Рентгеновский генератор Советский патент 1980 года по МПК H05G1/04 

1

Изобретение относится к области рентгенотехники, а более конкретно - к рентгеновским генераторам моноблочного типа.

Известен моноблочный рентгеновский генератор, содержащий кожух, заполненный жидкой или газообразной электроизоляционной средой, размещенные в кожухе рентгеновскую трубку, высоковольтный трансформатор, выпрямители, трансформатор накала, причем рентгеновская трубка установлена внутри сердечника трансформатора, а элементы выпрямителей размещены вокруг вторичной обмотки трансформатора 1.

Такая конструкция не позволяет приблизить длину средней магнитной силовой линии к оптимальной, а также она характеризуется повыщенными габаритами и весом из-за схемы установки выпрямителей.

Также известен моноблочный рентгеновский генератор, содержащий разборный кожух, рентгеновскую трубку, высоковольтный источник питания, состоящий из анодной и катодной частей, установленных на разных концах рентгеновский трубки, трансформатор накала, сопряженный с катодной частью высоковольтного источника питания 2.

Этот генератор характеризуется большими габаритами и весом. Кроме того, этот генератор имеет неравномерную величину магнитной индукции в магнитопроводе и больщое сопротивление в местах перехода потока из сердечника в ярмо и в самом ярме. Он также требует интенсивного о.хлаждения из-за плохого естественного теплообмена с окружающей средой через незначительную по величине поверхность ярма, равную периметру сердечника.

Также известен моноблочный рентгеновский генератор, содержащий кожух с защитным экраном от рассеянного излучения, заполненный жидким диэлектриком, рентгеновскую трубку, высоковольтный источник питания, высоковольтный выпрямитель, расположенный коаксиально с источником питания, выполненным в виде высоковольтного трансформатора броневого типа, компенсатор расщирения жидкого диэлектрика 3.

Недостатком известного генератора является неравномерная величина магнитной индукции в сердечнике и ярме, что приводит к увеличению магнитного сопротивления и

соответственно намагничиЕшющего тока изза неоптимальной конструкции ярма.

Кроме того, плохой теплообмен высоковольтного трансформатора требует интенсивного охлаждения генератора.

Кроме того, компенсатор расширения жидкого диэлектрика сообщается с воздухом, причем в результате старения компенсатора под действием рассеянного излучения может быть нарушена герметичность кожуха.

Наиболее близким техническим решением является рентгеновский генератор, содержащий рентгеновскую трубку, высоковольтный источник питания, состоящий из катодной и анодной частей, каждая из которых состоит из обмоток высоковольтного трансформатора с сердечником, трансформатор накала, сопряженный с катодной частью высоковольтного источника питания, высоковольтный выпрямитель , металлический разъемный кожух с окном для вывода излучения, в котором размещены указанные выще элементы и который состоит из центральной цилиндрической части, анодной и катодной частей, выполненных в виде части сферы, причем кожух заполнен жидким диэлектриком и в нем установлены экран для защиты от рассеянного излучения и компенсатор расширения жидкого диэлектрика 4.

Недостатком известного генератора является неоптимальность габаритов и веса и низкая отдаваемая удельная мощность, что обусловлено значительными потерями в магнитопроводах высоковольтного источника питания.

Целью изобретения является повышение удельной мощности при снижении материалоемкости генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновском генераторе, содержащем рентгеновскую трубку, высоковольтный источник питания, состоящий из катодной и анодной частей, каждая из которых состоит из обмоток высоковольтного трансформатора с сердечником, трансформатор накала, сопряженный с катодной частью высоковольтного источника питания, высоковольтный выпрямитель, металлический разъемный кожух с окном для вывода излучения, в котором размещены указанные выше элементы и который состоит из центральной цилиндрической части, анодной и катодной частей, выполненных в виде части сферы, причем кожух заполнен жидким диэлектриком и в нем установлены эрсран для защиты от рассеянного излучения и компенсатор расщирения жидкого диэлектрика, рентгеновская трубка установлена в изоляционном каркасе, на внещней поверхности которого выполнены пазы для размещения элементов высоковольтного выпрямителя, установленные в катодной и анодной частях кожуха, соответствующие части высоковольтного источника выполнены в виде насаженных на сердечник- обмоток сферической формы,

причем в каждой из указанных частей кожуха сформировано торообразное пространство и в торообразном пространстве катодной части установлены выполненные в виде тора обмотки трансформатора накала, а в торообразном пространстве анодной части - компенсатор.

При этом катодная и анодная части кожуха выполнены в виде двух сегментообразных полых чаш каждая, которые дополняют друг друга до шарообразной емкости и в одной из которых выполнена горловина для высоковольтного вывода соответствующей части высоковольтного источника, причем указанные чащи электрически соединены с сердечником высоковольтного трансформатора с помощью сегментообразных шайб, а торообразное пространство в соответствующей части кожуха сформировано снаружи чаши с горловиной.

Кроме того, компенсатор выполнен из пенообразного материала с закрытыми порами, преимущественно полиуретана.

На фиг. 1 показан общий вид рентгеновского генератора; на фиг. 2 - общий вид высоковольтного источника питания; на фиг. 3 - общий вид высоковольтного выпрямителя.

Рентгеновский генератор имеет кожух, который содержит металлический цилиндр 1, внутри которого установлена рентгеновская трубка 2. Последняя окружена анодным выпрямительным блоком 3 и катодным выпрямительным блоком 4, которые смонтированы на изоляционном каркасе 5. Внутри каркаса 5 установлен статор 6 вращения анода рентгеновской трубки. Внутри металлического цилиндра 1 установлен экран 7, частично закрывающий полость цилиндра. Торцовые части кожуха выполнены в виде сегментообразных чащ 8, 9, дополняющих друг друга до сферы, причем в чащах 8 выполнены горловины, обращенные в сторону полости цилиндра 1. В указанных чащах раз.мещены катодная и анодная части высоковольтного источника питания, выполненные в виде трансформаторов, состоящих из сердечника 10 и намотанных на него сферических первичной обмотки 11 и вторичной обмотки 12. Трансформаторы окружены твердотельной изоляцией 13. В тороидальном пространстве анодной части, образованном цилиндром 1 и соответствующей чащей 8, размещен компенсатор 14, а в тороидальном пространстве катодной части - тороидальные первичная 15 и вторичная 16 обмотки трансформатора накала. Сердечник 10 высоковольтного трансформатора электрически соединен с чащами 8, 9 с помощью сегментообразных шайб 17. Кожух заполнен жидким диэлектриком 18 и снабжен окном 19 для выхода рентгеновского излучения. В изоляции 13 установлены контакты 20 для обеспечения электрической связи между высоковольтным источником питания и

электродами рентгеновской трубки. Высоковольтный выпрямитель набран из выпрямительных шайб с отверстиями 21, образующими каналы теплоотвода.

Сегментообразные чаши 8, 9 выполнены из листов электротехнической стали, собранных в пакеты со смеш.ением, ориентированным на линию проката равномерно по экватору, причем линия проката совпадает с направлением меридиан, выходяших из точек крепления сердечников 10.

Места сопряжения сердечников с шарообразными емкостями и заш,итным экраном со стороны катода снабжены вставками из магний-марганцевого феррита.

Сегментообразные шайбы и днище защитного экрана со стороны катода выполнены из электротехнической стали.

Компенсатор 14 торообразной формы выполнен из пенообразного материала с закрытыми порами, например, из пенополиуретана (рабочая температура от -60° до -|-100°С), размешен на кожухе и не сообщается с атмосферным воздухом.

Использование предлагаемого рентгеновского генератора обеспечивает получение равномерно распределенного радиального магнитного поля по всему периметру шаровых емкостей кожуха, изготовленных из электротехнической стали и быполняющих роль ярма магнитопровода источника высокого напряжения. Толщина стенки указанного сферического ярма в первом приближении определяется из отнощения площади сечения стержня,, несущего на себе обмотки, к длине средней линии окружности, полученной в диаметральном сечении шаровой емкости кожуха. Такая конструкция позволяет уменьшить намагничиваюший ток источников высокого напряжения.

Выпрямительный блок торообразной формы, установленный коаксиально рентгеновской трубке, и источник высокого напряжения, выполненный в виде двух самостоятельных блоков с шарообразными магнитопроводами, позволили уменьщить габариты и вес рентгеновского излучателя, при сохранении удельной радиационной мощности, что может быть использовано в излучателях с источниками высокого напряжения шарообразной формы с питанием от трехфазной электрической сети, которое применяется в мощных рентгеновских излучателях моноблочной конструкции.

Аналогичную конструкцию можно использовать не только для трубок с вращающимся анодом, но и для трубок с неподвижным анодом.

В целях защиты обмоток от источника высокого напряжения и трансформатора накала от влаги они защищены методом обволакивания, например, эластичным высокочастотным компаундом с требуемой электрической прочностью.

Использование изобретения позволит повысить удельную радиационную мощность, уменьшить влияние рассеянного излучения и снизить материалоемкость рентгеновского излучателя.

Формула изобретен-ия

1. Рентгеновский генератор, содержащий рентгеновскую трубку, высоковольтный источник питания, состоящий из катодной и анодной частей, каждая из которых состоит из обмоток высоковольтного трансформатора с сердечником, трансформатор накала, сопряженный с катодной частью высоковольтного источника питания, высоковольтный выпрямитель, металлический разъемный кожух с окном для вывода излучения, в котором размещены указанные выще элементы и который состоит из центральной цилиндрической части, анодной

0 и катодной частей, выполненных в виде части сферы, причем кожух заполнен жидким Диэлектриком и в нем установлены экран для защиты от рассеянного излучения и компенсатор расгпфения жидкого диэлектрика, отличающчйа; тем, что, с целью повышения удельной мощности при снижении материалоемкости генератора, рентгеновская трубка установлена в изоляционном каркасе, на внешней поверхности которого выполнены пазы для размещения элементов

(j высоковольтного выпрямителя, установленные в катодной и анодной частях кожуха, соответствующие части высоковольтного источника выполнены в виде насаженных на сердечник обмоток сферической формы, причем в каждой из указанных частей коi жуха сформировано торообразное пространство и в торообразном пространстве катодной части установлены выполненные в виде тора обмотки трансформатора накала, а в торообразном пространстве анодной часд ти - компенсатор.

2.Рентгеновский генератор по п. 1, отличающийся тем, что катодная и анодная части кожуха выполнены в виде двух сегментообразных полых чащ каждая, которые дополняют друг друга до щарообразной

5 емкости и в одной из которых выполнена горловина для высоковольтного вывода соответствующей части высоковольтного источника, причем указанные чащи электрически соединены с сердечником высоковольтного трансформатора с помощью сегментообразных щайб, а торообразное пространство в соответствующей части кожуха сформировано снаружи чаши с горловиной.

3.Рентгеновский генератор по пп. 1 и 2, отличающийся те.м, что компенсатор выполS нен из пенообразного материала с закрытыми порами, преимущественно полиуретана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3878394, 250-402, опублик. 1975.

2,Шмелев В. К. Рентгеновские аппараты. М., «Энергия, 1973, с. 143-144.

3.Денискин Ю. Д., Чижунова Ю. А. Рентгеновские диагностические трубки и их тепловые режимы. М.. «Энертия, 1970, с. 42-43.

4.Патент США № 2089079, 250-89, опублик. 1937 (прототип).

Фиг. 1

Фиг

(риг. 3