 vakuumdicht sein müssen. 



  Um im Bereich des anderen Endes der Lagerungsachse 11 den Austritt von Kühlmittel zu verhindern, ist ein Dichtring 31 vorgesehen. 



  Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen dadurch, dass der Kühlkanal eine Unterbrechung aufweist und das Kühlmittel im Bereich der Unterbrechung ein Teil der Röntgenröhre, nämlich das Ende der Lagerungsachse 11, beaufschlagt. Die Unterbrechung des Kühlkanals ist dadurch realisiert, dass zwei Schläuche 28a und 28b vorgesehen sind, wobei der Schlauch 28a der Zufuhr und der Schlauch 28b der Abfuhr des Kühlmittels dient. Die Schläuche 28a und 28b sind ähnlich wie der Schlauch 28 im Falle des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 1 durch das Isolierstoffteil 19 des Hochspannungssteckers 15 geführt. Sie treten im Bereich der Stirnfläche des Ansatzes 24 aus dem Kontaktteil 20 aus. 



  Im Interesse günstiger Strömungsverhältnisse sowie zur Vergrösserung der von dem Kühlmittel beaufschlagten Fläche der Lagerungsachse 11 ist die Bodenfläche der Vertiefung 25 mit einem Sackloch 32 versehen, in das der Schlauch 28a ragt. 



  Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von dem gemäss Fig. 2 dadurch, dass der Kühlkanal ohne Unterbrechung ausgeführt ist. Er ist demnach durch einen einzigen Schlauch 33 gebildet, der in einer Schleife innerhalb des  Kontaktteiles 20 verläuft. Hierdurch wird die erwünschte Kühlung im Bereich der Hochspannungssteckverbindung 16 erreicht. 



  Die von dem Schlauch 33 gebildete Schleife weist einen Bereich auf, der in geringer Tiefe unter der Stirnfläche des Kontaktteiles 20 in dem Kontaktteil 20 entlang dessen Stirnfläche verläuft. Die Stirnfläche bildet eine Kontakt- bzw. Eingriffsfläche 34, über die das Kontaktteil 20 mit einer entsprechenden Fläche 35 der Lagerungsachse 11 zusammenwirkt. 



  Um unter allen Umständen eine sichere Leitung des Röhrenstromes zu gewährleisten, ist wieder eine Kontaktfeder vorgesehen, die mit 36 bezeichnet ist. Diese ist in einem Sackloch aufgenommen, das in der Fläche 35 der Lagerungsachse 11 angebracht ist. 



  Da, wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben, die Lagerungsachse 11 sowohl mit den Wälzlagern 9 und 10 als auch mit dem Anodenteller 5 in wärmeleitender Verbindung steht, ist auch im Falle der Ausführungsbeispiele gemäss den Fig. 2 und 3 eine Wärmeabfuhr von den Wälzlagern bzw. dem Anodenteller 5 gewährleistet. 



  Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 3 verläuft die von dem Schlauch 33 gebildete Schleife in einer die Mittelachse der Lagerungsachse 11 enthaltenden Ebene. Dies muss nicht notwendigerweise so sein, wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist. Im Falle beider Figuren verläuft die Schleife in einer rechtwinklig zur Mittelachse der Lagerungsachse 11 stehenden Ebene, wobei im Falle der Fig. 4 eine U-förmige Schleife vorgesehen ist, während sich die Schleife im Falle der Fig. 5 in zwei Arme 37a und 37b gabelt. 



  Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist zur Lagerung der Drehanode jeweils eine rotierende Lagerungshülse und eine feststehende Lagerungsachse vorgesehen. Es versteht sich, dass statt dessen auch eine feststehende Lagerungshülse  und eine umlaufende Lagerungswelle vorgesehen sein kann. Ebenso können anstelle der im Falle der Ausführungsbeispiele zur Lagerung der Drehanode vorgesehenen Wälzlager in an sich bekannter Weise Gleitlager vorgesehen sein. 



  Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Röntgenröhren mit Drehanoden; sie kann auch bei Röntgenröhren mit Festanoden zum Einsatz kommen. 



  Weiter muss die Hochspannungssteckverbindung nicht notwendigerweise wie im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele ausserhalb des Schutzgehäuses liegen. Die Erfindung kann auch dann eingesetzt werden, wenn sich die Hochspannungssteckverbindung innerhalb des Schutzgehäuses befindet. 



  Die beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die anodenseitige Anordnung eines mit einem Kühlkanal versehenen Hochspannungssteckers. Der Einsatz eines derartigen Steckers kann jedoch auch kathodenseitig erfolgen. In diesem Falle eignen sich besonders die Ausführungsformen gemäss den Fig. 3 bis 5. 



  Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der Kühlkanal durch einen Schlauch gebildet. Es sind auch andere Lösungen möglich; z.B. kann der Kühlkanal als Bohrung ausgeführt sein, die mit einer entsprechenden Leitung in Verbindung steht. 

Claims (9)

1. Hochspannungsstecker für eine Röntgenröhre, welcher zum Aufstecken auf einen an einem Vakuumgehäuse (2) der Röntgenröhre vorgesehenen Hochspannungsanschluss (16) vorgesehen ist und einen Kühlkanal für ein Kühlmittel enthält.

2. Hochspannungsstecker nach Anspruch 1, welcher mit einer zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden Fläche (35) des Hochspannungsanschlusses (16) der Röntgenröhre vorgesehenen Eingriffsfläche (34) versehen ist, wobei der Kühlkanal innerhalb des Hochspannungssteckers entlang der Eingriffsfläche (34) verläuft.

3. Hochspannungsstecker nach Anspruch 2, welcher eine aus einem elektrisch leitenden Material gebildetes Kontaktteil (20) mit einer Kontaktfläche enthält, das zum Zusammenwirken mit einem die entsprechenden Fläche (35) aufweisenden Teil (11) der Röntgenröhre vorgesehen ist, wobei die Kontaktfläche die Eingriffsfläche (34) bildet.

4.

Hochspannungsstecker nach Anspruch 1, dessen Kühlkanal eine Unterbrechung aufweist, wobei das Kühlmittel im Bereich der Unterbrechung ein Teil (11) der Röntgenröhre beaufschlagt.

5. Hochspannungsstecker nach Anspruch 1, dessen Kühlkanal in einen in einem Teil (11) der Röntgenröhre vorgesehenen Kanal (29) mündet.

6. Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse (2) mit einem Hochspannungsanschluss (16) und einem mit dem Hochspannungsanschluss (16) zusammenwirkenden Hochspannungsstecker (15), der nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.

7.

Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse (2) mit einem Hochspannungsanschluss (16) und einem mit dem Hochspannungsanschluss (16) zusammenwirkenden Hochspannungsstecker (15), der nach einem der Ansprüche 2 bis 5 ausgebildet ist, wobei es sich bei dem Teil (11) der Röntgenröhre, das die der Eingriffsfläche (34) entsprechende Fläche (35) aufweist bzw. das von dem Kühlmittel beaufschlagt ist bzw. das den Kanal (29) aufweist, in den der Kühlkanal mündet, um ein mit der Anode (1) in wärmeleitender Verbindung stehendes Teil handelt.

8.

Röntgenröhre mit einem eine Drehanode aufnehmenden Vakuumgehäuse (2) mit einem Hochspannungsanschluss (16) und einem mit dem Hochspannungsanschluss (16) zusammenwirkenden Hochspannungsstecker (15), der nach einem der Ansprüche 2 bis 5 ausgebildet ist, wobei es sich bei dem Teil (11) der Röntgenröhre, das die der Eingriffsfläche (34) entsprechende Fläche (35) aufweist bzw. das von dem Kühlmittel beaufschlagt ist bzw. das den Kanal aufweist, in den der Kühlkanal mündet, um ein mit der Lagerung der Drehanode(1) in wärmeleitender Verbindung stehendes Teil handelt.

9. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Teil eine Hohlwelle oder -achse ist.