一种便携式X射线源用内置式预警保护装置的制作方法

一种便携式x射线源用内置式预警保护装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种便携式x射线源用内置式预警保护装置，属于无损检测领域。


背景技术：

2.x射线源内部产生x射线核心器件为x射线管，x射线管具有阴阳两极的真空管,阴极通常采用钨丝，阳极是金属制成的靶，在阴阳两极之间加有直流高电压(管电压)，当阴极加热到白炽状态时释放出大量电子，这些电子在高压电场中被加速,从阴极飞向阳极(管电流)，最终以很大速度撞击在金属靶上，失去所具有的动能，仅有约0.9％极少一部分换为x射线，而其余能量均转换成热能，便携式x射线机的x射线源设计为x射线管相关组件密封在同一壳体，采用绝缘油进行冷却和绝缘。
3.x射线机系统开始检测随着持续工作，x射线源产生热量会不断积累，绝缘油温度升高而膨胀，由于x射线管组件密封于壳体，将造成x射线源内部的压强随着油温升高而增加，甚至导致x射源炸裂；当工作环境变化绝缘油温度降低其体积也会收缩，x射线管组件内部会存在器件裸露、内部x射线管内电场分布改变，发生高电压放电。
4.现有技术主要采用两种方式：一种为金属波纹管通过伸缩变形缓解绝缘油膨胀，波纹管伸缩空间小，加工工艺高，工作时密闭空间同样存在压力过大往往由于加工工艺掌控瑕疵导致绝缘油出现渗、漏，此外伸缩空间小会造成低温时源内出现局部无绝缘油空间，引起x射线源高压放电，注油量过多时，会造成高温时x射线源绝缘油渗出，严重时会造成膨胀鼓的胀裂；另外一种橡胶伸缩胶囊，橡胶伸缩胶囊采用弹簧钢圈配合法兰固定，橡胶伸缩胶囊口长时间在弹簧钢丝圈作用下容易产生橡胶老化裂纹和断裂导致绝缘油外泄，危机便携式x射线源安全运行。


技术实现要素：

5.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种便携式x射线源用内置式预警保护装置，根据伸缩杆变化行程，短路环对接点短接启动报警、降低管电压、管电流改善x射线源工作状态、超过设计温度启动保护断电功能，提高x射线机的自我保护能力，装置具有结构简单、成本低易于在便携式x射线源上推广应用。
6.技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的一种便携式x射线源用内置式预警保护装置，包括缓冲器外壳，所述缓冲器外壳通过活塞分隔为空气腔和油腔，所述空气腔内设置有伸缩杆，所述油腔内设置x射线组件本体；所述伸缩杆为五级伸缩杆，分别包含第一级杆、第二级杆、第三级杆、第四级杆和第五级杆，所述第一级杆与缓冲器外壳连接，在第一级杆内设置有第一复位弹簧，在第一级杆的尾部设有油位升高极限断电保护接点，所述第二级杆的尾部设有油位升高断电保护短路环，所述第三级杆尾部设有油位升高报警接点，所述第四级杆的尾部设有油位降低报警短路环和油位升高报警与降压短路环，所述第五级杆的尾部设有油位降低极限断电保护接点和油位降低极限断电保护短路环；在壳体尾部的外壁上设有油位升高报警外部连接端片、降低管电压外部连接端片、油位升高极限断电保
护外部连接端片、油位降低报警外部连接端片和油位降低极限保护动作外部连接端片。
7.作为优选，所述伸缩杆中各级杆设有导向槽和导向块，相邻的杆通过导向块沿导向槽移动。
8.作为优选，所述空气腔的端部设有端盖，端盖上设有空心管，空心管通过软隔膜密封垫与端盖连接。
9.一种便携式x射线源用内置式预警保护装置的使用方法，包含以下步骤：
10.s1.x射线源工作油温为60℃～-5℃，x射线源设计内部绝缘油的最高温度不超过80℃，最低温度-10℃，按照油膨胀系数的变化特性并且留有裕度，设定各油位；
11.s2.x射线源的绝缘油缓冲器设定报警油位：设定温度0℃和50℃作为x射线源内绝缘油的降低、膨胀体预警油位；
12.s3.绝缘油温超过50℃继续升高10％(55℃)油位进行降低管电压、管电流改善x射线源工作状态；
13.s4.为了防止绝缘油超过设计极限损坏x射线源，设定绝缘油温度-5℃和70℃时x射线源内绝缘油位为保护动作油位点；
14.s5.以20℃是生产x射线源注油的油位设定为基准点，α为油的膨胀系数(1/℃)，s为x射线源密封桶内径截面积，δt为各对应动作值与20℃之间的温度变化量，绝缘油的膨胀变化与活塞移动存在一一对应关系，伸缩杆移动行程，各接点对应短路环动作行程计算公式为：
15.有益效果：本发明采用空气腔与油腔为一体，基于在一定温度范围内绝缘油膨胀与绝缘油自身温度成正比，密闭空间体积变化与其液体或者气体的压力存在对应性，利用空气腔体积变化调整绝缘油的体积到达调控绝缘油随温度膨胀带来的压力变化，空气腔内有带有接点、短路环的伸缩杆，根据伸缩杆变化行程，短路环对接点短接启动报警、降低管电压、管电流改善x射线源工作状态、超过设计温度启动保护断电功能，提高x射线机的自我保护能力，装置具有结构简单、成本低易于在便携式x射线源上推广应用。
附图说明
16.图1为本专利的x射线源示意图；
17.图2为本专利的x射线组件示意图；
18.图3为本专利的便携式x射线源用内置式预警保护缓冲器顶盖接点示意图；
19.图4为本专利便携式x射线源用内置式预警保护缓冲器结构示意图；
20.图5为本专利便携式x射线源用内置式预警保护缓冲器伸缩杆单节结构示意图；
21.图6为本专利便携式x射线源用内置式预警保护缓冲器初始伸缩杆状态示意图；
22.图7为本专利便携式x射线源用内置式预警保护缓冲器绝缘油膨胀上限阈值伸缩杆状态示意图；
23.图8为本专利便携式x射线源用内置式预警保护缓冲器绝缘油降低下限阈值伸缩杆状态示意图；
24.图中，缓冲器本体1，x射线组件本体2，伸缩杆11，活塞12、复位弹簧13，x射线管21，倍压整流22，固定支架23，高压电缆电源插座24，灯丝电源插座25，油位升高报警外部连接
端片31，降低管电压外部连接端片32，油位升高极限断电保护外部连接端片33，油位降低报警外部连接端片34，油位降低极限保护动作外部连接端片35，软隔膜密封垫36，外螺纹空心管37，1伸缩杆11第1节，112,、伸缩杆第2节，伸缩杆第3节113，114、伸缩杆第4节，115、伸缩杆第5节，油位升高极限断电保护接点131，油位升高报警接点211，降低管电压接点221，油位升高断电保护短路环232，油位升高报警与降压短路环322，油位降低报警接点341，油位降低报警短路环442，油位降低极限断电保护接点451，油位降低极限断电保护短路环552，51、伸缩杆定位滑道，短路环52，接点53。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
26.如图1所示，本发明涉及x射线源包括：内置电池、x射线组件、调制高压电源、调制灯丝电源、无线通讯模块，x射线电压控制模块，通过x射线机系统的控制器进行控制下发射无损检测所需x射线，其中x射线组件包括：缓冲器本体1，x射线组件本体2，x射线管21，倍压整流22，固定支架23，高压电缆电源插座24，灯丝电源插座25，x射线管21和倍压整流22利用固定支架23置入密封桶并且固定，充填绝缘油进行绝缘、散热；调制高压电源通过高压电缆电源插座24为x射线管的倍压整流供电生产直流高电压，调制灯丝电源通过灯丝电源插座25为x射线管灯丝供电；
27.如图2图所示，绝缘油缓冲器包括：伸缩杆11，活塞12、复位弹簧13，缓冲器本体1外壳为圆形，分为空气腔与油腔两部分，由活塞12进行隔离，与x射线组件本体2密封连接，活塞12和绝缘油的油位最高点充分接触，复位弹簧13辅助活塞12与绝缘油油位一致和复位伸缩杆11移动后恢复正常；
28.如图2图所示，缓冲器本体1空气腔内有伸缩杆11，其端部与空气腔上端部盖板相连，伸缩杆另一端与活塞12相连，伸缩杆11有5节杆，空气腔上端部盖板相连为第1节杆，其它4节杆可以自由伸缩，并且每节杆相互能够保持紧密接触，除第1节杆比其它节杆略短外，其它4节杆为等长。
29.如图3图所示，密封空气腔上盖有2个透孔采用软隔膜密封垫36密封，既可以密封有可以保持与外界大气压平衡，透孔内壁有螺纹，采用具有与其相匹配外螺纹空心管37进一步保证缓冲器本体1空气腔内密封；
30.如图3图所示，伸缩杆11的每个单节上的各接点53通过连线对应与空气腔上盖的油位升高报警外部连接端片31，降低管电压外部连接端片32，油位升高极限断电保护外部连接端片33，油位降低报警外部连接端片34，油位降低极限保护动作外部连接端片35连接，实现与x射线电压控制模块电气连接；
31.如图5图所示，每节杆内侧具有定位滑道51保证伸缩杆移动时不相对旋转并移动顺畅，每节杆上有短路环52或接点53，接点53通过连线与空气腔上盖的相应连接端片连接，在短接时可为x射线电压控制模块提供触发发指令，进行相关控制操作；
32.如图4图所示，伸缩杆第1节杆111端部有油位升高极限断电保护接点131，当伸缩杆第2节112缩短到预定位，伸缩杆第2节112上的油位升高断电保护短路环232短接油位升高极限断电保护接点131，发切断x射线源电源指令。伸缩杆第2节112外径较粗的端部外侧有油位升高报警接点211，和降低管电压接点221，当伸缩杆第3节113移动到预定位，油位升
高报警与降压短路环322依次短接油位升高报警接点211和降低管电压接点221，发油温升高膨胀报警指令和发控制管电压、管电流降低指令。伸缩杆第4节杆114拉伸到预定位，其杆上油位降低报警短路环442和伸缩杆第3节113杆上的油位降低报警接点341进行短接，能够发油位降低报警指令。伸缩杆第5节杆115拉伸到预定位，油位降低极限断电保护短路环552与伸缩杆第4节杆114上的油位降低极限断电保护接点451短接，发切断x射线源电源指令。
33.需要说明的是，伸缩杆各接点对应短路环动作行程标定方法为：
34.s1.x射线源工作油温为60℃～-5℃，x射线源设计内部绝缘油的最高温度不超过80℃，最低温度-10℃，按照油膨胀系数的变化特性并且留有裕度，设定各油位；
35.s2.x射线源的绝缘油缓冲器设定报警油位：设定温度0℃和50℃作为x射线源内绝缘油的降低、膨胀体预警油位；
36.s3.绝缘油温超过50℃继续升高10％(55℃)油位进行降低管电压、管电流改善x射线源工作状态；
37.s4.为了防止绝缘油超过设计极限损坏x射线源，设定绝缘油温度-5℃和70℃时x射线源内绝缘油位为保护动作油位点；
38.s5.以20℃是生产x射线源注油的油位设定为基准点，α为油的膨胀系数(1/℃)，s为x射线源密封桶内径截面积，δt为各对应动作值与20℃之间的温度变化量，绝缘油的膨胀变化与活塞移动存在一一对应关系，伸缩杆移动行程，各接点对应短路环动作行程计算公式为：
39.伸缩杆的初始状态是第1节、第2节及第3节处于完全拉伸状态，第4节、第5节处于压缩状态，当温度处于阈值的下限时，伸缩杆是各杆均完全拉伸状态。
40.基于在一定温度范围内绝缘油膨胀与绝缘油自身温度成正比，密闭空间体积变化与其液体或者气体的压力存在对应性，采用空气腔与油腔为一体，通过空气腔体积变化调整绝缘油的体积到达调控绝缘油随温度膨胀带来的压力变化，空气腔内设带有接点、短路环的伸缩杆根据伸缩杆变化行程，实现短路环对接点短接启动报警、降低管电压、管电流改善x射线源工作状态、超过设计温度启动保护断电功能，提高x射线机的自我保护能力。
41.本专利提供便携式x射线源用内置式预警保护方法和装置，具体实现该技术方案的方法和途径很多，上所述仅是本专利优选简捷实施方式，对于本技术领域普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，做出若干改进和润饰同样视为本专利的保护范围，本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。
42.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。