CN102834895A - 具有简化的径向密封的旋转阳极x射线管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转阳极X射线管，该旋转阳极X射线管包括具有轴向轴承区段以及径向轴承区段的套筒轴承。此外，径向密封区段（601，602）被配置在外部轴承构件（605，607，608）中，该外部轴承构件不具有与轴向轴承区段的轴向轴承表面（2012）的功能性联系。因此，附加密封结构（诸如密封垫圈或密封边）能够被使用，尽管这可以导致表面平行度的退化。

Description

具有简化的径向密封的旋转阳极X射线管

技术领域

本发明涉及一种旋转阳极X射线管。具体地，本发明涉及一种包括套筒轴承的旋转阳极X射线管以及涉及一种包括这种旋转阳极X射线管的检查仪器。

背景技术

螺旋槽轴承以及为旋转频率高于150Hz设计的旋转阳极X射线管在轴承部件的密封表面会遇到润滑剂泄漏的问题。作用在润滑剂上的高离心力以及作用在轴承部件上的强机械力可以影响沿密封的入口间隙的润滑剂的有效密封性。具体地，在螺旋槽轴承的情况下，旋转的轴承部件的接触表面可能不得不满足防止润滑剂损耗的密封功能以及轴向轴承表面的准确定位功能。

US5,077,775公开了包括至少两个螺旋槽轴承的旋转阳极X射线管。

发明内容

可以期待的是，通过简化制造工艺的方式改进旋转阳极X射线管。

本发明提供了根据独立权利要求的特征的旋转阳极X射线管以及检查仪器。本发明的进一步的示例性实施例在从属权利要求中被声明。

根据本发明的第一方面，提供包括套筒轴承的旋转阳极X射线管。该套筒轴承具有内部轴承构件以及外部轴承构件。全部两个轴承构件均具有对应的适合于承受轴向轴承力的轴向轴承表面以及对应的适合于承受径向轴承力的径向轴承表面。外部轴承构件将内部轴承构件（至少部分地）包围以及包括至少一个径向密封区段。这至少一个径向密封区段不具有与轴向轴承表面的功能性联系。

换言之，外部轴承构件的所有径向密封区段都被调整以及定位从而使得它们不影响套筒轴承的轴向轴承功能。

根据本发明的另一个方面，提供用于检查所关注的对象的检查仪器，其中该检查仪器包括如上下文所述的旋转阳极X射线管。

根据本发明的示例性实施例，该检查仪器适合于作为医疗成像仪器。

根据本发明的另一个示例性实施例，内部轴承构件包括具有用于承受轴向轴承力的轴向轴承表面的滚动盘片装置。

换言之，内部轴承构件包括具有轴向轴承表面的第一轴承区段（即滚动盘片装置）以及具有用于承受径向轴承力的径向轴承表面（即至少一个径向轴承表面）的第二轴承区段。因此，径向轴承力以及轴向轴承力由内部轴承构件的不同区段（以及对应的外部轴承构件的单独区段）承受。

根据本发明的另一个示例性实施例，旋转阳极X射线管还包括第一锁定环以及第二锁定环。该第一锁定环在一端毗邻外部轴承构件的套筒元件以便提供对套筒轴承的这一端的密封。该第二锁定环在另一端毗邻该套筒元件以便提供对该套筒轴承的另一端的密封。两个径向密封区段分别位于第一锁定环与套筒元件之间以及第二锁定环与套筒元件之间。

旋转阳极X射线管可以不包括进一步的径向密封区段。

此外，根据本发明的另一个示例性实施例，提供两个推力盘片，其中这两个推力盘片被插入到套筒元件中并且提供用于轴向轴承表面。

可以看出的是，本发明的要点是提供具有套筒轴承（例如螺旋槽轴承）的旋转阳极X射线管，该套筒轴承具有被固定在套筒圆筒内部的、不具有与径向密封表面的功能性联系的轴向轴承表面。径向密封表面设计被调整从而使得径向密封表面不干涉轴向轴承功能。

附图说明

图1展示了具有T形螺旋槽轴承的X射线管。

图2展示了具有滚动盘片螺旋槽轴承的X射线管的阳极旋转系统。

图3展示了滚动盘片螺旋槽轴承。

图4展示了另一种滚动盘片螺旋槽轴承。

图5展示了根据本发明的示例性实施例的滚动盘片螺旋槽轴承。

图6展示了根据本发明的示例性实施例的检查仪器。

具体实施方式

附图中的展示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件具有相同的参考标记。

图1展示了具有所谓跨越式的T形螺旋槽轴承的X射线管。该X射线管包括阴极组件101、阳极盘片201、螺旋槽轴承103（跨越式设计）、金属真空外壳104、X射线视窗105以及电机组件106（定子和铜转子）。

该电机组件106驱动被连接到旋转阳极201的外部轴承构件。由于旋转的轴承部件的接触表面必须实现防止润滑剂损耗的密封功能以及轴向轴承表面的准确定位功能，因此必须以高精度制作对应的可移动部件。

图2展示了具有跨越式的滚动盘片螺旋槽轴承的X射线管的阳极旋转系统，该阳极旋转系统可以根据本发明被调整。再一次地，参考标记201以高度示意性的方式展示了旋转的阳极盘片。该阳极盘片201被连接到由转子208驱动的套筒203。绕轴承轴202旋转的套筒203具有承受径向轴承力的径向轴承表面2011。

此外，提供具有用于承受轴向轴承力的轴向轴承表面2012的滚动盘片装置204。进一步地，提供间隔环205用于维持套筒203与被布置在轴向轴承侧的左锁定环206之间的距离以实现套筒轴承的必需的轴向轴承间隙。在轴承轴202的另一侧是具有用于轴承润滑剂的密封功能的第二锁定环207。

如图2所示，滚动盘片轴承包括多个径向密封区段。

然而，轴承也可以被设计成如图5中所描绘的样子。

包括滚动盘片装置的左轴承部承受轴向轴承力，以及，右轴承部承受径向轴承力。滚动盘片装置的对称轴线在套筒轴承的旋转过程中能够进行绕着旋转轴线的摇摆运动。

轴承部中的圆柱形轴承表面能够以与精确的圆柱形形状相比几乎呈现不出任何可测量的偏差的方式以及具有特定直径的方式被制造。相似地，轴向轴承表面可以以几乎探测不到关于平面平行度、厚度以及平整度的任何偏差的方式被制造。然而，由于滚动盘片装置，因此不必以相同的精度满足关于两个轴承表面之间的直角的需求。

因此，当用于轴向轴承力和径向轴承力的轴承表面在外部轴承构件中不精确地相互垂直延伸时，内部轴承构件的滚动盘片装置在套筒轴承的旋转过程中将会进行绕着旋转轴线的摇摆运动。在这种摇摆运动过程中，套筒轴承每旋转一圈，对称轴线就沿圆锥形表面绕旋转轴线移动一次。

内部轴承构件包括具有朝向外部轴承构件的圆柱形的外部表面的轴。该轴的外侧可以被配置成螺旋槽图案，以及，液体润滑剂，例如镓合金，被配置在内部与外部轴承构件之间的间隙中以构成能够承受径向轴承力的流体力学套筒轴承。

滚动盘片装置204能够被刚性地连接到销以及能够在任意期望的方向以小角度相对于阳极轴倾斜偏离垂直位置。该销随后在轴中的对应的孔中的其接触点上滚动，以及该盘片仅需要可以忽略不计的小力即可被对齐。因此导致的磨损可以被减少到最小。

轴向轴承和径向轴承可以具有大致相同的外部直径。在这种情况下，轴向轴承力以及径向轴承力由于不同的离心力的原因将不会争夺润滑剂，该不同的离心力将会引起轴承从彼此提取润滑剂。在高转速的情况下，这可能是重要的。

图3展示了跨越式的滚动盘片螺旋槽轴承。参考标记406指向四个径向密封区段，该四个径向密封区段被暴露于润滑剂，并且该四个径向密封区段位于滚动盘片204的区域中。

参考标记407指向另一个径向密封区段，该径向密封区段可以不被暴露于润滑剂，并且该径向密封区段被布置在轴承的径向轴承侧。

两个推力盘片405被配置在滚动盘片装置204的左侧和右侧。此外，通道或孔洞408、409被配置在两个推力盘片405内部，以提供在轴承的不同区段之间的润滑剂流动。

图4展示了另一种跨越式的滚动盘片螺旋槽轴承。再一次地，多个径向密封区段406、407分别被配置在滚动盘片轴承的区域中以及径向轴承侧锁定环的区域中。

图5展示了根据本发明的示例性实施例的旋转阳极X射线管500的一部分。内部轴承构件包括两个具有沟槽图案的圆柱形轴承表面609、610。此外，提供滚动盘片装置204，在其两侧具有轴向轴承表面2012。旋转阳极X射线管500还包括外部轴承构件（或外部轴承装置）605、607、608，两个锁定环206、207被连接到该外部轴承构件。

外部轴承构件包括两个推力盘片607、608以及套筒元件605，该套筒元件605以整体形成并且具有圆柱形的内部径向轴承表面2011以及朝向内部轴承构件202的滚动盘片装置204的区段611。

第一锁定环206在套筒轴承的轴向轴承侧毗邻套筒元件605，以及，第二锁定环207在套筒轴承的径向轴承侧毗邻套筒元件605。

应当注意到的重要的是，径向密封区段601、602分别位于第一锁定环206与套筒元件605之间以及第二锁定环207与套筒元件605之间。可以不存在进一步的径向密封区段。具体地，在区域611中没有径向密封区段，该区域611是滚动盘片装置204所位于的区域。

径向密封区段601，602均能够包括相应的可以影响206与605之间、207与605之间的垂直性的密封垫圈604、603或其它密封辅助。

例如，替代地或附加地，可以为径向密封提供密封边。

如图5中所示，两个推力盘片607、608被插入到套筒元件605中。该两个推力盘片607、608提供用于轴向轴承表面2012。

套筒元件605的面向内部轴承构件202的滚动盘片装置204的区段611具有第一圆柱形的子区段612以及第二圆柱形的子区段613，该第一圆柱形的子区段612具有适合于接收第一推力盘片607的第一直径，该第二圆柱形的子区段613具有适合于接收第二推力盘片608的第二直径。第一直径大于第二直径，以及第二直径大于径向轴承的圆柱形的内部径向轴承表面2011的直径。

当两个推力盘片607、608被插入到套筒元件605中时，它们分别被阶梯部614、615止住，其中第一阶梯部614将第一圆柱形的子区段612与第二圆柱形的子区段613连接，以及第二阶梯部615将第二圆柱形的子区段613与圆柱形的内部径向轴承表面2011连接。

两个推力盘片607，608中的至少一个可以包括螺纹从而使得其可以被拧入适当的位置。

作为第一阶梯部614的替代，距离元件或间隔环能够被配置到两个推力盘片之间。

应当注意到的是，滚动盘片装置204以及径向轴承表面2011可以具有相同的直径。

图6展示了适合于作为医疗成像仪器的检查仪器700。检查仪器700包括旋转阳极X射线管500以及对应的探测器702。在探测器702与旋转阳极X射线管500之间的是所关注的对象704，例如病人。此外，提供被连接到阳极500以及探测器单元702的控制单元701。探测器单元702以及旋转阳极X射线管500通过连接部703而被机械地连接。

对于功能性的螺旋槽轴承表面和X射线管的适当的设计和组合能够使得密封表面的数量以及在高转动频率下的密封失效的风险均被最小化。密封表面的布置以及轴承设计能够通过允许使用不同的密封结构而不与轴承的功能以及高机械公差发生干涉的方式被更改。

在螺旋槽轴承中使用滚动盘片结构可以允许对于轴向轴承的需求的减少。轴向轴承表面仍然必须是平面，但是可以不必如同对于T形螺旋槽轴承的严格的轴向表面的需求那样需要平面平行性。表面的平行性的偏差可以通过盘片的滚动而被补偿。

使用滚动盘片轴承的结构允许将功能性的轴向轴承表面放置在套筒的封闭的圆筒中而无需径向密封表面的直接介入的设计。

用于封闭套筒（锁定环206）的密封表面的在轴承端部的最终盘片不再具有任何轴承功能并且不需要具有与轴向轴承表面平行的平面。因此，密封环能够与通常具有对平行性的影响的附加密封结构（诸如密封垫圈或密封边）相结合。

需要明确指出的是，本发明的指导覆盖了的上述的实施例的任意组合。

尽管本发明已经在附图以及前面的描述中被展示以及详细说明，这种展示以及详细说明被认为是展示性或示例性的并且并非是限制性的，以及其并非为了将本发明限制到所公开的实施例中。特定方法被列举在相互不同的从属权利要求中的这一事实并不表示这些方法的组合不能被有利地使用。在权利要求中的任意参考标记不应当被解释为对范围的限制。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一个”不排除多个。

参考标记一览：

101  阴极组件

103  螺旋槽轴承

104  金属真空外壳

105X 射线视窗

106  电机组件

201  阳极盘片

202  轴承轴

203  套筒

204  滚动盘片

205  间隔环

206  锁定环（轴向轴承侧）

207  锁定环（径向轴承侧）

208  转子

2011 径向轴承表面

2012 轴向轴承表面

405  推力盘片

406  具有润滑剂影响的径向密封

407  不具有润滑剂影响的径向密封

408  通道

409  通道

500  旋转阳极X射线管

601  径向密封区段

602  径向密封区段

603  密封垫圈

604  密封垫圈

605  套筒元件

607  第一推力盘片

608  第二推力盘片

609  圆柱形轴承表面

610  圆柱形轴承表面

611  面向滚动盘片装置的区段

612  套筒的圆柱形的子区段

613  套筒的圆柱形的子区段

614  套筒内部的几何阶梯部

615  套筒内部的几何阶梯部

700  检查仪器

701  控制单元

702  探测器

703  机械连接

Claims (10)

1.一种旋转阳极X射线管，包括：

具有内部轴承构件（202）以及外部轴承构件（203，605，607，608）的套筒轴承，所述套筒轴承具有适合于承受轴向轴承力的轴向轴承表面（2012）以及适合于承受径向轴承力的径向轴承表面（2011）；

其中所述外部轴承构件（203，605，607，608）包围所述内部轴承构件（202）以及包括至少一个径向密封区段（601，602）；

其中，没有一个所述径向密封区段（601，602）具有与所述轴向轴承表面（2012）的功能性联系。

2.如权利要求1所述的旋转阳极X射线管，其特征在于，所述内部轴承构件（202）包括具有用于承受所述轴向轴承力的所述轴向轴承表面（2012）的滚动盘片装置（204）。

3.如权利要求1或2所述的旋转阳极X射线管，其特征在于，所述外部轴承构件（605，607，608）包括套筒元件（605），所述套筒元件（605）具有圆柱形的内部径向轴承表面（2011）以及面向所述内部轴承构件（202）的所述滚动盘片装置（204）的区段（611）。

4.如权利要求3所述的旋转阳极X射线管，其特征在于，所述旋转阳极X射线管进一步包括：

在一端毗邻所述套筒元件（605）并且用于密封所述套筒轴承的一个端部的第一锁定环（206）；

在另一端毗邻所述套筒元件（605）并且用于密封所述套筒轴承的另一个端部的第二锁定环（207）；

其中所述径向密封区段（601，602）位于所述第一锁定环（206）与所述套筒元件（605）之间以及所述第二锁定环（207）与所述套筒元件（605）之间。

5.如权利要求1所述的旋转阳极X射线管，其特征在于，所述至少一个所述径向密封区段（601，602）中的径向密封区段（601）包括密封垫圈（604）或者密封边。

6.如权利要求3所述的旋转阳极X射线管，其特征在于，所述旋转阳极X射线管进一步包括：

第一推力盘片（607）以及第二推力盘片（608）；

其中所述第一和第二推力盘片（607，608）提供用于所述轴向轴承表面（2012），以及被布置在所述套筒元件（605）内。

7.如权利要求6所述的旋转阳极X射线管，其特征在于，所述套筒元件（605）的面向所述内部轴承构件（202）的所述滚动盘片装置（204）的区段（611）具有第一圆柱形的子区段（612）以及第二圆柱形的子区段（613），所述第一圆柱形的子区段（612）具有适合于接收所述第一推力盘片（607）的第一直径，所述第二圆柱形的子区段（613）具有适合于接收所述第二推力盘片（608）的第二直径；

其中所述第一直径大于所述第二直径，所述第二直径大于所述圆柱形的内部径向轴承表面（2011）的第三直径。

8.如权利要求1所述的旋转阳极X射线管，其特征在于，所述滚动盘片装置（204）以及所述径向轴承表面（2011）具有相同的直径。

9.一种用于检查所关注的对象（704）的检查仪器（700），其特征在于，所述检查仪器（700）包括如权利要求1所述的旋转阳极X射线管。

10.如权利要求9所述的检查仪器（700），其特征在于，所述检查仪器（700）适合于作为医疗成像仪器。

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