ШТЕНГЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ

Заявляемая полезная модель относится к вакуумной технике и может быть использована для откачки электровакуумных приборов, в частности для откачки рентгеновских маммографических трубок.
Создание и сохранение вакуума внутри рентгеновской трубки в течение всего ресурса, во многом связано со штенгелем и техникой герметизации оболочки. Вакуумирование оболочки рентгеновской трубки производится через штенгель, который выполнен в виде стеклянной откачной трубки. При достижении необходимого разряжения внутри оболочки рентгеновской трубки, проводится операция герметизации рентгеновской трубки путем ее отпайки от вакуумной системы в необходимом месте штенгеля с использованием газопламенной горелки. Нагрев стекла и приведение его в вязкое состояние при отпайке ведет к выделению значительного количества растворенного газа, попадающего в оболочку, что отрицательно влияет на рабочие характеристики рентгеновской трубки. Для надежного и воспроизводимого отпая штенгеля, применяются стеклянные штенгеля с толщиной стенки не менее 2 мм и более, что ведет к уменьшению эффективного сечения откачки рентгеновской трубки и, как следствие, удлинению технологического цикла производства.
Применение штенгеля, выполненного в виде трубки из пластичного металла, позволяет осуществлять операцию герметизации рентгеновской трубки без нагрева материала стенок штенгеля [Рот А. Вакуумные уплотнения, пер. с англ. М., «Энергия», 1971, 464 с]. Также увеличивается эффективное сечение откачки за счет использования штенгелей с толщиной стенки до 1 мм, что позволяет сократить время технологического процесса.
Для обеспечения вакуум-плотного пережима металлического штенгеля и механической прочности вакуум-плотного соединения между штенгелем и оболочкой, необходимым условием является длина участка штенгеля, остающегося после герметизации рентгеновской трубки, которая должна быть не менее 1,5-2 диаметров штенгеля. Это условие увеличивает длину участка штенгеля, остающегося после пережима. По условиям компоновки рентгеновской трубки в корпусе излучателя, в частности рентгеновской маммографической трубки, длина этого участка штенгеля должна быть не более 5 мм.
В качестве прототипа заявляемой полезной модели выбран штенгель, описанный в патентном документе SU 543040 A1, H01J 9/38, 15.01.1977, который выполнен в виде трубки круглого сечения из пластичного металла, причем участок трубки, примыкающий к прибору, имеет овальное сечение с соотношением большой и малой осей в пределах 1,5-7. Подобная конструкция штенгеля позволяет производить пережим овальной части штенгеля на расстоянии в 2-3 раза меньше, чем в случае трубки круглого сечения с такой же проводимостью.
1
Для молекулярного режима течения газа проводимость штенгеля круглого сечения U определяется по выражению (1)
штенгель прототипа представляет собой сложный трубопровод, состоящий из двух последовательно соединенных участков с различными поперечными сечениями и длинами, поэтому его проводимость вычисляется по формуле (2)
1
2
где U, U - проводимости участков с круглым и овальным поперечным сечением соответственно, которые вычисляются по формулам (3) и (4)
,
1
2
2
l
1
2
1
2
где d - диаметр штенгеля круглого сечения; d - диаметр участка штенгеля прототипа с круглым сечением, причем d=d; l - длина штенгеля круглого сечения; l, l - длины участков круглого и овального сечений штенгеля прототипа, причем l+l=l; а и b - продольный и поперечный диаметры участка штенгеля прототипа с овальным сечением; Τ и M - температура и молекулярная масса откачиваемого газа [А.И. Пипко, В.Я. Плисковский, А.Е. Пенчко Конструирование и расчет вакуумных систем, 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979, 504 с].
Анализ уравнений проводимости показывает, что проводимость прототипа меньше в два раза, чем у штенгеля круглого сечения, что приводит к увеличению продолжительности откачки рентгеновской трубки. Также конструкция штенгеля прототипа требует точной взаимной подгонки свариваемых деталей, что ведет к удлинению технологического цикла производства и повышает риск получения брака.
В основу полезной модели поставлена задача разработки штенгельного узла рентгеновской трубки, который обеспечивает минимальную длину участка металлического штенгеля над поверхностью оболочки, остающегося после герметизации рентгеновской трубки, а его проводимость существенно превышает проводимость прототипа.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение проводимости штенгельного узла рентгеновской трубки и уменьшение геометрических размеров рентгеновской трубки.
Для получения указанного технического результата штенгельный узел рентгеновской трубки выполнен составным из металлического штенгеля круглого сечения, который выполнен из пластичного металла, и переходной металлической втулки, штенгель вставлен в переходную втулку на длину переходной втулки, торец вставленной части штенгеля вакуум-плотно соединен с торцом переходной втулки, минимальная длина переходной втулки составляет 1,5-2 диаметра штенгеля, причем переходная втулка расположена во внутреннем объеме оболочки рентгеновской трубки и вакуум-плотно соединена с ней.
Расположение переходной втулки с внутренней стороны оболочки рентгеновской трубки обусловлено необходимостью обеспечения заданной длины участка штенгеля над поверхностью оболочки, остающегося после операции пережима.
На фиг. 1 представлена конструкция заявляемого штенгельного узла рентгеновской трубки.
Штенгельный узел рентгеновской трубки, представленный на фигуре 1, состоит из переходной втулки 1, выполненной из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, и штенгеля 2 диаметром 12 мм, выполненного из бескислородной меди, и вакуум-плотно соединенного с переходной втулкой аргонодуговой сваркой через отбортовку 3, выполненную на торце переходной втулки 2. Минимальная длина переходной втулки h находится в промежутке от полутора до двух диаметров поперечного размера штенгеля и для данного примера выбрана 24 мм. Штенгельный узел размещен в оболочке рентгеновской трубки 4 таким образом, что переходная втулка расположена во внутреннем объеме оболочки и вакуум-плотно соединена с ней аргонодуговой сваркой как показано на фиг.1
Практика использования предложенной конструкции штенгельного узла позволила обеспечить длину участка штенгеля, остающегося после снятия прибора, не более 4 мм над поверхностью оболочки и в 3 раза увеличить проводимость по сравнению с прототипом.