DE4432205C1 - Hochspannungsstecker für eine Röntgenröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsstecker für eine Röntgenröhre, welcher zum Aufstecken auf einen am Vakuumge­ häuse der Röntgenröhre vorgesehenen Hochspannungsanschluß vorgesehen ist.

Derartige Hochspannungsstecker sind beispielsweise in der DE 24 48 497 B2 beschrieben. Im Zusammenwirken derartiger Hochspannungsstecker mit einer entsprechenden Röntgenröhre hat sich gezeigt, daß die Gefahr von Spannungsüberschlägen zwischen dem spannungsführenden Teil des Hochspannungs­ steckers und dem auf einem abweichenden Potential, insbeson­ dere Massepotential, liegenden Vakuumgehäuse Röntgenröhre be­ steht. Es versteht sich, daß derartige Spannungsüberschläge unerwünscht sind, da sie sich sowohl auf die Lebensdauer des Hochspannungssteckers als auch der Röntgenröhre negativ aus­ wirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspan­ nungsstecker 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 Auf­ stecken auf einen am Vakuumgehäuse der Röntgenröhre vorgese­ henen Hochspannungsanschluß vorgesehen ist und einen Kühlka­ nal für ein Kühlmittel enthält. Es hat sich überraschender­ weise gezeigt, daß sich durch Kühlung des Hochspannungs­ steckers eine verbesserte Spannungsfestigkeit ergibt. Als Kühlmittel eignen sich flüssige oder gasförmige Medien. Be­ sonders 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 Hoch­ spannungssteckers zu verwenden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Hochspannungsstecker eine zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden Fläche des Hochspannungsanschlusses der Rönt­ genröhre vorgesehene Eingriffsfläche aufweist, unter der der Kühlkanal verläuft. Es ergibt sich so eine nochmals verbes­ serte 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 elek­ trisch leitenden Material gebildetes Kontaktteil mit einer Kontaktfläche enthält, das zum Zusammenwirken mit einem eine entsprechende Fläche aufweisenden Teil der Röntgenröhre vor­ gesehen ist, ist es von Vorteil, wenn die Kontaktfläche die Eingriffsfläche bildet. Es muß dann keine besondere Ein­ griffsfläche vorgesehen sein, so daß sich ein kompakter Auf­ bau des Hochspannungssteckers sowie des Hochspannungsan­ schlusses 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, in­ dem 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 bei Verwendungen des erfindungsgemäßen Hochspannungssteckers vorgesehen sein, 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 ste­ hendes Teil handelt. Es wird dann nicht nur eine verbesserte Spannungsfestigkeit gewährleistet, sondern außerdem auf vor­ teilhafte 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 aus der DE A 34 37 870 A1 an sich bekannte Hohlwelle oder Achse han­ delt.

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 Darstel­ lung weitere Röntgenröhren mit einem Hochspan­ nungsstecker 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 vor­ gesehenen 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 die­ nen, 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 ring­ förmigen keramischen Bauteil 12 des Vakuumgehäuses 2 verbun­ den. An ihrem anderen Ende ist die Lagerungsachse 11 über ei­ ne metallische Hülse 13 mit einem ringförmigen keramischen Bauteil 14 verbunden, das in einem entsprechenden topfförmi­ gen 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 Vakuumge­ häuses 2 aufgesteckt ist. Der als Hochspannungsanschluß 16 ausgebildeten Bereich des Vakuumgehäuses 2 liegt in aus der DE 42 09 377 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 be­ zeichnete 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 Zufüh­ rung 21 in elektrisch leitender Verbindung, da ein zapfenför­ miger Ansatz der Zuführung 21 in ein Querloch des Kontakttei­ les 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 ei­ nes zylindrischen Ansatzes 24 auf, mit dem es in eine ent­ sprechend geformte Vertiefung 25 an der Stirnfläche der Lage­ rungsachse 11 eingreift und mit der Wandung der Vertiefung zusammenwirkt.

Um unter allen Umständen die Leitung des Anodenstromes zu er­ möglichen, ist zwischen einem Absatz des Kontaktteiles 20 und der Stirnfläche der Lagerungsachse 11 eine Kontaktfeder 26 angeordnet. Zwischen der ringförmigen Stirnfläche des Bautei­ les 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 bezeich­ net 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 Isolier­ stoffteil 19 des Hochspannungssteckers 15 zu dem Kontaktteil 20 geführt ist. Der Kühlkanal verläuft innerhalb des Hochspannungsstechers entlang der Ein­ griffs- bzw. Kontaktfläche des Kontaktteiles 20, aus dem er im Bereich der Stirnfläche des Ansatzes 24 austritt. Er mün­ det in einen Kanal eines Bauteiles der Röntgenröhre, nämlich die zentrale Öffnung 29 der als Hohlachse ausgebildeten Lage­ rungsachse 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 auf­ genommenem 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 Lage­ rungshülse 8 und den Rotor 6 mit dem Anodenteller 5 in wärme­ leitender 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 kerami­ schen 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 auf­ nehmenden Ansatzes des Vakuumgehäuses 2 vakuumdicht sein müs­ sen.

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 Un­ terbrechung aufweist und das Kühlmittel im Bereich der Unter­ brechung ein Teil der Röntgenröhre, nämlich das Ende der La­ gerungsachse 11, beaufschlagt. Die Unterbrechung des Kühl­ kanals 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 Be­ reich der Stirnfläche des Ansatzes 24 aus dem Kontaktteil 20 aus.

Im Interesse günstiger Strömungsverhältnisse sowie zur Ver­ größerung 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 Unterbre­ chung ausgeführt ist. Er ist demnach durch einen einzigen Schlauch 33 gebildet, der in einer Schleife innerhalb des Kontaktteiles 20 verläuft. Hierdurch wird die erwünschte Küh­ lung im Bereich des Hochspannungsanschlusses 16 erreicht.

Die von dem Schlauch 33 gebildete Schleife weist einen Be­ reich auf, der unter der Stirnfläche des Kontaktteiles 20 verläuft. Die Stirnfläche 34 bildet eine Kontakt- bzw. Ein­ griffsfläche, über die das Kontaktteil 20 mit einer entspre­ chenden Fläche 35 der Hohlachse 11 zusammenwirkt.

Um unter allen Umständen eine sichere Leitung des Röhrenstro­ mes zu gewährleisten, ist wieder eine Kontaktfeder vorgese­ hen, die mit 36 bezeichnet ist. Diese ist in einem Sackloch aufgenommen, das in der Fläche 35 der Lagerungsachse 11 ange­ bracht ist.

Da, wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben, die Lage­ rungsachse 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 Mittel­ achse der Lagerungsachse 11 enthaltenden Ebene. Dies muß nicht notwendigerweise so sein, wie aus den Fig. 4 und 5 er­ sichtlich ist. Im Falle beider Figuren verläuft die Schleife in einer rechtwinklig zur Mittelachs 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 Lage­ rung 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 notwendi­ gerweise wie im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele außerhalb des Schutzgehäuses liegen. Die Erfindung kann auch dann eingesetzt werden, wenn sich die Hochspannungssteckver­ bindung 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 Kühl­ kanal durch einen Schlauch gebildet. Es sind auch andere Lösungen möglich; z. B. kann der Kühlkanal als Bohrung ausge­ führt sein, die mit einer entsprechenden Leitung in Verbin­ dung steht.

Claims (10)

1. Hochspannungsstecker für eine Röntgenröhre, welcher zum Aufstecken auf einen am 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 inner­ halb des Hochspannungssteckers entlang der Eingriffsfläche (34) verläuft.

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

4. Hochspannungsstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Kühlkanal eine Unterbrechung aufweist, wobei das Kühl­ mittel im Bereich der Unterbrechung ein Teil (11) der Rönt­ genröhre beaufschlagt.

5. Hochspannungsstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Kühlkanal in einen in einem Teil (11) der Röntgenröhre vorgesehenen Kanal (29) mündet.

6. Hochspannungsstecker nach Anspruch 3, wobei das mit dem Hochspannungsstecker zusammenwirkende Teil (11) der Röntgen­ röhre mit einer Anode (1) der Röntgenröhre in wärmeleitender Verbindung steht.

7. Hochspannungsstecker nach Anspruch 4, wobei das mit dem Kühlmittel beaufschlagte Teil (11) der Röntgenröhre mit einer Anode (1) der Röntgenröhre in wärmeleitender Verbindung steht.

8. Hochspannungsstecker nach Anspruch 5, wobei das Teil (11) der Röntgenröhre, in dessen Kanal (29) der Kühlkanal mündet, mit einer Anode (1) der Röntgenröhre in wärmeleitender Verbindung steht.

9. Hochspannungsstecker nach einem der Ansprüche 3 bis 5 in Verbindung mit einer Drehanoden-Röntgenröhre, wobei es sich bei dem Teil der Röntgenröhre um ein mit der Lagerung der Drehanode (1) in wärmeleitender Verbindung stehendes Teil (11) handelt.

10. Hochspannungsstecker nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Teil (11) eine Hohlwelle oder -achse ist.