CN110285144B - 用于x射线管的旋转阳极轴承和用于x射线管的旋转阳极 - Google Patents

用于x射线管的旋转阳极轴承和用于x射线管的旋转阳极 Download PDF

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Abstract

用于X射线管的旋转阳极轴承，具有转子轴，在其第一轴向端部的区域有阳极接收部；具有在第一、二轴向端部的区域中的第一、二滚动轴承，在纵轴线方向上彼此间距地定位且分别有至少一个包括滚动体的滚动体列；及两个滚动轴承分别具有至少一个轴承外环和安装在转子轴上或由转子轴形成的共同的轴承内环，滚动体在轴承内环上滚动；具有在纵轴线方向作用的弹簧元件，其给两个轴承外环中至少一个施加朝另一个的方向的弹性轴向力。特征在于，两个轴承外环分别具有轴承外环凸肩，分别定位在滚动轴承的滚动体列的背离相应另一轴承外环的一侧且滚动体列的滚动体在纵轴线方向上贴靠该凸肩上，用于两个滚动轴承的每一个的共同的轴承内环分别有轴承内环凸肩，该凸肩定位在滚动轴承的滚动体列的面对相应另一滚动轴承的一侧上且滚动体列的滚动体在纵轴线方向上贴靠轴承内环凸肩上。

Description

用于X射线管的旋转阳极轴承和用于X射线管的旋转阳极
技术领域
本发明涉及用于X射线管的旋转阳极轴承以及具有相应的旋转 阳极轴承的旋转阳极。
背景技术
在X射线管中的旋转阳极具有轴承，轴承必须可靠地控制旋转 阳极围绕其转子轴的纵轴线的高转速。该转速例如高达9000转/min 或更高。此外，在CT扫描仪的X射线管中的旋转阳极围绕扫描仪 轴线转动，其中，会有40倍的重力加速度作用到X射线管以及旋转 阳极轴承上。
传统的旋转阳极轴承具有限定的轴向端部间隙，该轴向端部间 隙通过引入到转子轴的轴向端部上的两个构件的轴承外环之间的例 如间隔套筒和所谓的C形环确定。此外可能的是，在这两个元件或 轴承外环之间引入弹簧元件，以便将两个轴承外环彼此压开并且由 此使其相对彼此夹紧。通过轴承的所谓的O形布置方式使夹紧力在 两侧沿轴向向外经由轴承外环、可在轴承外环中滚动的滚动体列传 递到轴承内环或转子轴上。这种轴承的一种实施例在DE 10 2015 220 101 A1中公开，其中在此轴承内环由转子轴本身形成。具有单独的、 安装到转子轴上的轴承内环的另一实施例在DE 10 2013 004 499 A1 中公开。
CN 101413552B公开了具有两个轴承外环和一个定位在两个轴 承外环之间的间隔元件的旋转阳极轴承。通过在一侧沿轴向定位在 轴承外环之外的压缩弹簧将轴向力导入两个轴承外环中的其中一个 并且经由间隔元件传递到另一轴承外环上，使得两个轴承外环和间 隔元件相对彼此夹紧。
US2 786 954 A公开了具有两个轴承内环和两个轴承外环的旋转 阳极轴承。在轴向方向上在两个轴承内环之间定位有压缩弹簧，压 缩弹簧在一侧支撑在两个轴承内环中的其中一个的端侧上并且在另 一侧支撑在推到转子轴上的弹簧环上。由于轴承的所谓的X布置方 式使施加到两个轴承内环上的轴向力朝相反的方向沿轴向向外经由 滚动体列传递到轴承外环上。
DE 10 2006 048 773 A1公开了一种旋转阳极轴承，在其中借助 片簧能将可变的预紧力施加到次级轴承组件上。
因此虽然提出了用于X射线管的不同的旋转阳极轴承，但是需 要使旋转阳极轴承在噪声、振动和运转性能方面进行优化且需要简 化所谓的磨合过程。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于X射线管的旋转阳极轴承，该 旋转阳极轴承就此相对于已知的实施方式被改进。对此，旋转阳极 轴承应优选具有特别长的使用寿命以及有利的制造成本的特点。
本发明的目的通过具有第一项发明的特征的用于X射线管的旋 转阳极轴承实现。在其他发明中给出本发明的旋转阳极轴承的有利 的且特别适宜的构造方案以及用于X射线管的旋转阳极。
根据本发明的用于X射线管的旋转阳极轴承具有至少一个转子 轴，该转子轴沿着纵轴线从第一轴向端部延伸至第二轴向端部并且 可围绕纵轴线旋转地被支承。转子轴在第一轴向端部的区域中具有 阳极接收部，X射线管的阳极可固定或已固定在该阳极接收部上。
在转子轴的第一轴向端部的区域中设有第一滚动轴承并且在转 子轴的第二轴向端部的区域中设有第二滚动轴承。两个滚动轴承在 纵轴线的方向上彼此带有间距地定位并且分别具有至少一个滚动体 列。本发明对此不限于两个滚动轴承，原则上可设置额外的滚动轴 承。
两个滚动轴承各具有至少一个轴承外环、尤其各具有唯一的轴 承外环以及共同的一个轴承内环。轴承内环可由安装、例如收缩或 压紧在转子轴上的单独的轴承内环形成或优选地由转子轴本身形 成。因此，在第二种情况下滚动体列的滚动体直接在转子轴的外表 面上滚动并且还在轴承外环的径向内表面上滚动。
此外，设有沿纵轴线的方向作用的弹簧元件，该弹簧元件给两 个轴承外环中的其中至少一个加载朝两个轴承外环中的另一个的方 向的弹性轴向力。
根据本发明此时两个轴承外环各具有一个轴承外环凸肩，轴承 外环凸肩分别定位在轴承的滚动体列的与相应的另一轴承外环背离 的一侧上并且滚动体列的滚动体沿纵轴线的方向贴靠在该轴承外环 凸肩上。因此，从两个轴承外环之间的空隙来看，两个轴承外环凸 肩沿轴向定位在两个滚动体列之外。
根据本发明，用于两个滚动轴承中的每一个的共同的轴承内环 各具有一个轴承内环凸肩，该轴承内环凸肩定位在轴承的滚动体列 的面对相应的另一轴承的一侧上并且滚动体列的滚动体沿纵轴线的 方向贴靠在该轴承内环凸肩上。因此，轴承内环凸肩在纵轴线的方 向上、即沿轴向定位在两个滚动体列之间。
通过根据本发明使轴承外环凸肩沿轴向定位在两个滚动轴承的 滚动体列之内并且使轴承内环凸肩沿轴向定位在两个滚动轴承的滚 动体列之外提供了具有所谓X布置方式的轴承。通过滚动轴承的力 通量线具有在两个滚动体列之间的压力中点。
通过根据本发明的构造方案，可取消在两个轴承外环之间的任 何间隔元件并且取消在轴向方向上使轴承外环彼此压开的支撑。而 是将沿纵轴线的方向使旋转阳极轴承夹紧的轴向夹紧力从一个轴承 外环朝另一轴承外环的方向经由两个轴承的滚动体和轴承内环传导 给另一轴承外环。另一轴承外环此时例如可在其轴向外侧上位置固 定地或弹性地支承或支撑在轴承壳体中、尤其旋转阳极的定子中。
优选地，转子轴直接形成共同的轴承内环。因此，轴承内环凸 肩尤其与转子轴制成一件。例如转子轴在每个滚动体列中在其径向 外表面中分别具有周边槽，滚动体在周边槽中滚动。周边槽的沿轴 向布置在两个滚动体列之间的环形的表面区段此时形成轴承内环凸 肩。
轴承外环尤其静止地，即、不转动地例如定位在轴承壳体或定 子中。
优选地，设有刚好两个滚动轴承，借助两个滚动轴承支承转子 轴。
特别有利的是，每个滚动轴承具有唯一的滚动体列。
滚动体例如为球形的。但是也可考虑具有相对于纵轴线相应布 置的滚子的滚子轴承、例如圆柱形滚子轴承或锥形滚子轴承。
根据本发明的实施方式，弹簧元件沿轴向定位在两个滚动轴承 之间或两个轴承外环之间并且实施成张力弹簧，从而借助弹簧元件 使两个轴承外环朝彼此拉动，即将轴向的拉力施加到两个轴承外环 上。
但是优选地，弹簧元件实施成沿轴向定位在两个滚动轴承之外、 即沿轴向定位在两个轴承外环之外的压缩(压力)弹簧，压缩弹簧 给两个滚动轴承中的其中一个的轴承外环、尤其第二滚动轴承的轴 承外环施加朝另一滚动轴承的方向作用的轴向压力。
弹簧元件例如实施成螺旋弹簧、波形弹簧或盘形簧。也可在纵 轴线的方向上依次地、尤其彼此紧挨地设置多个单个的弹簧元件、 例如螺旋弹簧或波形弹簧。
优选地，在纵轴线的方向上在两个轴承外环之间的空隙没有使 轴承外环彼此支撑的间隔元件。
根据本发明的用于X射线管的旋转阳极具有转子和在周向方向 上带有间隔地包围转子的定子，其中，转子和定子彼此以电磁方式 相互作用，使得转子借助定子通过施加电磁场可进行转动，其中， 转子构造成锅形，在周向方向上包围滚动支承的转子轴并且连接在 转子轴的第一轴向端部上。还设有阳极盘，阳极盘连接在转子的一 轴向端部上并且设有阳极材料，其中，阳极盘在第一轴向端部的区 域中连接在转子轴和/或转子上。
转子轴借助根据示出类型的旋转阳极轴承支承在静止的壳体 中，该静止的壳体通过定子包围。
转子和静止的壳体或静止的壳体的部分优选位于例如由玻璃构 成的真空容器之内。
在X射线管运行时，可用来自与其中一个阳极对应的阴极的电 子轰击连接在阳极接收部上的阳极盘上的阳极材料，由此产生期望 的X射线。阴极以及旋转阳极在所述真空容器中可彼此相对地、尤 其在轴向方向上彼此相对地定位。而定子可定位在真空容器之外。
附图说明
下面根据实施例和附图示例性地描述本发明。
其中：
图1示出了旋转阳极轴承的一种实施例；
图2示出了旋转阳极轴承的变型的实施例；
图3示出了根据本发明的旋转阳极的实施例。
具体实施方式
根据图1的用于X射线管的旋转阳极轴承具有支承在第一滚动 轴承1和第二滚动轴承2中的转子轴3。转子轴3沿着纵轴线6从第 一轴向端部4延伸至第二轴向端部5，转子轴3围绕该纵轴线6转动。 转子轴3在第一轴向端部4的区域中通过第一滚动轴承1支承并且在第二轴向端部5的区域中通过第二滚动轴承2支承，其中，在示 出的实施例中两个轴向端部4、5分别伸出超过相应的滚动轴承1、2。
转子轴3在其第一轴向端部4上具有阳极接收部14，阳极盘以 及可能的转子可连接在该阳极接收部上，如下面根据图3还将阐述 地。
转子轴3在第二轴向端部5的区域中沿轴向在第二滚动轴承2 之外由弹簧元件7包围，弹簧元件一端弹簧弹性地抵靠支承在静止 的壳体8上并且另一端弹簧弹性地抵靠支承在第二滚动轴承2的轴 承外环15上，在该静止的壳体中转子轴3环绕地围绕纵轴线6地受到支承。通过弹簧元件7弹性地朝第一滚动轴承1的轴承外环15的 方向挤压第二滚动轴承2的轴承外环15。对此尤其可如所示地，在 第二滚动轴承2的轴承外环15和弹簧元件7之间设置板/圆盘等，经 由板使弹簧元件7支撑在轴承外环15上。
弹簧元件7的支撑力经由第二滚动轴承2的轴承外环15和第二 滚动轴承2的滚动体列16的滚动体17沿纵轴线6的方向传递到转 子轴3上。对此，第二滚动轴承2的轴承外环15具有轴承外环凸肩 18，轴承外环凸肩从轴承外环15沿径向向内凸出并且在轴向方向上、即，在纵轴线6的方向上作用到滚动体17上。对此，轴承外环凸肩 18定位在第二滚动轴承2的滚动体列16的面对弹簧元件7的一侧 上。
第二滚动轴承2的滚动体17容纳在转子轴3的径向外表面中的 周边槽20中，周边槽形成用于滚动体17的轴承内环或径向内部的 运行轨道。因此，轴承内环或转子轴3形成轴承内环凸肩21，滚动 体17经由该轴承内环凸肩将弹簧元件7的力沿纵轴线6的方向朝第一滚动轴承1的方向传递到转子轴3中。转子轴3在第一滚动轴承1 的区域中具有相应的周边槽20，该周边槽形成轴承内环凸肩21，经 由轴承内环凸肩将弹簧元件7的力沿纵轴线6的方向朝离开第二滚 动轴承2的方向传递到第一滚动轴承1的滚动体列16的滚动体17 上。因此，两个滚动轴承1、2的两个轴承内环凸肩21沿轴向定位 在两个滚动体列16之内。
力沿纵轴线6的方向从第一滚动轴承1的滚动体17继续传递到 第一滚动轴承1的轴承外环15上。对此，轴承外环15具有轴承外 环凸肩18，该轴承外环凸肩定位在第一滚动轴承1的滚动体列16 的背离第二滚动轴承2的一侧上并且相应地从轴承外环15沿径向向内凸出。最后，弹簧元件7的轴向力从该轴承外环15传递到静止的 壳体8上，在此借助安装在静止的壳体8中且第一滚动轴承1的轴 承外环15沿纵轴线6的方向所贴靠的卡环19。当然可在静止的壳体 8中设置另一轴向止挡。
因此，通过根据本发明的构造方式经由轴承内环，在此通过转 子轴3形成的轴承内环，传递弹簧元件7的所有弹簧力。可取消在 两个轴承外环15之间在轴向方向上传递该轴向力的元件。因此可实 现旋转阳极轴承的成本有利的且特别是无间隙地夹紧。
根据图2的构造方式基本相应于图1的构造方式。但是不同的 是，弹簧元件7在轴向方向上、即，在纵轴线6的方向上定位在两 个滚动轴承1、2的两个轴承外环15之间并且实施成张力弹簧。因 此在两个滚动轴承1、2的两个轴承外环15之间在纵轴线6的方向 上在静止的壳体8中设置轴向止挡。例如止挡又分别由卡环19形成， 但是其他的构造方式是可能的。
因此，在根据图2的构造方式中弹簧元件7的弹簧力也从轴承 外环15开始经由滚动体17传递到由转子轴3形成的轴承内环中。 可取消在两个轴承外环15之间的使两个轴承外环相对彼此支撑的间 隔元件。
在图3中示出了根据本发明的旋转阳极的实施例，旋转阳极包 括根据图1的旋转阳极轴承。转子轴3经由其纵轴线6可旋转地支 承在静止的壳体8之内。静止的壳体8又具有真空容器9或压力密 封地连接在该真空容器上，该真空容器除了旋转阳极也包括此处未详细示出的阴极。
定子10设置在真空容器9之外，借助定子，在第一轴向端部4 上浮动地支承在转子轴3上的转子11可无接触地穿过真空容器9的 壁部运转，使得转子围绕纵轴线6转动。转子轴3在其第一轴向端 部4上还具有阳极盘12，阳极盘设有阳极材料13并且与转子11或 转子轴3一起转动。阳极材料13被此处未示出的阴极以电子束轰击， 从而产生X射线并且从真空容器9中出来。
用于接收阳极盘12或此处为转子11的阳极接收部14仅示意性 地作为轴向法兰示出并且当然也可构造成不同的。
附图标记列表
1 第一滚动轴承
2 第二滚动轴承
3 转子轴
4 第一轴向端部
5 第二轴向端部
6 纵轴线
7 弹簧元件
8 静止的壳体
9 真空容器
10 定子
11 转子
12 阳极盘
13 阳极材料
14 阳极接收部
15 轴承外环
16 滚动体列
17 滚动体
18 轴承外环凸肩
19 卡环
20 周边槽
21 轴承内环凸肩

Claims (12)

1.一种用于X射线管的旋转阳极轴承，
具有转子轴(3)，所述转子轴沿着纵轴线(6)从第一轴向端部(4)延伸至第二轴向端部(5)并且能围绕所述纵轴线(6)转动地被支承；其中
所述转子轴(3)在所述第一轴向端部(4)的区域中具有阳极接收部(14)；
具有在所述第一轴向端部(4)的区域中的第一滚动轴承(1)和在所述第二轴向端部(5)的区域中的第二滚动轴承(2)，其中，所述滚动轴承(1、2)在所述纵轴线(6)的方向上彼此带有间距地定位并且分别具有至少一个包括滚动体(17)的滚动体列(16)；以及
两个滚动轴承(1、2)分别具有至少一个轴承外环(15)和安装在所述转子轴(3)上或由所述转子轴形成的共同的轴承内环，所述滚动体(17)在所述轴承内环上滚动；
具有在所述纵轴线(6)的方向上作用的弹簧元件(7)，所述弹簧元件给所述两个滚动轴承(1、2)中的一个所具有的轴承外环(15)中的至少一个施加朝所述两个滚动轴承(1、2)中的另一个的方向的弹性的轴向力；
其特征在于，所述轴承外环(15)分别具有轴承外环凸肩(18)，所述轴承外环凸肩分别定位在所述滚动轴承(1、2)的滚动体列(16)的背离相应另一轴承外环(15)的一侧上并且所述滚动体列(16)的滚动体(17)在所述纵轴线(6)的方向上贴靠在所述轴承外环凸肩上；并且
用于所述两个滚动轴承(1、2)的每一个的共同的轴承内环分别具有轴承内环凸肩(21)，所述轴承内环凸肩定位在所述滚动轴承(1、2)的滚动体列(16)的面对相应另一滚动轴承(1、2)的一侧上并且所述滚动体列(16)的滚动体(17)在所述纵轴线(6)的方向上贴靠在所述轴承内环凸肩上。
2.根据权利要求1所述的旋转阳极轴承，其特征在于，所述转子轴(3)直接形成所述共同的轴承内环。
3.根据权利要求1或2所述的旋转阳极轴承，其特征在于，设有刚好两个滚动轴承(1、2)。
4.根据权利要求1或2所述的旋转阳极轴承，其特征在于，每个滚动轴承(1、2)具有唯一一个滚动体列(16)。
5.根据权利要求1或2所述的旋转阳极轴承，其特征在于，所述滚动体(17)为球形。
6.根据权利要求1或2所述的旋转阳极轴承，其特征在于，所述弹簧元件(7)实施成沿轴向定位在所述两个滚动轴承(1、2)之间的张力弹簧，所述张力弹簧将使所述轴承外环(15)朝向彼此运动的轴向拉力施加到所述轴承外环(15)上。
7.根据权利要求1或2所述的旋转阳极轴承，其特征在于，所述弹簧元件(7)实施成沿轴向定位在所述两个滚动轴承(1、2)之外的压缩弹簧，所述压缩弹簧给所述两个滚动轴承(1、2)中的其中一个的轴承外环(15)施加朝另一滚动轴承(1、2)的方向作用的轴向压力。
8.根据权利要求1或2所述的旋转阳极轴承，其特征在于，所述弹簧元件(7)实施成沿轴向定位在所述两个滚动轴承(1、2)之外的压缩弹簧，所述压缩弹簧给所述两个滚动轴承(1、2)中的第二滚动轴承(2)的轴承外环(15)施加朝另一滚动轴承(1、2)的方向作用的轴向压力。
9.根据权利要求6所述的旋转阳极轴承，其特征在于，所述弹簧元件(7)实施成螺旋弹簧或波形弹簧，或者通过在所述纵轴线(6)的方向上依次布置的多个螺旋弹簧、波形弹簧或盘形簧形成。
10.根据权利要求7所述的旋转阳极轴承，其特征在于，所述弹簧元件(7)实施成螺旋弹簧或波形弹簧，或者通过在所述纵轴线(6)的方向上依次布置的多个螺旋弹簧、波形弹簧或盘形簧形成。
11.根据权利要求1或2所述的旋转阳极轴承，其特征在于，在所述纵轴线(6)的方向上在所述轴承外环(15)之间的空隙没有使所述轴承外环(15)彼此支撑的间隔元件。
12.一种用于X射线管的旋转阳极，
具有转子(11)和在周向方向上带有间隔地包围所述转子(11)的定子(10)，其中，所述转子(11)和所述定子(10)彼此以电磁方式相互作用，使得所述转子(11)通过借助所述定子(10)施加电磁场能进行转动，其中，所述转子(11)构造成锅形，在周向方向上包围滚动支承的转子轴(3)并且连接在所述转子轴(3)的第一轴向端部(4)上；
具有连接在所述转子轴(3)的第一轴向端部(4)上和/或所述转子(11)上的阳极盘(12)，所述阳极盘设有阳极材料(13)；
其特征在于，所述转子轴(3)借助根据权利要求1至11中任一项所述的旋转阳极轴承支承在静止的壳体(8)中，所述壳体被所述定子(10)包围。
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