ТРАНСФОРМАТОР НАКАЛА ДЛЯ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ПИТАНИЯ НИТЕЙ НАКАЛА ДВУХФОКУСНОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ

Полезная модель относится к рентгенотехнике, в частности, к высоковольтным источникам питания, а именно к накальным устройствам стационарных и мобильных аппаратов, использующих рентгеновски е трубки с двумя накалами, находящимися под высоким напряжением.
В рентгенотехнике широко известны рентгеновские трубки с двумя накалами, находящимися под высоким напряжением, позволяющими работать с двумя фокусами с различным разрешением. Основная проблема питающих накальных устройств заключается в том, что они работают при высоком напряжении (до 160 кВ). С учетом того, что по требованиям надежности, устройства должны иметь 10-15% запас электрической прочности, речь может идти уже о напряжениях до 185 кВ. Известно, что чем больше электрическая прочность устройства, тем большие массогабаритные характеристики оно имеет. Для мобильных рентгеновских аппаратов массогабаритные характеристики питающих устройств играют важную роль, т.к. технические характеристики аппарата во многом определяются режимами работы рентгеновской трубки.
Известна конструкция накального устройства для рентгеновской трубки с двумя накалами (см. «Рентгенотехника» под редакцией В.В.Клюева, М. Машиностроение, 1992 г., стр.248-249), включающего трансформатор с трехстержневым магнитопроводом и шестью обмотками две из которых первичные, а четыре - вторичные по две на каждую нить накала. Известное устройство работает на промышленной частоте (50-60 гц) и сделано по принципу сложения и вычитания магнитных потоков в зависимости от фазности включения первичных обмоток. Если первичные обмотки включены синфазно, то включается один накал рентгеновской трубки, а если противофазно - то другой.
Основным недостатком известного устройства является наличие двух дополнительных обмоток с высокой электрической прочностью и трехстержневого магнитопровода, что значительно увеличивает габариты, массу устройства и ухудшает надежность.
Кроме того, еще одним недостатком этого устройства является сложность его практической реализации, что связано с технологией соблюдения высокой точности изготовления обмоток и магнитопровода. При наличии ассиметрии обмоток и магнитопровода принцип полной компенсации магнитных потоков нарушается. Поэтому данная схема для выпуска серийной продукции является не технологичной и в настоящее время практически не используется.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является взятая в качестве прототипа конструкция накального устройства для рентгеновской трубки с двумя накалами (см. патент США №5363286, МКИ Н02М 7/06, 1994 г.), включающего два высоковольтных разделительных трансформатора, каждый из которых подключается к своему накалу и содержит накальный трансформатор, выполненный на ферромагнитном двухстержневом сердечнике и содержащий изолирующий каркас с первичной и накальной обмотками.
Основными недостатками известного питающего накального устройства являются значительные габариты и большая масса устройства, т.к. для подключения накальных обмоток используются два трансформатора, каждый из которых представляет собой сложное высоковольтное устройство.
Кроме того, устройство обладает низкой ремонтопригодностью. В случае пробоя или утечек в одной из обмоток трансформатора, целиком заменяется накальный трансформатор.
Настоящее техническое решение направлено на устранение указанных недостатков, а именно, на создание более легкого и компактного устройства, способного работать с рентгеновской трубкой с двумя накалами и одновременно обладающего повышенной надежностью и ремонтопригодностью.
Поставленная задача в трансформаторе накала для избирательного питания нитей накала двухфокусной рентгеновской трубки, включающий расположенный на одном из стержней двухстержневого ферромагнитного сердечника каркас с первичной и накальной обмотками, достигается тем, на втором стержне высокочастотного двухстержневого сердечника трансформатора дополнительно размещен второй изолирующий каркас с идентичной первичной и накальной обмотками, при этом обе накальные обмотки размещены поверх первичных обмоток.
Благодаря указанному выполнению конструкции накального трансформатора, устройство выполнено в значительно меньших габаритах и имеем меньшую массу по сравнению с конструкцией с двумя накальными трансформаторами.
Для повышения ремонтопригодности и упрощения сборки трансформатора, первичная и накальная обмотки размещены на индивидуальных коаксиально расположенных цилиндрических каркасах.
Для повышения электрической прочности накальных обмоток, они закрыты снаружи общим герметичным изолирующим корпусом, в котором выполнены цилиндрические отверстия под цилиндрические каркасы первичных обмоток.
Для повышения электрической прочности накальных обмоток, они загерметизированы твердым диэлектриком, например, силиконом, эпоксидной смолой, полипропиленом, полиэтиленом и т.д.
На фиг.1-7 представлены рисунки заявляемого технического решения и схема, поясняющая подключение устройства к питающей сети и рентгеновской трубке.
На фиг.1 представлена конструкция накального трансформатора с двухстержневым ферромагнитным сердечником, накальные обмотки которого загерметизированы на цилиндрических каркасах твердым диэлектриком. Устройство содержит двухстержневой ферромагнитный сердечник 1, на каждом стержне которого расположены два коаксиальных каркаса 2 и 3. На каркасе 2 расположена первичная обмотка 4, а на каркасе 3 - накальная обмотка 5, загерметизированная твердым диэлектриком 6. На фиг.2 представлена конструкция накального трансформатора без ферромагнитного сердечника.
На фиг.3 представлена конструкция накального трансформатора с двухстержневым ферромагнитным сердечником, накальные обмотки которого закрыты снаружи общим герметичным изолирующим корпусом 7, две половинки которого соединяются между собой винтами через сквозные отверстия 8. На фиг.4 представлена конструкция накального трансформатора без ферромагнитного сердечника.
На фиг.5 представлена конструкция накального трансформатора с двухстержневым ферромагнитным сердечником, накальные обмотки которого закрыты снаружи общим герметичным изолирующим корпусом 9, две половинки которого соединяются между собой винтами через сквозные отверстия 10. Каждая накальная обмотка 5 трансформатора загерметизирована твердым диэлектриком 6 с образованием монолитной тороидальной обмотки 11, которая помещена во внутреннюю полость 12 корпуса 9.
Представленная на фиг.7 схема содержит высокочастотный генератор напряжения 13, подключенный через переключатель накалов 14 к первичным обмоткам 4-1 и 4-2 высокочастотного трансформатора 15, вторичные накальные обмотки которого 5-1 и 5-2 соединены соответственно с накалами 16-1 и 16-2 рентгеновской трубки 17 с анодом 18.
Заявляемое устройство (см. фиг.7) работает следующим образом. Напряжение от генератора 13 через переключатель накалов 14 поступает на одну, из двух первичных обмоток, допустим 4-1, высоковольтного высокочастотного трансформатора 15, который через свои накальные обмотки 5-1 и 5-2 запитывает накалы 16-1 и 16-2 рентгеновской трубки 17. Поскольку магнитное сопротивление между стержнями магнитопровода резко возрастает с ростом частоты передаваемых колебаний, то магнитная связь между обмотками 4-1 и 5-1 является максимальной, а между обмотками 4-2 и 5-2 - минимальной на частотах свыше 10 КГц. За счет этого обеспечивается высокая электромагнитная развязка между парой катушек 4-1 и 5-1 и парой катушек 4-2 и 5-2, находящихся на разных стержнях ферромагнитного сердечника 1. Тем самым, подключая генератор 13 с помощью переключателя 14 к одной из катушек 4-1 или 4-2, осуществляют простое и надежное переключение накалов 16-1 и 16-2 рентгеновской трубки 17.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет обеспечить надежную коммутацию фокусов рентгеновской трубки за счет использования одной из пар обмоток, расположенных на одном стержне двухстержневого высокочастотного трансформатора.