Моноблок портативного рентгеновского аппарата
Полезная модель относится к области дефектоскопии материалов путем их просвечивания рентгеновским излучением, а именно к источникам излучения портативных рентгеновских аппаратов для обнаружения дефектов в металлических материалах и изделиях, в частности, из сталей и сплавов. Предлагаемое техническое решение может быть реализовано как в промышленных аппаратах, так и в аппаратах для работы в полевых условиях. Технический результат - оптимизация условий теплообмена в моноблоке, что обеспечивает повышение надежности и увеличение времени его непрерывной работы, и, как следствие, повышение производительности рентгенографического контроля. Моноблок портативного рентгеновского аппарата содержит термоэмиссионную рентгеновскую трубку и высоковольтный источник постоянного напряжения, размещенные в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе. В отличие от известного, в предлагаемом моноблоке размещенная в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе рентгеновская трубка расположена внутри выполненного из твердого диэлектрика полого цилиндра, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру рентгеновской трубки, а минимальная толщина стенки равна отношению максимального значения выходного напряжения высоковольтного источника к максимальной напряженности электрического поля, не приводящей к разрушению данного диэлектрика. В качестве жидкого диэлектрика может быть выбрано трансформаторное масло. В качестве твердого диэлектрика может быть выбран фторопласт.
Предлагаемая полезная модель относится к области дефектоскопии материалов путем их просвечивания рентгеновским излучением, а именно к источникам излучения портативных рентгеновских аппаратов для обнаружения дефектов в металлических материалах и изделиях, в частности, из сталей и сплавов. Предлагаемое техническое решение может быть реализовано как в промышленных аппаратах, так и в аппаратах для работы в полевых условиях.
Известно, что моноблок рентгеновского аппарата для дефектоскопии материалов содержит рентгеновскую трубку и высоковольтный источник постоянного напряжения, размещенные в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе [Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник под ред. В.В.Клюева, М, Машиностроение, 1995, с.38].
Использование жидкого диэлектрика, например трансформаторного масла, обладающего высокой электрической прочностью, большой теплоемкостью и технологичностью, обеспечивает хорошее охлаждение рентгеновской трубки и элементов источника высокого напряжения при работе моноблока. Однако объемное сопротивление жидкого диэлектрика сильно зависит от температуры и с ее повышением резко уменьшается, приводя к возрастанию тока утечки вдоль поверхности стеклянной или керамической оболочки рентгеновской трубки, что в течение достаточно непродолжительного времени приводит к выходу из строя как самой рентгеновской трубки, так и элементов высоковольтного источника напряжения. Для обеспечения надежности работы моноблока приходиться существенно ограничивать время его непрерывной работы, что, естественно, сказывается на производительности контроля.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является моноблок портативного рентгеновского аппарата, содержащий термоэмиссионную рентгеновскую трубку и высоковольтный источник постоянного напряжения, размещенные в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе. [Портативный рентгеновский аппарат АРИНА-4, ООО «Спектрофлэш», Техническое описание по эксплуатации, 2004.]. В качестве жидкого диэлектрика служит трансформаторное масло. Время непрерывной работы моноблока составляет 15 минут в час из-за сильного нагрева трансформаторного масла, приводящего к существенному уменьшению его объемного сопротивления. Пауза остывания масла до полного восстановления его объемного сопротивления длится 40-45 минутам.
Такая конструкция моноблока достаточно компактна, что обеспечивает возможность рентгенографического контроля материалов в полевых условиях. Однако полное время работы аппарата с таким моноблоком в течение рабочего дня не может превышать двух-трех часов, что существенным образом сказывается на производительности рентгенографического контроля.
Техническим результатом предлагаемого полезной моделью решения является оптимизация условий теплообмена в моноблоке, что обеспечивает повышение надежности и увеличение времени его непрерывной работы, и, как следствие, повышение производительности рентгенографического контроля.
Достижение технического результата обеспечивает предлагаемый моноблок портативного рентгеновского аппарата, содержащий термоэмиссионную рентгеновскую трубку и высоковольтный источник постоянного напряжения, размещенные в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе.
В отличие от известного, в предлагаемом моноблоке размещенная в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе рентгеновская трубка расположена внутри выполненного из твердого диэлектрика полого цилиндра, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру рентгеновской
трубки, а минимальная толщина стенки равна отношению максимального значения выходного напряжения высоковольтного источника к максимальной напряженности электрического поля, не приводящей к разрушению данного диэлектрика.
В качестве жидкого диэлектрика может быть выбрано трансформаторное масло.
В качестве твердого диэлектрика может быть выбран фторопласт.
На фиг. представлен в разрезе предлагаемый моноблок портативного рентгеновского аппарата.
Представленный на фиг. моноблок содержит металлический корпус 1, в котором расположен высоковольтный источник 2 постоянного напряжения (250 кВ) и жестко соединенная с ним термоэмиссионная рентгеновская трубка 3, размещенная в полом цилиндре 4, выполненном из диэлектрического материала. Внутренний диаметр цилиндра 4 (42 мм) равен наружному диаметру трубки 3, толщина стенки цилиндра 4-10 мм. При этом минимальная толщина стенки цилиндра 4 равна отношению максимального значения выходного напряжения источника 2 к максимальной напряженности электрического поля, не приводящей к разрушению материала цилиндра 4. Внутренний объем корпуса 1 заполнен жидким диэлектриком 5. Полый цилиндр 4 выполнен из фторопласта, а жидким диэлектриком 5 служит трансформаторное масло. Высоковольтный источник 2 и рентгеновская трубка 3 могут быть выполнены как высоковольтный источник и рентгеновская трубка в моноблоках известных портативных рентгеновских аппаратов, например в аппарате АРИНА-4.
Моноблок, представленный на фиг., работает следующим образом.
При включении аппарата источник 2 обеспечивает подачу постоянного напряжения на электроды трубки 3 и напряжения накала на ее катод, в результате чего трубка 3 непрерывно генерирует рентгеновское излучение, необходимое для проведения рентгенографического контроля исследуемого материала. В процессе работы трубка 3 и высоковольтный источник 2 выделяют
большое количество тепла, которое поглощается в жидком диэлектрике 5. При этом повышение температуры диэлектрика 5 не оказывает влияния на работу рентгеновской трубки 3, поскольку изоляция трубки 3 от корпуса 1 обеспечивается цилиндром 4, выполненным из фторопласта, объемное сопротивление которого практически не зависит от температуры окружающей среды.
Заявленное техническое решение было реализовано в конструкции моноблока рентгеновского аппарата АРИНА-6, разработанного фирмой «Спектрофлэш». Проведенные испытания аппарата АРИНА-6 показали, что использованная в его моноблоке комбинация обладающего высокой теплоемкостью жидкого диэлектрика с твердым диэлектриком, обладающим высокой электрической прочностью, не зависящей от нагрева, позволяет существенно (практически в два раза) увеличить время непрерывной работы аппарата в течение рабочего дня.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение надежности и увеличение времени непрерывной работы моноблока, и, как следствие, повышение производительности рентгенографического контроля, за счет достижения технического результата - оптимизации условий теплообмена.
1. Моноблок портативного рентгеновского аппарата, содержащий термоэмиссионную рентгеновскую трубку и высоковольтный источник постоянного напряжения, размещенные в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе, отличающийся тем, что размещенная в заполненном жидким диэлектриком металлическом корпусе рентгеновская трубка расположена внутри выполненного из твердого диэлектрика полого цилиндра, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру рентгеновской трубки, а минимальная толщина стенки равна отношению максимального значения выходного напряжения высоковольтного источника к максимальной напряженности электрического поля, не приводящей к разрушению данного диэлектрика.
2. Моноблок по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого диэлектрика выбрано трансформаторное масло.
3. Моноблок по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого диэлектрика выбран фторопласт.
