CN102822543B - 用于x射线管的旋转阳极的支承系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于X射线管（23）的旋转阳极（24）的支承系统（1）。所述支承系统包括用于支承旋转阳极（24）的轴（2），所述轴被两个斜盘环（7）环绕。此外，提供了平衡环（4），其环绕着轴（2）并且设置在两个斜盘环（7）之间。所述平衡环（4）与轴（2）可铰接地相连接，使得平衡环（4）可以相对于轴（2）的纵向轴线倾斜。本发明还涉及具有这种支承系统（1）的X射线管（19）以及成像系统（15）。

Description

用于X射线管的旋转阳极的支承系统

技术领域

本发明涉及一种用于X射线管的旋转阳极的支承系统，以及涉及一种X射线管和一种成像系统，所述X射线管和成像系统都包括这种支承系统。

背景技术

具有旋转阳极的X射线管需要复杂的支承系统，原因是阳极盘以高旋转速度转动。在高级X射线管中，这个支承系统是流体金属润滑系统，该系统包括将旋转阳极支承在轴上的径向和轴向支承。

US6,064,719公开了这种旋转阳极X射线管。所公开的支承系统包括轴向支承部分以及径向支承部分，其中这些支承部分以下述方式连接：轴向及径向支承部分的对称轴线能够在两个支承元件的旋转期间环绕着旋转轴线执行摇摆运动。轴向支承部分通过环绕着阳极轴的环形盘而形成。该盘设置有孔，该孔平行于盘表面延伸并且有销插入该孔中，所述销被导引穿过轴中的另一个孔。销的中心区域是圆形（该中心区域以微小间隙定位在轴的孔中），这是复杂的，使得该销在所述区域具有有限的曲率半径。这样，以刚性方式连接到销的盘能够在任意期望方向以小角度相对于阳极轴倾斜偏出垂直位置。这种可移动性对磨损具有积极的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于X射线管的旋转阳极的替换性支承系统。

该目的是通过根据独立权利要求的支承系统来完成的。有利的进一步改进是从属权利要求的主题。

根据实施例，提供一种用于支承X射线管的旋转阳极的支承系统。该支承系统包括用于支承旋转阳极的轴。优选地，该轴是中空的，用于在其内部沿着纵向方向引导冷却流体。此外，环绕着轴设置了两个斜盘环。优选地，这两个斜盘环直接地环绕着轴，即在轴和斜盘环之间除了润滑流体之外没有设置其它部件。在这两个斜盘环之间设置有环绕着轴的平衡环，其中平衡环与所述轴可铰接连接，使得平衡环可以相对于轴的纵向轴线倾斜。这个实施例的优点是：不需要通孔来使平衡部件与轴连接。这保持了轴的稳定性并且有机会使轴的内部保持中空，例如用它作为导引冷却流体的冷却通道。

根据另一个实施例，平衡环包括两个环区段。这提供了良好可维护性的优点，原因是平衡环能够容易地从轴上除去并且更换为新的平衡环。

本发明还提供一种包括根据上述实施例中一个的支承系统的X射线管以及成像系统。

本发明的要点在于提供一种用于支承X射线管旋转阳极的轴的轴向支承，该轴向支承的中心部件是两个基本上半圆形的平衡部件，所述平衡部件被保持在两个盘形斜盘环之间，其中，平衡部件包括形状锁定部（例如凸出部），其形成了相对于轴的平衡接头。

附图说明

图1显示了根据本发明实施例的支承系统的三维分解视图；

图2显示了图1中支承系统的一些部件的三维视图；

图3是图1中支承系统的大多数部件的横截面视图；

图4是根据本发明实施例的支承系统的完全装配视图；

图5显示了根据本发明实施例的旋转阳极和支承系统的三维横截面视图；以及

图6示意性地显示了根据本发明实施例的医学成像系统。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的支承系统1的三维分解视图。阳极轴2支承旋转阳极，该阳极优选为阳极盘的形式并且在图5中进行描述。轴2具有圆柱形状，沿着其纵向长度具有不同外径的区段，其中轴2的中心部分具有最大外径。靠近中心部分，轴2设置有支承部分，该支承部分设置有两个盲孔3。所述两个盲孔3沿直径设置，并且优选地是具有基本恒定直径以及从轴2的外部向着中心延伸穿过轴2基本一半壁厚的孔。此外，支承系统1包括由两个环区段5形成的平衡环4，每个环区段都基本上是半圆形状，其中每个环区段5的圆形纵向长度实际上要大于恰好半圆形状所形成的长度。平衡环4的内径稍稍大于轴2的支承部分的外径。这些环区段5中的每个都包括凸出部6，该凸出部6从环区段5的内表面（面向轴2）延伸并且与轴2中设置的盲孔3的尺寸和形状相对应。在平衡环4的两侧沿着轴2的纵向方向上，设置有盘状斜盘环7。包括平衡环4和斜盘环7的组件被两个外部环8和间隔环9所围住。更详细地，这些外部环8中的每个都是具有中心孔的基本盘形，所述中心孔的直径与轴2支承部分的外径相对应。外部环8的外径基本上对应于间隔环9的外径。间隔环9也是具有中心孔的盘形，所述中心孔的直径稍稍大于斜盘环7的外径。当组装如图1中所示支承系统1时，包括平衡环4和两个斜盘环7的组件被设置在两个外部环8之间，以及间隔环9也设置在外部环8之间并且环绕着两个斜盘环7和平衡环4。图1中所示的全部部件优选地由钼形成，以及还可由钨形成。所描述的支承系统1形成了轴向液力支承系统，液体润滑剂（例如液体金属、镓合金、galinstan（镓铟锡合金）、润滑油或者水被至少设置在所述轴承部件之间。在斜盘环7与外部环8之间形成有轴向支承表面。

图2更详细地显示了支承系统1的平衡环4和斜盘环7。如上面已经提到，平衡环4包括两个环区段5，每个区段都具有圆周方向上的纵向长度，使得环区段5的端部部分彼此重叠。为了实现各个端部部分的这种重叠，环区段5的横截面的一半（当用垂直于轴2纵向方向的平面分开环区段时的对半）设置有在环区段5圆周方向上延伸的槽10以及端部部分的横截面的另一半设置有齿11，该齿11同样在环区段5的圆周方向上延伸并且其形状与所述槽10的形状相对应。环区段5由此一模一样地形成，当它们彼此相对设置时，一个环区段5的齿11与另一个环区段5的槽10相对，使得它们彼此啮合。然而，还可以将环区段5设计成并非一模一样的，而不会脱离本发明的范围。相对于圆周纵向方向，在这个纵向方向的中部，每个环区段5的内表面都设置有圆柱凸出部6或者螺栓，所述凸出部或者螺栓从环区段5的内表面凸出某一距离，其中凸出长度基本上对应于轴2中形成的盲孔3的深度。凸出部6相对于安装到轴2上的平衡环4而言沿直径设置。凸出部6的圆周形状的中心对称线彼此重合并且形成平衡轴线，平衡环4环绕着该平衡轴线可相对于轴2的纵向轴线倾斜。

更详细地，环区段5的重叠端部部分被构造如下。槽10由第一壁所限定，该第一壁位于垂直于轴2纵向轴线的平面内并且将环区段5的横截面分成两个对半。在相对侧上，槽10由平行于第一壁的第二壁所限定，该第二壁相距环区段5边缘一半的距离。此外，槽10由位于垂直于平衡轴线的平面内的基壁所限定。这三个壁形成槽10的仅有边界壁。包含齿11的一半横截面的剩余横截面限定了凸出部，该凸出部相距环区段5的相应端部突出一段距离并且终止于前侧面，该前侧面也位于垂直于平衡轴线的平面上。齿11被相应地形成为阶梯形齿，其中阶梯形的面向槽10（假定是啮合）的侧面同样位于垂直于平衡轴线的平面内。

此外，每个环区段5的每个端部分都设置有导引凸出部12。这些导引凸出部12从环区段5的侧表面（环区段5面向相邻斜盘环7的表面）突出。更详细地，导引凸出部12从各个环区段5的侧面在与相应的另外环区段5的重叠端部分相反的方向上突出。凸出部12的一个面对应于环区段5的径向外表面，凸出部12的另一个面对应于环区段5的径向内表面，以及在凸出部12的凸出方向上延伸的两个剩余表面处于垂直于平衡轴线的平面内。凸出部12面向相邻斜盘环7的表面是凹形的，即在凸出部12的中心凸出长度最小，使得凸出部12沿着平衡环4径向方向的横截面是大体U形的。当本说明书中使用术语“径向”时，该方向指的是位于垂直于轴2的纵向轴线的平面内，该方向穿过轴横截面的中心或者穿过其它部件的圆形形状中心。

两个斜盘环7是盘形的，其外径稍稍大于（1-2mm）平衡环4的外径以及内径稍稍大于轴2的支承部分的外径。斜盘环7具有基本方形横截面。在面向平衡环4的侧面上，每个斜盘环7设置有两个凹部或者切口13。切口13沿直径形成在斜盘环7中，其中切口13面向平衡环4的侧面是凸面的并且对应于凸出部12的形状，即切口13的中心具有最小深度。同时，还能够将凸出部12面向相对切口13的表面形成为平坦表面，以及将切口13的相对表面形成为凸形表面。类似地，还能够使凸出部12面向相对切口13的表面形成为凸形表面以及将切口13的相对表面形成为凹入表面。

凸出部12连同对应切口13具有两个功能。一方面，它们在斜盘环7与环区段5或者平衡环4之间形成了导引界面。这意味着凸出部12和切口13被形成使得环区段5和斜盘环7能够在垂直于平衡轴线的径向方向上彼此滑动。这是通过凸出部12中的所述与平衡轴线垂直的表面而实现的。另一方面，凸出部12连同对应切口13形成了环区段5与轴2的固定。这是通过凸出部12和切口13阻挡了环区段5和斜盘环7在沿着平衡轴线或者圆柱形凸出部6的对称直线的径向方向上的相对运动而实现的。由此，通过将环区段5径向地连接到轴2上使得凸出部6被径向地插入到盲孔3中以及通过将凸出部12插入到切口13中，环区段5被固定到轴2。在这种状态下，凸出部12与切口13的贴靠表面阻挡了环区段5在沿着平衡轴线的径向上的移除。

图3是图1中所示的支承部件的横截面视图，除去了间隔环9。横截面视图被显示成沿着包括平衡轴线以及轴2的纵向轴线的平面。从图3中，能够得出凸出部6的形状与盲孔3的形状如何彼此对应。当组装根据该实施例的支承系统1时，第一外部环8从轴2的外部端部滑入到轴2的支承部上，直到外部环8贴靠着脊部，该脊部形成了从支承部分到轴2中心部分的过渡部。轴2的内部是中空的，目的是形成润滑剂通道14，该通道适合于导引冷却流体，优选是液体作为如上所述润滑剂。

图4是图2的顶视图，显示了图1的全部部件，所述部件处于它们的组装状态。在使用时，轴2、环区段5以及斜盘环7是不旋转的，然而外部环8和间隔环9与阳极盘24（参见图5）共同旋转。在轴2的外径与平衡环4/斜盘环7的内径之间存在小间隙，从而允许相对于轴2的少量倾斜运动。该倾斜运动还通过斜盘环7外径与间隔环9内径之间的间隙所允许。在斜盘环7与相应相对的外部环8之间存在小间隙，以允许平衡环4与斜盘环7环绕着平衡轴线以及相对于轴2（即轴2的纵向轴线）的少量倾斜运动。此外，在斜盘环7的侧表面以及平衡环4的相对表面之间存在小间隙，使得平衡环4仅仅经由切口13的底部表面以及凸出部12的相对表面而与斜盘环7相接触。如上所述，由凸出部12和切口13形成的界面允许在垂直于平衡轴线的径向方向上的滑动运动，使得平衡环4相对于轴2的纵向方向的倾斜会引起斜盘环7的倾斜。由于凸出部12与切口13的相对接触表面是凸面/凹面，如上所述，因此允许平衡环4与斜盘环7之间的少量旋转相对运动，即环绕着垂直于平衡轴线的径向轴线的旋转相对运动。

这些部件之间的少量相对运动的作用在于：能够实现更好的支承能力。阳极盘24以高回转速度转动。由于特定的措施、例如现有技术中已知的螺旋槽，润滑流体被供给到必须润滑的部件。当关闭旋转阳极时，轴2的回转速度降低直到低于某一回转速度（所谓的“着陆回转速度”）以及润滑膜破裂，导致支承的旋转部件几乎突然地或者非常快速地停止。为了尽可能地避免润滑膜的破裂，彼此相对滑动的表面必须彼此尽可能平滑地接触。为了补偿制造公差，这通过支承系统的部件的上述相对运动而实现。

图5显示了支承系统1如何与阳极盘24相连接的三维横截面视图。如上所述，轴2由钼或钨制成，特别是支承被连接的区域内（即轴2的支承和中心部分）。然而，轴2中需要将轴2安装到X射线管内（例如通过将轴焊接到X射线管的外壳内）的部分25由焊接到轴2的钢制部件或者钢片所形成。轴2的中心部分由径向支承部件26所环绕，该径向支承部件26与轴2的中心部分形成径向支承，即中心部分的外表面与径向支承部件26的内表面形成了径向支承表面。外部环8、间隔环9、以及径向支承部件26通过螺钉或者螺栓27而固定地彼此连接。此外，后面提到的部件与阳极盘24以及用于驱动阳极盘24的电力马达的转子28固定地连接。阳极盘24能够被设置在轴向支承系统1的左侧或右侧上。如已经提到的，在使用时，轴2连同环区段5与斜盘环7是不旋转的，然而外部环8、间隔环9、径向支承部件26、转子28和阳极盘24环绕着轴2旋转。

图6示意性地显示了医疗成像系统15，用于产生合成医疗视图/图像，上面所述的支承系统1能够被用于该系统15中。医疗成像系统15包括图像采集装置16、数据处理单元17以及显示装置18。例如，医疗成像系统是X射线成像系统，包括X射线管19。设置工作台20来接收被检查的病人21。此外，X射线成像探测模块22被定位成与X射线管19相对。后者将数据发送到数据处理单元17，该处理单元17连接到探测模块22与X射线管19。数据处理单元17被定位在工作台20附近。此外，显示器18被设置在工作台20附近，用于将信息显示给操作X射线成像系统的人员。同时，接口单元23被设置成由使用者输入信息或者指令。基本上，成像探测模块22通过使目标暴露于X射线辐射而产生图像数据，其中所述图像在数据处理单元17中被进一步处理。可以认识的是，所示示例是所谓的CT型X射线图像采集装置。本发明还涉及其它类型的X射线图像采集装置，例如CV型X射线图像采集装置。

在上述实施例中，环区段5的凸出部6被插入到轴2的盲孔3中，然而，还可以将轴2设置成具有凸出部以及环区段5设置有对应的孔或者凹部。同时，还能够将轴2和环区段5设置成具有凹部以及提供另外的螺栓将轴的凹部与环区段的对应凹部相连接。类似地，还能够使凸出部12与切口13相对换，使得斜盘环7设置有凸出部，该凸出部配合到环区段5的切口中。

明确地认识到，本发明的教示覆盖了上面所述实施例的任意组合。

尽管本发明已经在附图和前面描述中进行了详细说明和介绍，但是这种说明和介绍被认为是说明性的或者示例性的并且并非限制性的以及没有将本发明限制为所公开的实施例。互相不同的从属权利要求或实施例中引用的某些措施并没有表示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记都不应被认为是本发明范围的限定。

Claims (10)

1.一种用于X射线管(19)的旋转阳极(24)的支承系统(1)，所述支承系统(1)包括：

用于支承所述旋转阳极(24)的轴(2)；

环绕所述轴(2)的两个斜盘环(7)；

环绕所述轴(2)并且被设置在所述两个斜盘环(7)之间的平衡环(4)；其中，所述平衡环(4)与所述轴(2)可铰接地连接，使得所述平衡环(4)相对于所述轴(2)的纵向轴线可倾斜；

其中，所述轴(2)与所述平衡环(4)之间的可铰接连接通过给所述平衡环(4)设置两个凸出部(6)以及给所述轴(2)设置两个对应盲孔(3)而实现。

2.如权利要求1所述的支承系统(1)，其特征在于，所述平衡环(4)包括两个环区段(5)。

3.如权利要求2所述的支承系统(1)，其特征在于，所述环区段(5)在被安装到所述轴(2)上时在它们的端部重叠。

4.如权利要求1所述的支承系统(1)，其特征在于，所述轴(2)是中空的，以导引冷却流体。

5.如权利要求1所述的支承系统(1)，其特征在于，在所述平衡环(4)与所述两个斜盘环(7)中的每个之间都设置有形状锁定部(12，13)，所述形状锁定部(12，13)允许所述平衡环(4)与每个斜盘环(7)之间在所述平衡环(4)的径向方向上的可活动相对运动。

6.如权利要求5所述的支承系统(1)，其特征在于，所述形状锁定部(12，13)阻止在与所允许的活动运动方向相垂直的径向方向上的相对运动。

7.如权利要求3所述的支承系统(1)，其特征在于，每个环区段(5)在其每个端部在其横截面一半设置有齿(11)以及在其横截面另一半设置有槽(10)，所述槽和所述齿在圆周方向上突出，其中当两个环区段(5)被安装到所述轴(2)上时，一个环区段(5)的所述齿(11)与另一个环区段(5)的所述槽(10)相啮合。

8.如权利要求1所述的支承系统(1)，其特征在于，所述支承系统(1)是液力支承系统。

9.一种X射线管(19)，具有如权利要求1所述的支承系统(1)。

10.一种成像系统(15)，具有如权利要求1所述的支承系统(1)。