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Röntgenapparat mit Einstellvorrichtungen für die Röntgenröhrenspannung
und/oder den Röntgenröhrenstrom In dem Patent 931 305 ist unter anderem ein
Röntgenapparat mit Einstellvorrichtungen für die Röntgenröhrenspannung und/oder
den Röntgenröhrenstrom und mit einem die jeweils eingestellte Röhrenleistung ermittelnden
Organ behandelt, welches für die Kompensation der entsprechend der Röhrenleistung
auftretenden Spannungsabfälle in bezug auf ,die Röntgenröhrenspannung oder/und den
Röntgenröhrenstrom sorgt. Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung
und Verbesserung eines derartigen Röntgenapparates und besteht darin, daß eine oder
mehrere von dem die Röhrenleistung ermittelnden Organ gesteuerte Regelvorrichtungen
die auftretenden Netzspannungsabfälle auch in bezug auf die übrigen für den Betrieb
der Röntgenröhre maßgeblichen Größen (z. B. Ventilröhrenheizung, Spannungen für
Hilfskreise) kompensieren. Während bei dem Röntgengerät gemäß Odem Hauptpatent die
durch die Röhrenleistung bedingten Netzspannungsabfälle nur hinsichtlich der Einstellung
der Röntgenröhrenspannung bzw. des Röntgenröhren-
Stromes berücksichtigt
werden, wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch dafür gesorgt, daß die Einstellungen
der Ventilröhrenheizung, der Spannungen für Hilfskreise, z. B. Relaisstromkreise
usw., entsprechend den durch die Röhrenleistung bedingten Netzspannungsabfällen
korrigiert werden. Zweckmäßig werden die von dem die Röhrenleistung ermittelnden
Organ gesteuerten Regelvorrichtungen vor dem Einschalten der Röntgenröhre -entsprechend
eingestellt, jedoch nur bei eingeschalteter Röntgenröhre wirksam. Man erreicht auf
diese Weise, daß vor dem Einschalten der Röntgenröhre, d. h. also, wenn der Röntgenröhrenstrom
noch nicht fließt, die Röntgenröhrenheizung dagegen und verschiedene Hilfskreise
bereits eingeschaltet sind, also zu einem Zeitpunkt, in dem ein wesentlicher Netzspannungsabfall
noch nicht auftritt, ein Wirksamwerden der von dem Röhrenleistungsorgan gesteuerten
Regelvorrichtungen noch nicht stattfindet, obwohl diese Regelvorrichtungen schon
entsprechend der beim Einschalten der Röntgenröhre zu erwartenden Röhrenleistung
eingestellt werden. Zweckmäßig ist es, wenn die Regelvorrichtungen von dem die Röhrenleistung
ermittelnden Organ über entsprechend der Netzdualität einstellbare Zwischenglieder
gesteuert werden. Man kann dann nämlich ohne Schwierigkeiten etwa im Laufe der Jahre
auftretende Änderungen der Netzqualität berücksichtigen oder beim Anschluß des Röntgenapparates
an ein Netz anderer Qualität oder an ein Netz mit unbekannter Qualität durch Einstellung
der Zwischenglieder den Röntgenapparat entsprechend anpassen.
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In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel für einen Röntgenapparat
gemäß - der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Die Röntgenröhre i i ist hochspannungsseitig
an einen Hochspannungstransformator 12 angeschlossen, während ihre Glühkathode von
einem. Heiztransformator 13 gespeist wird. Die Primärwicklungen des Hochspannungstransformators
12 und des Heiztransformators 13 sind über Umschalter 1q., 15 bzw. 16 an einen Stufentransformator
17 in Sparschaltung gelegt. Diese Umschalter haben vier Stellungen; die eine mit
Dl bezeichnete Endstellung ist die Durchleuchtungsstellung, die andere mit Al bezeichnete
Endstellung ist die Aufnahmestellung. Zwischen diesen beiden Endstellungen liegen
die Durchleuchtungs- und Aufnahmevorbereitungsstellungen, die mit D, bzw. Aa bezeichnet
sind. Die Stromkreise, die in diesen Vorbereitungsstellungen geschlossen werden,
sind der Übersichtlichkeit halber in der Abbildung fortgelassen.
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Die Einstellung der Röntgenröhrenspannung für den Durchleuchtungsbetrieb
wird mittels des an dem Stufentransformator 17 sekundärseitig angeordneten Regelschalters
18 geregelt, die Ein-Stellung der Röntgenröhrenspannung für die Aufnahmen mittels
der ebenfalls auf der Sekundärseite des Stufentransformators 17 vorgesehenen Regelvorrichtung
i9. Den Regelvorrichtungen 18 und ig sind in üblicher Weise Skalen 2o bzw. 21 zugeordnet,
an denen man die jeweils eingestellten Röntgenröhrenspannungen schon vor Einschalten
der Röntgenröhre ablesen kann. Die Heizstromregulierung erfolgt für den Durchleuchtungsbetrieb
mittels eines regelbaren Vorschaltwiderstandes 22, für den Aufnahmebetrieb mittels
eines regelbaren Widerstandes 23. Dem Regelwiderstand 23 ist eine in Milliampere
geeichte Röhrenstromskala 2:1. zugeordnet, von der ebenfalls vor Einschalten der
Röntgenröhre der jeweils eingestellte Röhrenstrom abgelesen werden kann.. Um die
Röntgenröhrenspannungsabfälle, die beim Einschalten der Röntgenröhre in Abhängigkeit
von der jeweiligen Höhe des Röhrenstromes bei Aufnahmen auftreten, zu kompensieren,
ist an dem Stufentransformator 17 sekundärseitig eine Regelvorrichtung 25 vorgesehen,
die in Abhängigkeit von der Röhrenstromeinstellung für Aufnahme eingestellt wird
und die dafür sorgt, daß bei Erhöhung des Röntgenröhrenstromes die an die Primärwicklung
des Hochspannungstransformators 12 angelegte Spannung entsprechend vergrößert wird.
Bei dem in der Abbildung dargestellten Beispiel ist der Einfachheit halber die Regelvorrichtung
25 unmittelbar mechanisch mit dem Regelwiderstand 23 bzw. mit dem Röhrenstromeinstellglied
an der Skala 2q. gekuppelt. Es ist klar, daß unter Umständen diese Kupplung über
Zwischenglieder erfolgen muß, um die erforderliche Anpassung zu erzielen.
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Die Einstellvorrichtung für den Röhrenstrom und die Einstellvorrichtung
für die Röhrenspannung wirken gemeinsam auf ein die Röhrenleistung anzeigendes Organ,
z. B. einen Zeiger 26, ein, der einer Leistungsskala 27 zugeordnet ist. Mit diesem
die Röhrenleistung ermittelnden Organ ist eine Regelvorrichtung 28 gekuppelt, die
aus einem Regelschalter besteht, der primären Windungsanzapfungen des Stufentransformators
17 zugeordnet ist. Die Verstellung der Regelvorrichtung 28 und des Zeigers 26 erfolgt
über eine Rolle 29, die über ein Seil 30 von den Einstellvorrichtungen für
den Röhrenstrom und die Röhrenspannung angetrieben wird. Da die Verstellung der
beiden Einstellvorrichtungen nach einem logarithmischen Gesetz erfolgt (die Skalen
2q. und 2i sind logarithmisch ausgebildet), ist ohne weiteres ersichtlich, daß der
Zeiger 26 auf der ebenfalls logarithmisch ausgebildeten Skala 27 .das Produkt aus
Röhrenstrom und Röhrenspannung, d. h. also die Röhrenleistung, anzeigt. Die Regelvorrichtung
28 hat zur Wirkung, daß die primäre Windungszahl des Stufentransformators 17 bei
jeder Röhrenleistungseinstellung gerade so größ ist, daß die Spannung an der Sekundärseite
des Stufentransformators 17 auch bei durch die Röhrenleistung bewirkten Netzspannungsabfällen
stets denselben Wert hat. Das hat zur Folge, daß die an dem Regler i9 eingestellte
Röhrenspannung und der an. dem Regler 23 eingestellte-Röhrenstrom auch tatsächlich
nach dem Einschalten der Röntgenröhre die gewünschten angezeigten Werte haben. Damit
nun die Spannungen an der Sekundärseite des Stufentransformators 17 im Leerlauf,
d. h. also dann, wenn die Röntgenröhre i i noch nicht an Hochspannung gelegt ist,
nicht zu hoch werden,
ist ein Umschalter 31 angeordnet, der dafür
sorgt, daß die Regelvorrichtung 28 erst wirksam wird beim hochspannungsseitigen
Einschalten der Röntgenröhre. Das verstellbare Regelorgan der Regelvorrichtung 28
ist also nur dann an den entsprechenden Pol des Netzes angeschlossen, wenn der Umschalter
31 auf dem Kontakt 32 steht. Steht der Umschalter dagegen in seiner anderen Endstellung
auf dem Kontakt 33, so ist das betreffende Ende 34 der Primärwicklung des Stufentransformators
17 unmittelbar mit dem Netzpol verbunden. Der Kontakt 33 ist, wie in der Abbildung
schematisch angedeutet ist, verlängert, so daß das Ende 34 der Stufentransformatorwicklung
auch noch in den beiden Vorbereitungsstellungen unmittelbar mit dem Netzpol verbunden
ist. Erst kurz nach Umlegen der Schalter 14,15 und 16 auf die Kontakte Al gelangt
der Umschalter 31 auf den Kontakt 32. Durch den Widerstand 35 wird verhindert, daß
beim Umschalten des Schalters 31 die Stromzuführung zum Stufenschalter 17 vom Netz
unterbrochen wird. Außerdem sorgt der Widerstand 35 für die Dämpfung des Einschaltvorganges
beim Rückgang der Aufnahmevorbereitungsstellung in die Aufnahmestellung. Einschaltüberspannungen
im Hochspannungskreis des Röntgenapparates werden auf diese Weise vermieden.
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In der Abbildung sind die Schalter 14, 15 und 16 sowie 31 miteinander
starr gekuppelt dargestellt. Bei der praktischen Ausführung wird man zweckmäßig
eine etwas andere Anordnung treffen; und zwar wird in üblicher Weise ein Röntgenkreishauptschalter
angeordnet, welcher die vier Stellungen Dl, Do, A, und A1 hat. Von diesem Röntgenkreishauptschalter
wird dann ein Aufnahmeschütz und ein Durchleuchtungsschütz gesteuert, die dann die
Schaltungen durchführen, die bei dem in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel
die Regelschalter 14, 15 und 31 auszuführen haben. Der Umschalter 16 wird dabei
entweder von dem Röntgenkreishauptschalter selbst oder mittels eines Hilfsschützes
gesteuert. Die in üblicher Weise bei Röntgenapparaten für Aufnahmebetrieb vorgesehene
Zeitschaltuhr bzw. das mitunter an ihre Stelle tretende Milliamperesekundenrelais
ist der Übersichtlichkeit halber in der Abbildung fortgelassen worden. Wie diese
Uhr bzw. das Milliamperesekundenrelais geschaltet sein muß, ist bekannt und bedarf
daher keiner Erläuterung.
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Der Stufentransformator 17 ist primärseitig noch mit einer besonderen
Regelvorrichtung 36 versehen, mittels der in an sich bekannter Weise an Hand eines
an einen Teil der Wicklung des Stufentransformators angeschlossenen Spannungsmessers
37 die nicht durch die Röhrenleistung bedingten Netzspannungs.schwankungen ausgeglichen
werden können. Die Regelvorrichtung 36 kann man in an sich bekannter Weise auch
automatisch arbeiten lassen,, wobei dann allerdings beispielsweise durch Anordnung
eines Verzögerungsrelais Vorsorge getroffen werden müßte, daß die Regelvorrichtung
36 auf die bei den sehr kurzzeitigen Aufnahmen auftretenden Netzspannungsabfälle
nicht anspricht. Das Voltmeter 37 wird man zweckmäßig an der Stelle des Stufentransformators
anschließen, an der man die größte Konstanz der Spannung auf der Sekundärseite verlangt,
also dort, wo die Spannungen für die Röhrenheizung und gegebenenfalls für die Ventilheizung
abgenommen werden. Man wird den Stufentransformator 17 im übrigen mit möglichst
geringer Streuung ausführen und zur 'Verringerung der Streuung in bekannter Weise
Schubwicklung vorsehen.
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Bei dem in der Abb. i dargestellten Beispiel sind die Einstellvorrichtungen
für die Röhrenspannung, den Röhrenstrom frei einstellbar. Die Anordnung gemäß der
Erfindung läßt sich aber auch in derselben Weise, wie in Abb. i dargestellt ist,
bei solchen Röntgenapparaten anwenden, bei denen die Einstellvorrichtungen für die
Röhrenspannung, den Röhrenstrom und/oder die Belastungszeit im Sinne des Röntgenröhrenbelastungsnomogramms
miteinander gekuppelt und verkettet werden. Wenn eine derartige Kupplung so ausgebildet
wird, daß die Röntgenröhre bei jeder Einstellung stets mit der höchstzulässigen
Leistung betrieben wird, dann kann man die Regelvorrichtung 28 von dem die Zeit
einstellenden Organ steuern lassen, da ja die Belastungszeit eine Funktion der Leistung
ist. Man braucht dann also keinen Seiltrollenantrieb 29, 30, wie er in Abb. i dargestellt
ist.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung ist auch mit Vorteil verwendbar,
wenn die Regulierung .der Röhrenspannung nicht mittels des Stufentransformators
17, sondern _ beispielsweise auf der Hochspannungsseite des Röntgentransformators
12 erfolgt. In diesem Fall kann man die Primärwicklung des Röntgentransformators
12 an eine entsprechend feste Anzapfung auf der Sekundärseite des Stufentransformators
17 anschließen. Man kann aber auch die Primärwicklung des Röntgentransformators
unmittelbar an das Netz anschließen, wenn man dafür sorgt, daß das die Leistung
ermittelnde Organ außer der Regelvorrichtung 18 auch noch entsprechend die Röntgenröhrenspannungseinstellung
beeinflußt, in der Art, wie sie im Hauptpatent beschrieben ist. Diese letztgenannte
Ausführungsmöglichkeit eignet sich besonders für Drehstromröntgenapparate, bei denen
man den Röntgendrehstromtransformator an das Drehstromnetz unmittelbar anschließt,
zur Speisung der Röhrenheizung, der Ventilheizung und der Hilfskreise aber nur einen
Einphasenstufentransformator benutzen will.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß man auf die mit dem
Umschalter 31 bewirkte Umschaltung verzichten kann, wenn man für den Durchleuchtungsbetrieb
einen besonderen Stufentransformator anordnet, mit dem man die verschiedenen Stromkreise
allein für den Durchleuchtungsbetrieb regelt. Bei der Umschaltung von Durchleuchtungs-auf
Aufnahmebetrieb bzw. umgekehrt wird dann entweder der eine oder der andere der beiden
Stufentransformatoren eingeschaltet.
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Wenn man den Transformator, mit dem man die der Röhrenleistung entsprechenden
Netzspannungsabfälle kompensiert, einfach als Vortransformator
vor
den Röntgenapparat setzt, kann man statt eines Stufentransformators einen nach einem
anderen Regulierprinzip arbeitenden Regeltransformator, z. B. einen Drehtransformator
oder einen Schubtransformator, verwenden.
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In der Abb. 2 ist ein Beispiel dafür gezeigt, wie man .die Regelvorrichtung
28 auf den Stufentransformator 17 in Abhängigkeit von den Einstellvorrichtungen
für die Röntgenröhrenspannung und den Röntgenröhrenstrom verstellen kann. Mittels
eines Handrades 37 wird die Röntgenröhrenspännung, mittels eines Handrades 38 der
Röntgenröhrenstrom eingestellt. Die von den Handrädern betätigten Einstellvorrichtungen
und Anzeigeskalen sind in der Abb. 2 der Einfachheit halber nicht gezeichnet, können
aber ähnlich wie in Abb. i ausgebildet sein. Es wird angenommen, daß die Röhrenspannung
nach einer linearen Skala, der Röntgenstrom dagegen nach einer logarithmischen Skala
eingestellt wird. Um die jeweils aus den Einstellungen der Handräder 37 für die
Spannung und 38 für den Strom sich ergebende Röhrenleistung zu erfassen, ist eine
Seilrolle 39 angeordnet, die über ein Seil 40 von den beiden Handrädern 37, 38 gesteuert
wird. Da die Seilrolle 39 logarithmisch verstellt werden muß, damit sie die Leistung
erfaßt, muß man dafür sorgen, .daß die lineare Verstellung der Röhrenspannungsregelvorrichtung
bezüglich des Seiltriebes 40 in eine logarithmische umgewandelt wird. Dies geschieht
mit Hilfe der Seilrolle 41, die die Form einer logarithmischen Kurve hat. Die von
der Röhrenstromeinstellvorrichtung betätigte Seilrolle 42 muß kreisrund sein. Von
der Seilrolle 39 wird über ein Seil 43 eine um einen festen Drehpunkt 44 drehbare
Rolle 45 so gesteuert, daß ihre Stellung ein Maß für die eingestellte Röhrenleistung
ist. Eine Feder 46 sorgt dafür, daß das Seil 43 und damit auch das Seil 40 immer.
gespannt ist. Mit der Rolle 45 ist eine Scheibe 47 gekuppelt, die einen Schlitz
48 aufweist. In diesen Schlitz ist ein Stift 49 geführt, der an dem Ende eines im
Punkt 5o drehbar gelagerten Hebels 5 i befestigt ist. Dieser Hebel 5 i sorgt dafür,
daß über eine Kupplungsstange 52 eine Verstellung der Regelvorrichtung 28 eintritt,
die eine auf blank gemachten Windungen des Stufentransformators 17 gleitende Kontaktrolle
53 aufweist. Wenn die Verstellung der Kontaktrolle 53 linear erfolgen soll, muß
der Schlitz 48 so ausgebildet werden, daß aus der im logarithmischen Maßstab erfolgenden
Drehung der Scheibe 47 ein lineare Verschiebung der Kontaktrolle 53 wird.
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Bekanntlich ist der Kurzschlußwiderstand der verschiedenen Netze,
an welche Röntgengeräte angeschlossen werden, nicht immer gleich. Demzufolge sind
auch die von der Röhrenleistung abhängigen Netzspannungsabfälle je nach der Netzqualität
verschieden groß. Bei einem Netz mit kleinem Kurzschlußwiderstand muß dann über
den Gesamtleistungsbereich des Röntgenapparates die Kontaktrolle 53 um eine kleinere
Strecke, bei einem Netz mit großem Kurzschlußwiderstand dagegen um eine größere
Strecke verstellt werden. Um also den Röntgenapparat an die jeweilige Netzqualität
allpassen zu können, ordnet man also zweckmäßig einstellbare Zwischenglieder od.
dgl. zwischen der Regelvorrichtung 28 und dem sie steuernden Leistungsorgan an.
Bei dem in der Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Anpassung dadurch
erreicht, daß man den Drehpunkt des Hebels 5 i entsprechend verlegt. Zu diesem Zweck
sind in dem Hebel 51 mehrere Löcher 54 angeordnet. Ebenso befinden sich auf der
Platte 55 eine entsprechende Zahl von Löchern. Will man eine Anpassung an die \Tetzqualität
vornehmen, so braucht man lediglich den in der Abb.2 mit 5o bezeichneten Drehpunkt
in eines der anderen Löcher zu verlegen.