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Vakuumgefäss mit Kugellagern oder Rollenlagern
Die Anwendung von Kugellagern oder Rollen- lagern in Hochvakuumgefässen bereitet manchmal
Schwierigkeiten. Weil z. B. die Hochspannungsisolation für Stoffe mit einer hohen Dampf- spannung sehr empfindlich ist, bestehen Bedenken gegen das Einbringen von für Lagerschmierung gebräuchlichen Stoffen. Verwendet man kein
Schmiermittel, so tritt nach gutem Entgasen ein Pressen der Kugeln oder Rollen in die Laufflächen auf, so dass die Lager nach kurzer Betriebszeit unbrauchbar werden.
Diese Schwierigkeit tritt besonders bei Dreh- anodenröntgenröhren auf. Die Betriebsverhältnisse sind hier ungünstig wegen des fortwährenden Temperaturwechsels. Nicht ohne Grund enthalten die Betriebsvorschriften für Drehanodenröhren manchmal die Anweisung, dass die Drehzeit der Anode auf das Kürzeste beschränkt werden soll, damit die Röhre nicht vorzeitig infolge Lagerschäden unbrauchbar wird.
Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der Kugellager oder Rollenlager für Hochvakuumgefässe, insbesondere für Drehanodenröntgenröhren. Man hat bereits vorgeschlagen, bei diesen Röntgenröhren die Kugellager gut wärmeleitend mit einem Teil, der beim Betriebe kühlgehalten werden kann, zu verbinden und sie von der Stelle, wo die Betriebswärme entwickelt wird, durch einen grossen Wärmewiderstand zu trennen. Es wird dadurch möglich, die Kugellager mit einem Schmierfett zu versehen, vorausgesetzt, dass dasselbe eine verhältnismässig niedrige Dampfspannung hat. Diese Lösung erfordert aber grosse Sorgfaltbei der Montage, damit kein überschüssiges Schmierfett in die Röhre eingebracht und hiedurch die Röhre unbrauchbar gemacht wird.
Die Erfindung betrifft eine andere Lösung desselben Problems, die zwar eine Vorbehandlung der Lager verlangt, den oben genannten, bei einer etwaigen Nachlässigkeit bei der Montage möglichen, Misserfolg jedoch vermeidet.
Bei einem Vakuumgefäss mit auf Kugeln oder Rollen im Vakuum drehbar gelagerten Teil sind erfindungsgemäss die Kugeln und ihre Laufflächen mit einem hauchdünnen Überzug aus einem weichen Metall versehen.
Es hat sich herausgestellt, dass dieser Überzug eine wesentliche Verbesserung der Laufeigen- schaften bewirkt. Das Pressen der Kugeln oder
Rollen und die dadurch verursachten Er- scheinungen, wie Erhöhung der Reibung, störendes
Geräusch und das Festlaufen der Lager werden nicht mehr beobachtet. Die Lebensdauer der
Lager wird gegenüber den ungeschmierten Lagern sehr erheblich gesteigert und ist mindestens so gross wie die der geschmierten Lager.
Das für die Herstellung des Überzuges ver- wendete Metall muss einen erheblichen Härteunterschied mit'dem Stahl der Kugeln oder Rollen und Laufflächen haben. Blei eignet sich besonders zu diesem Zweck. Ferner sind Zinn, Kadmium, Zink und Kupfer verwendbar.
Zur Herstellung des Überzuges nach der Erfindung kann man das Metall in Pulverform in die Lager einbringen und diese mittels einer Drehvorrichtung während einer für die Bildung des Überzuges hinreichenden Zeit im Gang halten.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in dieser Zeichnung zeigt Fig. 1 als Anwendungsbeispiel der Erfindung eine Röntgenröhre mit auf Kugeln gelagerter Drehanode im Querschnitt, Fig. 2 ein Kugellager in vergrössertem Massstab, Fig. 3 schematisch die drehbare Aufstellung eines Kugellagers während des Einlaufens.
Bei der in Fig. l dargestellten Röntgenröhre sind an einem metallenen Teil 1 der Röhrenwandung die Glasteile 2 und 3 angeschmolzen. Der Teil 3 hat eine Einstülpung 4, welche das Kathodengebilde 5 trägt. Der Teil 2 hat ebenfalls eine kurze Einstülpung 6, deren Rand an einem an dem Metallkörper 7 befestigten Chromeisenring 8 angeschmolzen ist. In dem Teil 7 befinden sich die Kugellager 9 und 10, in denen eine Drehwelle 11 gelagert ist.
Auf dem vorderen Ende der Welle 11 sitzt eine Scheibe 12, die ein dünnwandiges Metallrohr 13 trägt. Dieses Metallrohr bildet ein Zwischenglied zwischen dem drehbaren Lagerungsteil und dem Drehanodenkörper 14. Letztgenannter hat eine zylindrische Verlängerung 15, die in an sich bekannter Weise als Rotor eines Elektromotors
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wirkt. Um den Glasteil 2 herum wird der in der
Zeichnung nicht veranschaulichte elektro- magnetische Stator angeordnet, der das mag- netische Drehfeld erzeugt, welches die Anode in
Drehung setzt. An der Vorderseite des Körpers 14 ist eine der Kathode 5 zugewandte Wolfram- scheibe 16 in gut wärmeleitender Verbindung mit dem Teil 14 vorgesehen.
Das Loch im vorderen
Teil des Anodenkörpers 14, welches dazu dient, bei der Montage mit einem geeigneten Werkzeug das Metallrohr 13 an der Scheibe 12 befestigen zu können, ist durch eine Schraube 18 ab- geschlossen, so dass keine Elektronen in das Metall- rohr 13 hineintreten und dieses oder die Scheibe aufheizen können.
Das Kathodengebilde der Röntgenröhre besteht aus einem als Sammelvorrichtung dienenden
Rohr, in dem durch eine Wand 22 ein Teil abgetrennt wird. In diesem Teile befindet sich eine Heizspirale 23 mit einem Fangstoffbehälter, z. B. ein mit Barium gefülltes Kupferröhrchen.
Der Heizkörper 23 kann durch einen Strom, der ihm durch die Drähte 24 und 25 zugeleitet wird, erhitzt werden, um dadurch den Fangstoff zu verdampfen. Der kondensierte Dampf setzt sich auf der Innenwandung des von der Wand 22 abgetrennten Raumes ab. Durch eine Öffnung 26 steht dieser Fangstoffraum mit dem restlichen
Teil des Hochvakuumraumes in Verbindung, so dass Gase oder Dämpfe, die aus irgendeinem Teile entweichen sollten, von dem Fangstoff in dem unterhalb der Scheibe 22 liegenden Raume sofort absorbiert und unschädlich gemacht werden.
Ladungsträger, die in dem elektrischen Feld der Röhre beschleunigt werden, können aber den Fangstoffniederschlag nicht treffen. Letzteres ist sehr wichtig, weil sonst durch das Auftreffen solcher Teilchen die absorbierten Gase wieder aus dem Fangstift ausgetrieben werden können.
Der Stromzuführungsdraht 27 dient zusammen mit dem Draht 24 für die Zuleitung des Heizstromes zu dem Glühkörper 28 der Kathode.
Die Sammelvorrichtung der Kathode setzt sich in dem Schirm 29 fort. Dieser umgibt den vorderen Teil der Anode und verhindert, dass Elektronen aus dem Potentialgefälleraum in den restlichen Teil des Vakuumraumes hineintreten.
Schädliche Aufladungen werden hiedurch vermieden.
In dem Schirm 29 und in dem Metallteil l der Wandung befinden sich Strahlenaustrittsfenster 30 und 31 zum Durchlassen des nützlichen Strahlenbündels. Das Fenster 30 ist von einer Berylliumscheibe 17 verschlossen, der aus Chromeisen bestehende Metallteil 1 hat ein angeschmolzenes Glasfenster.
Weil die Kugellager an dem beim Betriebe kühlbaren Teil 7 anliegen und das Rohr 13, durch das sie mit dem Drehkörper verbunden sind, und das z. B. aus Chromeisen besteht, einen hohen Widerstand gegen Wärmeleitung hat, sind sie gegen zu hohe Temperatursteigerungen geschützt. Trotzdem würden die Kugellager in
Ermangelung eines Schmiermittels nicht gut haltbar sein und die Zahl der Betriebsstunden einer solchen Röntgenröhre würde infolge Ver- schlechterung dieser Lager sehr beschränkt werden.
Erfindungsgemäss sind, um diesem Übelstand abzuhelfen, die Kugeln 20 und die Laufflächen 21 der Kugellager (Fig. 2) mit einem Überzug aus
Blei oder aus einem anderen geeigneten weichen
Metalle versehen. Die Bleischicht ist äusserst dünn. Sie wird auch mit Rücksicht auf den vor- handenen Spielraum meistens nicht dicker als ungefähr 5 Mikron sein können.
Der Bleiüberzug verhütet das Einfressen der
Kugeln in das Metall der Laufflächen und hat eine ähnliche Wirkung wie ein Schmiermittel, ohne dass jedoch der unerwünschte Umstand in Erscheinung treten kann, dass das Schmiermittel das Hochvakuum beeinträchtigen kann.
Bei der Lagerung nach der Erfindung bildet das "Schmiermittel" mit der Unterlage einen festen Teil. Das losgerissene Material macht sich nicht störend bemerkbar.
Die Fig. 3 zeigt ein Kugellager, das mit den Überzügen nach der Erfindung versehen werden soll. Der Innenring 31 ist fest auf eine Drehwelle32 aufgesetzt. Diese wird von einem Elektromotor 33 in Richtung des Pfeiles angetrieben. Der Aussenring 34 trägt eine Klemmvorrichtung 35, die mit einem vorstehenden Teil 36 versehen ist. Durch die innere Reibung des Kugellagers wird der Teil 36 mitgenommen, bis er gegen den Anschlag 37 stösst. Während des Drehens wird mittels einer kleinen Schaufel 38 etwas Metallpulver, vorzugsweise Bleipulver, in den Raum zwischen den Kugeln eingegossen. Die Reibung wird dann grösser, was durch Vergrösserung der an sich kleinen Kraft, mit welcher der Teil 36 gegen Anschlag 37 drückt, fühlbar wird.
Das Bleipulver wird durch die Drehung der Welle in die Oberfläche der Kugeln und der Laufflächen eingerieben und die Reibung sinkt wieder auf den normalen Wert herab.
Nachdem die Vorrichtung mehrere Stunden gelaufen hat und während dieser Zeit das Ein-
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schicht gebildet. Es wurde gefunden, dass eine Einlaufzeit von ungeführ zehn Stunden in der Regel genügt, um eine zuverlässige Schicht zu bilden. Die Lager laufen dann in einer Röntgen- röhre nach Fig. 1 so leicht, dass sie den Antrieb des Rotors fast synchron mit dem magnetischen Drehfeld ermöglichen.
Um die Aufnahme von Sauerstoff oder sonstigen Gasen zu verhindern, kann man das Einlaufen der : Lager in einem Vakuum oder einer besonderen Gasatmosphäre, z. B. Argon, stattfinden lassen.
Die Anordnung der Lager gemäss Fig. 1, bei der sie gegen starke Erwärmung geschützt sind, macht dies nicht unbedingt erforderlich, aber in] Fällen, in welchen mit Gasabgabe durch die Lager zu rechnen ist, kann es von Nutzen sein, die Aufnahme von Gas tunlichst zu vermeiden.