CN1039561C - 旋转阳极x射线管 - Google Patents

Abstract

一种旋转阳极X射线管，旋转起动时或连续旋转时，能使液态金属润滑剂肯定存在于滑动轴承面之间，不会造成轴承破损，能维持动压式滑动轴承稳定动作。在该旋转阳极X射线管中形成润滑剂通路或润滑剂收集凹口，其开口位于滑动轴承的螺纹槽范围内，润滑剂肯定能够到达螺纹槽的范围内。

Description

旋转阳极X射线管

本发明涉及旋转阳极X射线管，尤其涉及轴承构件的改进。

众所周知，旋转阳极X射线管，其圆盘状的阳极靶由彼此之间有轴承的旋转体和固定体支撑，向设在真空容器外围的电磁线圈通电，阳极靶高速旋转，同时从阴极发射电子束，该电子束碰撞到阳极靶上，便发射出X射线。轴承为球轴承类的滚动轴承，或在轴承面上形成螺纹槽，同时使用镓(Ga)或镓-铟-锡(Ga-In-Sn)合金类的，在工作时变成液态的金属润滑剂的动压式滑动轴承。使用后一种滑动轴承的例子有特公昭60-21463号、特开昭60-97536号、特开昭60-117531号、特开昭62-287555号，特开平2-227947号、以及特开平2-227948号等公报中所述的X射线管。

在具有使用这种液态金属润滑剂的动压式滑动轴承的旋转阳极X射线管中，采用人字形螺纹槽，在旋转过程中，润滑剂被从人字形的用边部分收集到中央部分的“＜”形的折返部分，产生动压。在旋转过程中，轴承面以例如20μm左右的间隔保持非接触状态。可是，停止旋转时，由于旋转体的本身重量，至少有一部分轴承面互相接触。如果润滑剂作为一种薄膜介于该接触面之间，则在下次开始旋转时，轴承面之间也不会产生摩擦或由此而产生的损伤。可是在工作过程中，润滑剂稀薄区域的轴承面，在停止旋转时，造成在相接触的轴承面之间没有润滑剂存在。如果轴承面之间没有润滑剂存在，则在下次旋转起动时，产生摩擦，会损伤轴承面，或者容易造成烧伤。

本发明的目的是消除上述的缺点，提供的一种旋转阳极X射线管，不论是在旋转起动时，还是连续旋转时，都能可靠地向滑动轴承供给液态金属润滑剂，不会造成轴承的破损，能保持动压式滑动轴承稳定地动作。

本发明的旋转阳极X射线所具有的结构，能够在形成动压滑动轴承的螺纹槽的区域，有开口的润滑剂通路，或形成收容润滑剂的凹部，润骨剂能切实地到达滑动轴承区域。

如果采用本发明，旋转起动时也好、连续旋转时也好，液态金属润滑剂都能切实地到达滑动轴承面上，能够防止轴承面的破损于未然，而且能保持动压式滑动轴承稳定地工作。

图1是表示本发明的一个实施例的纵断面图。

图2是图1所示的同一个X射线管的纵断面图。

图3是表示图1中的重要部分的俯视图。

图4是表示图1中的重要部分的俯视图。

图5是表示本发明的另一实施例的重要部分的纵断面图。

图6是图5中的6-6处的横断面图。

图7是表示本发明的另一实施例的重要部分的纵断面图。

图8是表示本发明的另一实施例的重要部分的纵断面图。

图9是表示本发明的另一实施例的重要部分的纵断面图。

图10是表示图9所示部分的重要部分的俯视图。

图11是表示本发明的另一实施例的重要部分的俯视图。图中：11……阳极靶

  12……旋转体

  15……固定体

  18……真空容器

  19a、19b、21a、21b……螺旋槽

  20a、20b……径向滑动轴承

  22a、22b……止推滑动轴承

  23……润滑剂收集室

  25……辐射方向通路

  31……凹部

下面参照图说明本发明的实施例。同一部分用同一符号表示。图1至图4所示的实施例有下述结构。即用重金属制成的圆盘状阳极靶11，用螺帽14固定在轴13上。轴从圆筒状有底旋转体12的一端外伸。使两者成为一个整体。旋转体12的外圈是由铁类强磁体圆筒12a及铜类良导体圆筒12b以共轴配合的方式构成的双层旋转圆筒。在该旋转体12的内圈，插入了圆柱状的固定体15。在固定体15如图所示的下端部分，也就是在旋转体开口部分12c附近，形成了外经缩小后的固定体小直径部分15a。用于封闭开口的环状体16围绕着固定体小直径部分15a将其围住，用若干个螺栓16a将其紧固在旋转体的开口12c上，实际上是将这个开口封闭起来了。旋转体12及固定体15采用机械方式支撑，铁合金制的阳极支撑部件17经过钎焊固定在固定体的小直径部分15a上，通过辅助环17a及密封环18b，将阳极支撑部件17a气密结合在玻璃真空容器18上。

圆筒旋转体12和固定体15的配合部分，构成前述各公报中所述的动压式螺纹槽滑动轴承。这就是说在固定体15周向外壁上，照规定的间隔沿轴向形成人字形螺纹槽19a、19b，构成两个径向滑动轴承20a、20b。另外，在固定体15的如图所示的上端面、即垂直于转轴的表面上，形成如图3所示的圆弧状的人字形螺纹槽21a，在一端构成止推滑动轴承22a。而在开口封闭体16的上表面16c上，同样形成如图4所示的圆弧状的人字形螺纹槽21b，构成另一端的止推滑动轴承22b。在旋转动作时，面对旋转体和固定体的两个轴承面之间的轴承间隙G约为20μm。

在固定体15上设有润滑剂收集室23，它是由沿轴向在轴的中心冲成的孔构成的。如图所示，该润滑剂收集室23的上端开口23a位于图示的上部圆弧形螺纹槽21a内侧的中心部位，与这个止推轴承22a的轴承间隙G联通。另外，如图所示，在润滑剂收集室23的下端部分23b，一直延伸到下部的止推螺纹槽滑动轴承22b的附近为止。在该固定体15的中段外表面径切削形成小直径段24。沿轴向的5个部位，沿90度夹角形成与轴对称的放射状通路25、25……，这些通路的一端分别与润滑剂收集室23连通，另一端在固定体15的周向外表面上开口。在轴向中心部分的放射状通路25、25……的开口位于各径向滑动轴承20a、20b的人字形螺纹槽19a、19b的范围内，最好在这个范围内靠近两端开口，即图示上下两端附近开口。这些开口的部位是在旋转体12沿箭头P的方向高速旋转时向螺纹槽及轴承间隙供给的液态金属润滑剂相对变少的区域。也就是这部分螺纹槽及轴承间隙G中的润滑剂被收集到人字形螺纹槽的轴向中心部位，从而使外侧端部区域内的润滑剂变薄。可是，从润滑剂收集室23开始延伸的放射状通路25、25……的开口就处在这个部分，因此填充在润滑剂收集室及放射状通路中的润滑剂在旋转起动时，或连续旋转时，都能迅速供到轴承区。因此，在轴承面之间经常会有润滑剂存在。另外，从润滑剂收集室23，经过放射状通路25，也向小直径段24构成的圆周状空腔S1供给润滑剂，因此润滑剂也能到达无螺纹槽的轴承面上。另外，从润滑剂收集室23的开口及其邻近的放射状通路25，还向止推轴承供给润滑剂。这样，就能向所有的轴承面供给润滑剂。在本实施例中，各放射状通路25、25……的开口位于螺纹槽19a、19b的槽内。因此，从各放射状通路25供给的润滑剂进入螺纹槽之后，到达螺纹槽彼此之间的轴承面上，因此就能保证平稳旋转起动。

再者，在开口部封闭塞体16和固定体小直径段15a之间，设有环形空腔26，它是由固定体小直径段沿周向切削一部分后形成的。封闭件的筒体段16b与内侧的固定体小直径段15a之间形成一段微小间隙Q，在周向内表面上设有螺纹泵槽27。该螺纹泵槽27和间隙Q构成抑制润滑剂外漏的机构。环状空腔26的尺寸比间隙Q的径向尺寸大很多。如上所述，Ga合金类液态金属润滑剂能供给到各轴承20a、20b、22a、22b的各螺纹槽、轴承间隙、与它们联通的润滑剂收集室23或各放射状通路25、25……、以及由小直径段24构成的空腔S1中。在真空容器内部空间内的通路中润滑剂的填充量，从最近的螺纹槽滑动轴承的端部、即图示下方止推轴承22b起算，包括内部的螺纹槽或轴承间隙、润滑剂收集室、放射状通路、以及由小直径段构成的空腔S1的润滑剂可流通的内部空间容积，最好是控制在20％至90％左右的体积范围内。这样就能够抑制润滑剂外漏，同时也能使润滑剂既不会过量，也不会不足地被输送到各个部分。

放射状通路的开口部位，只要在形成螺纹槽的范围内即可。另外，在停止旋转时，由于润滑剂本身的重量，一部分放射状通路中的形成了气体通路，因此，万一内部产生气体，气泡也能经过该气体通路，随着润滑剂的外漏而被排放到外部。

在上述实施例中，各螺纹槽19a、19b、21a是在固定体15的外表面上形成的，但不受此限；也可以在对面轴承面上，即在旋转体12的内表面上形成各种螺纹槽。在这种情况下，放射状通路25的开口也是在有螺纹槽的区域内所对应的位置上形成的。这种情况在以下的各实施例中也与此相同。

图5和图6所示的实施例，是将各放射状通路25的开口设在相邻的螺纹槽19a与螺纹槽19a之间的轴承面上。这时，在各开口处，沿旋转体12的旋转方向P，形成喇叭口25a。

这样一来，例如停止旋转时，旋转体12和固定体15的放射状通路25的开口部位紧贴轴承面的状态，从这种状态下开始起动旋转，液态金属润滑剂也能从放射状通路25，经过喇叭口25a，供给列轴承面之间。因此，容易起动旋转，同时也几乎不会损伤轴承面。

在图7所示的实施例中，人字形螺纹槽19a、19b两侧螺纹槽的长度L1、L2不同，而且L1＞L2。在靠近各组螺纹槽的外端，设有许多放射状通路25的开口。各放射通路25与固定体15中心形成的润滑剂收集室23联通。

如果采用这种实施例，在高速旋转时，从相对较长的螺纹槽(L1)流向人字形顶端T方向的润滑剂的量，要比由相对较短的螺纹槽(L2)流过来的量多。这样一来，一部分润滑剂从润滑剂收集室23，通过相对较长的螺纹槽区域的外端部分形成的放射状通路25的开口流出，经过轴承区域，再从相对较短的螺纹槽区域的外端部分形成的放射状通路25的开口流回润滑剂收集室23。因此，在旋转时，一部分润滑剂自动循环，能够切实地供给轴承区域。

在图8所示的实施例中，人字形螺纹槽19a、19b两端的螺纹是连通的，图中固定体上下两端的螺纹槽短，靠近中点的螺纹槽长。相对较长靠近中心的螺纹槽与固定体15的中心形成的小直径段24的空腔S1相联通。另外，靠近相对较短的螺纹槽外端设有许多放射状通路25的开口。

如果采用这个实施例，小直径段24的空腔S1的润滑剂由相对较长的螺纹槽供给，经过轴承区域、再从相对较短的螺纹槽区域外侧部分形成的放射状路25的开口流回润滑剂收集室23。这样，在旋转时，一部分润滑剂自动循环，能切实地供给轴承区域。而且，在本实施例中，在相对较长的螺纹槽区域不需要设置放射状通路，容易制作。

图9及图10所示的实施例，是在构成止推滑动轴承22a的固定体15的前端端面上螺纹槽21a区域内的外周边附近设四个凹口31、31……。也就是说，是在人字形螺纹槽21a的范围内，在工作时润滑剂稀落的外周边部位处设置凹口31。这些凹口31的深度是螺纹槽深度的50倍以上，在其内部注入润滑剂。因此，旋转起动时或连续旋转时，这些凹口中的润滑剂流到该止推轴承的螺纹槽及轴承面上，并供给到轴承间隙中。另外，从润滑剂收集室23的开口23a，向圆弧状人字形螺纹槽21a的内侧区域供给润滑剂。凹口31比较容易制作。

另外，将凹口设在靠近径向滑动轴承的螺纹槽区域内的外侧也一样。

以上说明的实施例，是将阳极靶固定在圆筒状的旋转体上，但不受此限，如图11所示，本发明还适合于将阳极靶设在旋转中心轴上，使其与旋转的圆柱状旋转体12结合成一个整体。也就是如图所示，将转轴13固定在圆柱状旋转体12的上部，并将阳极靶11固定在该转轴上。而且围绕旋转体12设置有底的圆筒状固定体15。如图所示，用若干个螺钉16a将封闭开口用的封件16连接在该固定体15上端开口部位15b上。在固定体15的外围，共轴配置具备电动机转子功能的强磁体圆筒41及配合在其外侧的铜制最外侧圆筒42。另外，强磁体圆筒41的上端41a采用机械方式牢固地紧固在转轴13上。封闭开口用的封闭件16与旋转体12的上端面邻接，在该接触面上形成螺纹槽21b。在该开口封闭件16接近转轴的周向内表面的下半部及旋转体12围绕转轴的四周开出环形的空腔26。该空腔26与止推轴承22b的轴承间隙的端部内侧联通。从该空腔26通过固定外缘表面和强磁体圆筒内表面之间的间隙，在真空容器空间内通过的路径中，设有防止润滑剂外漏用的微小间隙Q和径向回流部分43。在该回流部分43的内表面上形成能对液态金属润滑剂起附着作用的被覆膜即可。这样，万一在此附近有一部分润滑剂漏出，也能附着在回流部分43的内表面上，而不会泄漏到外部。

在旋转体12的中心部设有沿轴向冲成的孔构成的润滑剂收集室23。如图所示，该润滑剂收集室23的下端开口23a，位于图示下部的圆弧状螺纹槽21a的内侧中心部位，与该止推轴承22a的轴承间隙联通。而且，放射状通路25、25……从润滑剂收集室23开始延伸，其开口分别位于各径向滑动轴承20a、20b的人字形螺纹槽19a、19b区域内的各外端附近。因此能切实地向滑动轴承供给润滑剂。另外，在径向轴承上，形成图9及图10所示的凹口，其开口位于螺纹槽区域内即可。因此，放射状通路的开口25可以只在小直径段24外。另外，在各轴承构件的至少具有螺纹槽的滑动轴承面上，预先形成一薄层轴承器材和润滑剂的反应层即可。或者，也可以通过真空加热处理，在各轴承面上形成一薄层轴承器材与润滑剂的反应层。这时，润滑剂的填充量，最好注入比形成反应层所消耗的量格外多的量。

另外，金属润滑剂可以使用Ga、Ga-In合金、或者Ga-In-Sn合金一类的以Ga为主体的合金，但不受此限，例如还可以使用铋(Bi)含量相对多的Bi-In-Pb-Sn合金，或者In含量较多的In-Bi合金、或In-Bi-Sn合金。因它们的熔点都在室温以上，所以在使阳极靶旋转之前，最好将金属润滑剂预热到其熔点以上的温度后再进行旋转。

如上所述，如果采用本发明，不管是旋转起动时，还是连续高速旋转时，液态金属润滑剂都能切实到达滑动轴承的轴面之间，能防止轴承面的破损于未然，且能维持动压式滑动轴承稳定动作。

Claims (4)

1.旋转阳极X射线管，具有在旋转体12上固定的阳极靶11，

与该旋转体12共轴配合能够保持该旋转体旋转的固定体15、有设在上述旋转体12和固定体15的配合部分的螺纹槽19的动压滑动轴承20、以及至少在工作过程中供给上述轴承的液态金属润滑剂；该旋转阳极X射线管的特征为：在位于旋转中心轴上的上述固定体15或旋转体12的内部设有收集一部分润滑剂的润滑剂收集室23，而且至少形成一个润滑剂通路25，该润滑剂通路25的一端与上述润滑剂收集室23联通，另一端的开口位于形成上述轴承的螺纹槽的范围内。

2.根据权利要求1所述的旋转阳极X射线管，其动压滑动轴承20的螺纹槽19呈人字形，润滑剂通路25的开口设在至少靠近人字形螺纹槽的外侧一端的位置上。

3.根据权利要求2所述的旋转阳极X射线管，其人字形螺纹槽19两侧的螺纹槽长度互不相同。

4.旋转阳极X射线管，具有在旋转体12上固定的阳极靶11，与该旋转体12共轴配合的能够保持该旋转体12旋转的固定体15，有设在上述旋转体12及固定体15的配合部分的螺纹槽的动压滑动轴承20、以及至少在工作过程中供给上述轴承20的液态金属润滑剂，该旋转阳极X射线管的特征为：在构成上述滑动轴承20的旋转体12或固定体15上至少形成一个凹口31，该凹口的开口位于形成滑动轴承20的螺纹槽19的范围内，同时在其内部收集润滑剂。

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