ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ПИТАНИЯ НИТЕЙ НАКАЛА ДВУХФОКУСНОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ

Полезная модель относится к рентгенотехнике, а точнее, к питающим устройствам рентгеновских аппаратов медицинского назначения и может быть использована для питания нитей накала двухфокусной рентгеновской трубки.
Для обеспечения работы большого и малого фокусов рентгеновская трубка имеет две нити накала. Питание трубки может быть реализовано с использованием различных схем формирования и поддержания тока накала трубки, для чего используют трансформатор накала.
Из уровня техники известно, например, устройство для накала двухфокусной рентгеновской трубки (а.с. СССР №243094, опубл. 05.05.1969), в котором использован один трансформатор накала для избирательного питания нитей накала двух фокусов рентгеновской трубки. Трансформатор содержит трехстержневой магнитопровод с первичной и двумя вторичными обмотками, каждая из которых разделена на две части половинной мощности. Обмотки соединены последовательно и установлены на крайние стержни магнитопровода. Концы одной из половин первичной обмотки подсоединены к переключателю фокусов, который включен на стороне низкого напряжения. Основным недостатком известного питающего накального устройства являются большие габариты трансформатора, выполненного на основе трехстержневого магнитопровода.
Уровень техники включает также известное техническое решение по патенту РФ №87857 (опубл. 20.10.2009), где частично устранен этот недостаток. Трансформатор накала для избирательного питания нитей накала двухфокусной рентгеновской трубки включает расположенный на одном из стержней двухстержневого ферромагнитного сердечника каркас с первичной и накальной обмотками. Устройство представляет собой, по существу, трансформаторный узел, поскольку на втором стержне высокочастотного двухстержневого сердечника дополнительно размещен второй изолирующий каркас с идентичной первичной и накальной обмотками. Конструкция решена таким образом, что на каждом стержне сердечника расположены два коаксиальных каркаса, на одном из которых размещена первичная обмотка, а на втором каркасе - накальная обмотка. Обе накальные обмотки размещены поверх первичных обмоток. Для повышения электрической прочности каждая накальная обмотка загерметизирована твердым диэлектриком (силиконом, эпоксидной смолой, полипропиленом, полиэтиленом и т.д.) с образованием монолитной тороидальной обмотки.
Недостаток устройства - низкий уровень технологичности трансформатора, который является довольно сложным и трудоемким по технологии исполнения. Представленное устройство имеет большое число витков вторичной обмотки на каждом каркасе, что значительно усложняет конструкцию; в случае пробоя в одной из обмоток из строя выходит весь трансформаторный узел.
В основу полезной модели поставлена задача - разработать трансформаторный узел для питания нитей накала двухфокусной рентгеновской трубки, в котором путем использования определенной конфигурации конструктивных элементов можно получить технический результат: повысить технологичность конструкции устройства, снизить возможность высоковольтного пробоя, упростить конструкцию устройства с сохранением надежности при его эксплуатации.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата трансформаторный узел для питания нитей накала двухфокусной рентгеновской трубки содержит два тороидальных сердечника. Сердечники установлены между основанием и монтажной платой симметрично относительно вертикальной поперечной плоскости симметрии узла. Каждый сердечник содержит первичную и вторичную обмотки, при этом вторичная обмотка выполнена в виде одновиткового провода, изолированного от первичной обмотки с помощью изоляционной формы, которая размещена вдоль оси сердечника и выполнена в виде двух коаксиально вложенных и закрепленных одна в другой втулок, а втулки выполнены с возможностью обеспечения фиксации указанных сердечников с основанием и монтажной платой.
Заявляемый трансформаторный узел, который содержит два тороидальных сердечника с первичной и вторичной обмотками, установленные и закрепленные между основанием и монтажной платой, представляет собой единый конструктивный модуль, отвечающий требованиям технологичности, и обеспечивающий, в случае выхода из строя одного из них, бесперебойность работы рентгеновской трубки.
Выполнение вторичной обмотки в виде одновиткового провода так же, как и изготовление изоляционной формы в виде двух втулок, размещенных вдоль оси сердечника, значительно упрощает конструкцию устройства, уменьшает его габариты. Из уровня техники известно техническое решение по патенту US №4317040 (опубл. 23.02.1982), где проблема уменьшения габаритов решена путем использования в качестве вторичной обмотки одновиткового провода. В документе раскрыта конструкция трансформатора питания цепи накала рентгеновской трубки, которая включает ферритовый тороидальный сердечник с первичной обмоткой и одновитковой изолированной вторичной обмоткой, которая проходит через центральное отверстие тороидального сердечника. При значительном упрощении конструкции устройства, здесь не решена проблема улучшения характеристик, относящихся к электрической прочности изоляции трансформатора. Для надежной изоляции первичной обмотки от вторичной и для герметизации и изоляции сердечника с навитой первичной обмоткой используется эпоксидная смола, при заливке которой возможно образование различных дефектов, например, включения в виде воздушных пузырьков или появившиеся при застывании трещины. В процессе работы устройства такие дефекты могут привести к разрушению слоя изоляции и выходу трансформатора из строя. В заявляемом техническом решении в качестве изоляции предлагается изоляционная форма в виде двух втулок, коаксиально вложенных и закрепленных одна в другой. Использование изоляции как конструктивного элемента не только упрощает процесс изготовления устройства, но и значительно снижает возможность пробоя: в случае, если одна из втулок имеет незначительный дефект, вторая втулка выполняет страховочную функцию, повышая, тем самым, электрическую прочность изоляции, что, в свою очередь, повышает надежность работы устройства.
Поставленная задача в первом предпочтительном варианте воплощения полезной модели решается тем, что в трансформаторе накала сердечник выполнен из материала с магнитной проницаемостью более 10000 и индукцией насыщения более 1,1 Т.
Поставленная задача во втором предпочтительном варианте воплощения полезной модели решается тем, что изоляционная форма выполнена из материала, обеспечивающего необходимую электрическую прочность, например, из фторопласта. Кроме того, изоляционная форма имеет длину не менее высоты сердечника.
Поставленная задача в третьем предпочтительном варианте воплощения полезной модели реализуется тем, что втулки закреплены одна в другой посредством резьбового соединения, а на свободном конце имеют фланец для выполнения фиксации сердечника с основанием и монтажной платой.
Указанные признаки заявляемой полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.
Преимущества и особенности настоящей полезной модели поясняются конкретным примером выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры, которые наглядно демонстрируют возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
На фигурах изображены:
фиг. 1 - общий вид трансформаторного узла;
фиг. 2 - схематичное изображение трансформаторного узла, вид снизу;
фиг. 3 - вид по разрезу Α-A на фиг. 2;
фиг. 4 - схема подключения трансформаторного узла к питающей сети и рентгеновской трубке.
На фиг. 1-3 позициями обозначены:
1 - плата монтажная;
2 - тороидальный сердечник;
3 - первичная обмотка;
4 - основание;
5 - втулка изоляционная внутренняя;
6 - втулка изоляционная внешняя;
7 - вторичная обмотка;
8 - гайка;
9 - монтажная выемка;
10 - технологическое отверстие;
11 - сквозной паз;
12 - общий провод;
13 - контактная площадка.
Фиг. 4 - показана блок схема подключения трансформаторного узла к сети и рентгеновской трубке, где позициями обозначены:
14 - узел питания накала;
15 - трансформаторный узел, включающий трансформаторы Т1 и Т2;
16 - рентгеновская трубка.
Трансформаторный узел (фиг. 1-3) для питания нитей накала двухфокусной рентгеновской трубки представляет собой два тороидальных сердечника 2. Названные сердечники 2 установлены между основанием 4 и платой монтажной 1 и размещены симметрично относительно вертикальной (поперечной) плоскости симметрии узла. Каждый сердечник 2 имеет равномерно распределенную на сердечнике первичную обмотку 3 и вторичную обмотку 7, которая выполнена в виде одновиткового провода. Обмотки отделены друг от друга изоляционной формой, размещаемой вдоль оси каждого сердечника. Изоляционная форма выполнена в виде двух коаксиально вложенных и закрепленных одна в другой изоляционных втулок: внутренней втулки 5 и внешней втулки 6, при этом вторичная обмотка 7 размещена в полости внутренней втулки 5. Втулка 5 имеет фланец, контактирующий непосредственно с монтажной платой 1, а втулка 6 имеет фланец, контактирующий с основанием 4. Втулки могут быть скреплены между собой посредством, например, резьбового соединения, выполнены из фторопласта и расположены по всей высоте каждого сердечника. Внешняя и внутренняя втулки являются, по сути, страховочными по отношению друг к другу, позволяющими, в случае появления на поверхности одной из них каких-либо дефектов (шероховатость поверхности и др.), обеспечить снижение утечек тока и возможности поверхностного пробоя. Кроме того, такая конструкция изоляционной формы выполняет дополнительную функцию - функцию фиксации сердечников с основанием и монтажной платой. Для более жесткого и надежного крепления втулок с основанием 4 и платой 1 имеется гайка 8.
На монтажной плате 1 находится сквозной поперечный паз 11, выполненный вдоль вертикальной поперечной плоскости симметрии, а на основании - технологическое отверстие 10, предназначенные для ориентации общего провода 12, который должен быть размещен на одинаковом расстоянии от сердечников для обеспечения пробивного промежутка. Кроме того, на плате 1 имеется контактная площадка 13, предназначенная для распайки выводов первичной обмотки.
Схема, представленная на фиг. 4, содержит узел питания 14, трансформаторный узел 15, включающий трансформаторы Т1 и Т2, и рентгеновскую трубку 16.
c
Питание накала трубки 16 осуществляется через высокопотенциальные трансформаторы накала Т1 и Т2 трансформаторного узла 15. Напряжение питания от узла питания 14 через переключатель накалов 14.1 поступает на одну из первичных обмоток 15.4 или 15.3 трансформаторов Т1 и Т2 соответственно. Обмотка 15.1 трансформатора Т1 питает накал большого фокуса (LF) трубки, обмотка 15.2 трансформатора Т2 питает накал малого фокуса (SF). Эти обмотки непосредственно связаны с трубкой 16, питают трубку током накала и находятся под высоковольтным потенциалом U по отношению к первичной обмотке узла питания накала и к сердечникам трансформаторов Т1 и Т2.
Предлагаемое техническое решение благодаря использованию изоляции в виде конструктивного элемента из двух втулок обеспечивает не только значительное упрощение конструкции устройства, облегчает ее сборку и ремонт, но и обеспечивает необходимую электрическую прочность, повышает надежность работы устройства. За счет предлагаемой конструкции обеспечена возможность работы на частотах от 20 до 100 кГц при сохранении приемлемых потерь в магнитопроводе и габаритных размеров. Взаимозаменяемость конструктивных элементов предлагаемого трансформаторного узла повышает ремонтопригодность устройства, а также обеспечивает надежность и бесперебойность работы рентгеновской трубки.