CN1060739A - 旋转阳极型x射线管 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供能进一步有效地防止液体 金属润滑剂从轴承部飞散到真空容器内空间，而维持 长时间内可靠性高的动压式滑动轴承工作的旋转阳 极型X射线管。

本发明的旋转阳极型X射线管，是至少在固定 阳极靶11的旋转体12和保持它的固定体15中的 一个构件上，采用防止润滑剂飞散用套层32，以包围 处于轴承间隙21g与真空容器18内空间的边界处 的间隙开口G。

Description

本发明涉及旋转阳极型X射线管，特别涉及其旋转阳极构造的改进。

如公知的那样，旋转阳极型X射线管，是由具有轴承部的旋转体以及固定体支持圆盘状的阳极靶，一边向配置在真空容器外的定子电磁线圈供给电力而高速旋转，一边将从阴极放出的电子束撞击到阳极靶面上而放射X射线。轴承部，是由类似球轴承的滚动轴承，或轴承面上形成螺纹槽并且使用如镓（Ga）、或镓-铟-锡（Ga-In-Sn）合金这样的工作时液态的金属润滑剂的动压式滑动轴承构成。使用后者滑动轴承的例子已在例如特公昭60-21463、特开昭60-113817、特开昭60-117531、和特开平2-244545等各个公报中揭示了。

上述各公报中所揭示的具有使用液体金属润滑剂的动压式滑动轴承的旋转阳极型X射线管中，必然存在构成轴承间隙与真空容器内空间边界的旋转体与固定体的间隙开口，液体金属润滑剂有可能从这间隙开口漏出。液体金属润滑剂，一旦从旋转机构漏出，滑动轴承内的润滑剂就会不足，而无法得到长时间稳定的动压轴承作用，进一步当液体金属润滑剂飞散入X射线管的真空容器内空间中，就会导致耐电压性能受到显著损害的所谓致命性障碍。

由于防止发生这样的障碍的目的，而在上述特开平2-244545公报中所揭示的发明，是在固定体圆筒以及配置于其周围的转子圆筒的相对面处形成经润滑剂润湿而制造混合相或合金的贵金属被膜。然而，根据该公报中所揭示的构造，从轴承部漏出的液体金属润滑剂因离心力而汇集到固定体圆筒与转子圆筒间的隙缝的角部分，堆积而合金化，当它们累积时就有可能无法再维持旋转中所必要的隙缝。或者，由于固定体圆筒和转子圆筒间的隙缝是单纯的半截面L字形状，所以存在液体金属润滑剂通过该隙缝漏出到真空容器内空间中而容易飞散的缺点。

本发明目的在于提供一种能消除上述缺点，进一步有效地防止液体金属润滑剂从轴承部向真空容器内空间飞散，能维持长时间可靠性高的动压式滑动轴承工作的旋转阳极型X射线管。

本发明是在旋转体和固定体至少一个上安装润滑剂飞散防止用套层，而将处于滑动轴承部的轴承间隙与真空容器内空间的边界处的旋转体与固定体的细微间隙开口包围的旋转阳极型X射线管。

根据本发明，即使万一液体金属润滑剂从轴承部漏出，也能被收容在润滑剂飞散防止用套层内，可进一步有效地防止它飞散到更外层的X射线管真空容器内空间中。因而能获得可维持长时间内可靠性高的动压式滑动轴承工作的旋转阳极型X射线管。

附图的简单说明。

图1为示出本发明一实施例的主要部分纵截面图;

图2为图1主要部分放大图;

图3为示出本发明另一实施例的主要部分放大图;

图4为示出本发明又一实施例的主要部分纵截面图;

图5为图4主要部分放大图;

图6为示出本发明又一实施例的主要部分放大纵截面图;

图7为示出本发明又一实施例的主要部分纵截面图;

图8为示出本发明又一实施例的主要部分纵截面图;

图9为示出本发明又一实施例的主要部分纵截面图;

图10为示出本发明又一实施例的主要部分放大纵截面图;

图11为图7主要部分斜视图;

图12为示出本发明又一实施例的主要部分放大纵截面图;

图13为示出本发明又一实施例的主要部分放大纵截面图;

图14为示出本发明又一实施例的主要部分放大纵截面图;

图15为示出本发明又一实施例的主要部分放大纵截面图;

图16为示出本发明又一实施例的纵截面图。

符号的说明

11为阳极靶，12为旋转体，15为固定体，20为真空容器，15a为固定体小径部，15b为固定体延长部，16为开口部闭塞体，21为滑动轴承部，21g为轴承间隙，22、23为螺纹槽，30为法兰盘，31为横向延长部〔链节板（リンゲプレ-ト）〕，32为防止润滑剂飞散用套层，34为多孔质体，42为密封圈，G为间隙开口，H为外周开口，S为套层内空腔。

以下参照附图说明其实施例。另外同一部分为同一符号。示于图1以及图2的实施例有如下构造。即，由重金属制成的圆盘状阳极靶11，被固定在圆筒状的旋转体11的一端上。该旋转体12包括，内侧的有底圆筒部13a，与突置于其上的旋转轴13b，由嵌合固着在圆筒部外周处的、由铁圆筒以及铜圆筒构成的转子圆筒13c。阳极靶11由螺母14固定于旋转轴13b上。在旋转体有底圆筒部13a的内侧，圆柱状的固定体15从旋转体开口部12a处被插入并被同轴嵌合。固定体15在其图示下端部即旋转体开口部12a的近旁处，有外径缩小了的固定体小径部15a。而且实质上闭塞开口部12a的环状开口部闭塞体16藉多个螺栓17被固定在旋转体开口部12a处，包围着固定体小径部15a。机械地支持这些旋转体12以及固定体15的铁制的阳极支持构件18a被钎焊在从固定体小径部15a沿中心轴方向延长的固定体延长部15b处，进而还焊接固定着辅助支持构件18b，它通过封着金属环19与玻璃制真空容器20密封接合。这些阳极支持构件18a以及辅助支持构件18b实际上构成固定体延长部15b的一部分。

圆筒状旋转体12与固定体15的嵌合部分如前述各公报中揭示的那样构成辐向以及轴向动压滑动轴承部21。因此，在成为固定体侧的滑动轴承面的固定体外周面以及前端面，并且在开口闭塞体16的上面，形成了如前述各公报中所记载的人字形图案的螺纹槽22、23。与此相对的旋转体侧的滑动轴承面，也可以为简单的平滑面，或者，根据需要也可以是形成螺纹槽的。具有螺纹槽22、23并构成滑动轴承部21的轴承面相互间有大至20μm的轴承间隙21g。还有在固定体15中，设置了由其中心部分沿轴方向挖通的孔所形成的轴向润滑剂收容室24。该润滑剂收容室24的图示上端开口24a连通到有图示上部的螺纹槽23的轴向轴承部的轴承间隙21g。又在该固定体15的中间部分的外周壁处形成有切削成略微锥状的小径部25，并以90度间隔成轴对称地形成了从润滑剂收容室24通到该小径部的4条辐射向通道26。在该轴承间隙21g、润滑剂收容室24以及通道26内充填着能填没这些空间量的液体金属润滑剂。进一步，在开口部闭塞体16的内周部分处，通过固定体小径部15a设置有圆周槽27。

因此，在开口部闭塞体16处，将固定体小径部15a以及紧挨包围延长部15b的圆筒部16a设置为一体，并在其内周壁面上形成有螺纹状螺旋泵槽28。该螺旋泵槽28，是沿固定体小径部15a以及延长部15b的外周壁，在轴方向形成有规定距离。针对固定体与开口部闭塞体16间的狭窄隙缝而设置的该螺旋泵槽28，是起到将因旋转体12的旋转P而漏出至该圆筒部16a固定体小径部15a以及延长部15b间的隙缝中的润滑剂，向图示的上方压排上去的作用，而构成第一润滑剂防漏装置。再者，在开口部闭塞体16的图示下侧处，半截面呈

字形的旋转辅助圆筒29，由前述多个螺栓17一起固定在旋转体开口部处。该旋转辅助圆筒29，最好由如氧化钛（TiO₂）或氮化硅（Si₃N₄）这样的，不被金属润滑剂润湿而会弹离润滑剂的材料构成，并且该圆筒部29a紧挨地嵌合在固定体延长部15b的外周，仍然保持有极细的隙缝。因此，即使润滑剂万一从开口部闭塞体的圆筒部16a与固定体小径部间的隙缝漏出，藉该旋转辅助圆筒29润滑剂弹回至图的上方即开口闭塞体16的方向，以抑止漏出外部。这样旋转辅助圆筒29，构成第二润滑剂防漏装置。另外，这些开口部闭塞体的圆筒部16a以及旋转辅助圆筒的圆筒部29a与固定体延长部15b间的间隙具有30-100μm范围的尺寸。而且，构成2个润滑剂防漏装置的部分的狭窄间隙、即旋转辅助圆筒的圆筒部29a下端的细微隙缝的开口G存在于实际上区分滑动轴承部21的轴承间隙21g与真空容器内空间的边界部分。

在旋转辅助圆筒29的图示下部处，从间隙开口G相对于阳极构造中心轴垂直方向上延伸的法兰盘30被设置为一体。而且沿着相离挨近该法兰盘30，相同外径尺寸的链节板31被挟持在固定体延长部15b与阳极支持构件18a，18b间而被固定。该链节板31同样由弹离液状金属润滑剂的材料构成。包围这些旋转辅助圆筒29的圆筒部29a、法兰盘30以及链节板31而呈环状的套层32，经焊接被固定在阳极支持构件18b的外缘部处。半截面呈L字的套层辅助环33被固定在该套层32的上侧开口部22a处，这被设置为相离挨近旋转辅助圆筒29的法兰盘30以及圆筒部29a的外周壁上，在它们之间形成有狭窄的间隙P。套层32以及实际构成该套层的一部分的套层辅助环33的内侧空间构成较大的环装的空腔S。另外，为了便于进行装配，套层32的装配构造可以是预先预制成沿圆周等分的部件，而后将这些组装呈环状。

进一步，在套层内的空腔S中，沿着该套层32的内周壁、容纳固定着由与液体金属润滑剂容易反应的表面材料所制成的多孔质体34。多孔质体34，例如可由将金属线编织成网状后整形成环状之物，有无数孔的环状絮凝物或海绵状物等构成。法兰盘30以及链节板31间的狭窄径向通道Q的逐渐展开的外周开口H，是朝向配置于套层32的内侧空腔内的该多孔质体34进行开口，并且在两者间空出有一定程度大的间隔。据此，即使润滑剂万一从旋转辅助圆筒29与固定体延长部15b间的间隙开口G漏出，藉与旋转体共同高速旋转的旋转辅助圆筒的法兰盘30，润滑剂如箭头所示因离心力而经过法兰盘30以及链节板间的通道Q从其外周开口H向套层32的内侧空腔内、特别是在与外周开口相对隔开一定距离所配置的多孔质体34处飞散，而粘附于该多孔质体而被收集。在套层32的内侧空腔内开口的法兰盘30及套层辅助环33之间的出口开口E，开口处占空腔尺寸的开口面积极小，小到即使在套层内侧空腔内存在粒状的润滑剂而其从出口开口E经间隙P飞出至外部空间即真空容器内空间的概率可以忽略的程度。因而，滑动轴承部的液体金属润滑剂几乎不可能漏出到真空容器内空间。

示于图3的实施例，是将旋转辅助圆筒29的法兰盘30制成相对于旋转中心轴斜向成逐渐展开的形状并向套层内空腔S延长。而且，将链节板31也制成沿斜方向成逐渐展开的形状，固定在固定体延长部15b处以便使其能相离挨近该法兰盘30并且能顺沿着它。而且，套层32是将套层辅助环部33一体形成。从套层内空腔S看的入口开口H与出口开口E，藉前端尖出的法兰外周缘30a被分隔。另外，构成套层内侧空腔S的内壁面，期望由润滑剂容易润湿并且易反应的材料形成。而且也可以如前述的实施例，将与润滑剂宜反应的表面材料的多孔质体配置在套层内空腔S处。

图4及图5中所示的实施例，是将套层32固定在固定体延长部15b上包围开口部闭塞体16的比较厚的圆筒部16a。该套层32被弯曲成半截面呈

字形，中央部32a被挟持在固定体延长部15b与阳极支持构件18a间钎焊固定成一体，内径稍大的开口32b相离挨近开口部闭塞体的圆筒部16a的外周壁。套层32的内面由液体金属润滑剂易润湿并且宜反应的材料构成，或者也可以将与润滑剂宜反应的表面材料的多孔质体配置在套层内空腔S中。据此，即使润滑剂万一从固定体小径部与闭塞体圆筒体一部分之间的隙缝漏出并因离心力放出，也可被收集在套层32的内侧空腔中，以防止它从这里飞散到外面的X射线管真空容器管内空间中。

图6所示的实施例，是将开口部闭塞体16的圆筒部16a的下端部沿相对轴横方向延长而成法兰盘30，并沿着它且相离而靠近地在构成固定体延长部的一部分的阳极支持构件18a的上面横向延长，而使其成为前述各实施例的链节板即横向延长部。而且将套层32的上部内侧弯曲而使之成为套层辅助环33。依据该实施例，有构造比较简单，不仅能进一步减少了部件个数，而且能使装配容易的优点。

图7所示实施例，是在开口部闭塞体16处形成圆周状的阶梯面41，由多个弹簧金属丝40将用于防止润滑剂漏出的密封圈保持在该阶梯面41上。该密封圈42使其端面密接于开口部闭塞体16的阶梯面41上的同时还能沿辐向稍许移动。而且该密封圈42的内周面42a密接于固定体延长部15b而滑动的同时进行旋转。该密封圈42，最好由如二硫化钼这样的本身具有润滑性、并且耐磨性好的材料来构成。而且套层32覆盖着密封圈42被配置固定在固定体延长部15b上。

图8中所示的实施例的构造是套层32不仅覆盖密封圈42，而且被固定在开口部闭塞体16上进行旋转。

图9中所示的实施例，是将由弹性以及耐磨性极佳的薄金属圆筒构成的密封圈42固定在开口部闭塞体16的圆筒部16a的内周壁处。缩成楔形的前端的内周面的构造是一边与靠近螺旋泵槽28的区域的固定体延长部15b的外周面密接一边进行旋转。

图10以及图11中所示的实施例，是在开口部闭塞体圆筒部16a的下端部外周处形成圆周状的阶梯面41，使由薄的金属圆板构成的密封圈42的内周面与该阶梯面41相接触。密封圈42，是由例如钨这样硬质与比较富有弹性的材料，构成约0.3厘米厚。而且该密封圈42有多个固定用孔43以及通气孔44，用多个螺栓固定在套层32的内壁上。薄密封圈42靠其自身所具有的弹力而一边被稍微挤压一边与旋转体的开口部闭塞体圆筒部16a的阶梯面41接触。根据这种构造，即使润滑剂的一部分万一经间隙开口G漏到套层内侧空腔中，由于密封圈42与旋转体侧的阶梯面41接触，事实上密闭了套层内侧空腔，因而不可能漏出到真空容器内空间中。另外，在套层32上互相位置错开形成有多个通气44、46…。这些通气孔44、46虽然将在轴承部21产生从间隔开口G放出的气体排出，但被定位于使润滑剂无法通过的位置。而且，密封圈42，也可以有将润滑剂弹离的表面层，这样就能进一步有效地防止润滑剂漏出至真空容器内的空间。此外套层可以使其为与润滑剂宜反应的内壁面，或者也可以在空腔S内配置与润滑剂易反应的表面材料的多孔质体。

图12中所示的实施例，是在由弹避润滑剂的材料所构成的旋转辅助圆筒29的前端圆筒部外周处形成阶梯面41，并使由相同弹避润滑剂的材料所构成的密封圈与该面接触的构造。而且在有通气孔46的套层32的内侧配置了通气性好的多孔质体34。这种构造，具有不仅能确保良好的气体排出性，还能防止润滑剂漏出的效果。

图13中所示的实施例是锥形圆筒状的密封圈42弹性接触在开口部闭塞体圆筒部16a的外周面上的构造。在圆筒部16a的外周处固定着由如二硫化钼这样的固有润滑性材料制成的圆筒47。密封圈42，与由该自润滑性材料制成的圆筒47相接触，以保证旋转体灵活的旋转。而且配置于套层内侧空腔S中的圆筒状多孔质体34和套层内壁之间还设置了空间48。在与该空间48相联的角部形成通气孔46。该构造同样也具有良好的气体排出性和防止润滑剂漏出的效果。

图14中所示的实施例，是套层32与旋转体的开口部闭塞体一起被固定。开口部闭塞体16具有轴向轴承的螺纹槽23、圆周状槽27以及螺旋泵槽28。而且与此同样，成为旋转体的一部分的套层32在接近开口G处的内周部处有由弹避润滑剂的材料制成的环49。而且在该环49的内侧的固定体延长部15b处固定着由同样的弹避润滑剂材料制成的圆筒体50。以狭窄的隙缝所嵌合的这些环49与圆筒体50的装配件具有容许气体通过，而弹避润滑剂不让其通过的作用。

图15中所示的实施例，是第一套层32固定在旋转体的开口部闭塞体16上而第二套层32设置在固定体延长部15b处的构造。而且在两套层的内侧空腔S内分别配置了通气性好的多孔质体34。由自润滑性材料制成的环47被嵌合固定在固定体延长部15b处，并形成使薄链节板24与此接触而旋转的状态。该构造虽然部件个数稍微多些，但具有更优良的防止润滑剂漏出的效果。

图16中所示的实施例，是在中心轴处有大致为圆柱状的旋转体12，而其外周处配置了有底圆筒状的固定体15的构造。开口部闭塞体16被固定在固定体开口部15c处。另一方面，套层32包围间隙开口G而安装在旋转体12时，另外转子圆筒13c包围固定体而被固定在旋转轴13b处。

如上说明所述根据本发明，即使液体金属润滑剂万一从轴承部漏出，也能被防止润滑剂飞散用的套层内空腔壁收集，而能有效防止飞散到在比其更外边的X射线管真空容器内空间中。因此，能避免耐电压性能的劣化，而获得维持长时间范围可靠性高的动压式滑动轴承工作的旋转阳极型X射线管。

Claims (6)

1、旋转阳极型X射线管包括：设置于真空容器内的阳极靶；具有固定该阳极靶的旋转轴并且在外周固定转子圆筒的旋转体；相对该旋转体同轴嵌合地配置并保持该旋转体能够旋转的固定体；在所述旋转体及固定体的嵌合部处所设置的具有螺线槽的滑动轴承部，和装填在该滑动轴承部的轴承间隙中的液状金属润滑剂，其特征在于至少在所述旋转体和固定体中的一方上安装防止润滑剂飞散用套层，以包围处于所述滑动轴承部的轴承间隙与真空容器内空间的边界的所述旋转体与固定体的细微间隙开口。

2、如权利要求1所述的旋转阳极型X射线管，其特征在于，构成套层的构件内壁的至少一部分由与液状金属润滑剂宜反应的物质构成。

3、如权利要求1所述的旋转阳极型X射线管，其特征在于，在套层的内侧空腔内容纳有与液状金属润滑剂宜反应的表面材料的多孔质体。

4、如权利要求1所述的旋转阳极型X射线管，其特征在于，使密封圈保持在挨近旋转体和固定体中的一方的微细间隙开口的位置，并设置该密封圈的一部分与另一方的圆周面相接。

5、如权利要求4所述的旋转阳极型X射线管，其特征在于，构成套层的壁的一部分上形成有通气孔。

6、如权利要求1所述的旋转阳极型X射线管，其特征在于，旋转体和固定体中的任一方多半构成有底圆筒体而嵌合在另一方的圆柱体的外周上，在该在底圆筒体的开口部处设有环状的开口部闭塞体，在成一体地固定在该开口部闭塞体本体或该开口部闭塞体上的构件上，设置有从这与内侧圆柱体间的间隙开口沿相对于中心轴为垂直方向或倾斜方向延伸的法兰盘，并且在所述圆柱体上、相离挨近该法兰盘设置有横方向延长部，由这些法兰盘以及横方向延长部形成的外周开口定位在所述套层的内侧空腔内。

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