CN110701198B - 具有最小偏转的螺旋槽轴承组件 - Google Patents

Abstract

本公开一般涉及具有最小偏转的螺旋槽轴承组件。本发明提供了一种用于x射线管的液态金属或螺旋槽轴承结构以及用于制造所述轴承结构的相关方法，其中轴颈轴承套筒在其上形成有多个结构，所述多个结构用于在所述轴承组件在所述x射线管内的操作期间耗散传递到所述套筒的热量，以使所述套筒的热变形最小化，从而最小化所述轴承组件内的间隙尺寸改变。在所述套筒内形成的所述结构是设置在所述套筒的产生最高温度梯度的部分内的狭槽。所述狭槽能够增加远离所述套筒的导热性，同时使由于所述套筒在所述狭槽之间的(一个或多个)部分的变形所产生的应力最小化。

Description

具有最小偏转的螺旋槽轴承组件

背景技术

本发明整体涉及x射线管，并且更具体地涉及用于在x射线管中所用的螺旋槽轴承(SGB)的结构和组装方法。

X射线系统可包括x射线管、检测器以及用于x射线管和检测器的支撑结构。在操作中，对象所在的成像台可位于x射线管和检测器之间。X射线管通常朝对象发射辐射，诸如x射线。辐射穿过成像台上的对象并撞击在检测器上。当辐射穿过对象时，对象的内部结构导致在检测器处接收的辐射的空间差异。然后检测器发射所接收的数据，并且系统将辐射差异转换成图像，可使用该图像来评估对象的内部结构。对象可包括但不限于医学成像过程中的患者和无生命对象，例如x射线扫描仪或计算机断层摄影(CT)包裹扫描仪中的包裹。

X射线管包括位于高真空环境内的阴极和阳极。在许多构型中，阳极结构由液态金属轴承结构(例如，螺旋槽轴承(SGB)结构)支撑，该结构形成有设置在套筒或壳体内的支撑轴，阳极附接到该套筒或壳体并且该套筒或壳体围绕支撑轴旋转。螺旋槽轴承结构还包括在套筒或壳体的各个表面上的螺旋槽或螺线槽，所述螺旋槽或螺线槽用于承受当套筒围绕支撑轴旋转时作用在该套筒上的径向力和轴向力。

通常，采用感应电动机来旋转阳极，该感应电动机具有圆柱形转子和铁定子结构，该圆柱形转子内置于至少部分地由支撑阳极靶的套筒形成的轴中，并且该铁定子结构具有围绕x射线管的细长颈部的铜绕组。旋转阳极组件的转子由定子驱动。X射线管阴极提供聚焦电子束，该聚焦电子束在阳极到阴极真空间隙中被加速并在与阳极撞击时产生x射线。由于在电子束撞击靶时会产生高温，因此有必要以高旋转速度旋转阳极组件。这对轴承和形成阳极结构(即，阳极靶和支撑靶的轴)的材料提出了严格的要求。

液态金属轴承(诸如，x射线管中的螺旋槽轴承)的优点包括由于接触面积增加而具有高负载能力和高传热能力。其他优点包括本领域通常理解的低声学噪声操作。镓、铟或锡合金通常用作轴承结构中的液态金属，因为它们在室温下往往是液体并且在工作温度下具有足够低的蒸气压，以满足x射线管的严格高真空要求。然而，液态金属往往具有高反应性和高腐蚀性。因此，对于与液态金属轴承接触的部件，诸如为了分散在焦点处产生的热量而旋转的阳极组件的轴，需要耐这种腐蚀的基础金属。

因此，与阳极连接的套筒的结构和支撑轴必须能够承受在x射线管内产生的高温和机械应力，并且能够承受液态金属轴承的腐蚀作用。在现有技术的轴承构造中，耐火金属诸如钼或钨可以用作构造套筒或壳体以及其他轴承部件的基础材料。这些材料不仅耐腐蚀和耐高温，而且它们往往是真空兼容的，因此适用于x射线管应用。另外，轴承结构的冷却可以通过使冷却流体流入支撑轴的中心以通过套筒和液态金属轴承流体与从阳极带走的热量热接触来实现。

然而，这些材料具有低可焊性并且难以加工，使得难以在不形成在密封件中能够发生泄漏的表面缺陷的情况下制造这些材料的轴承部件。此外，由于耐火材料的磨耗/磨损性能低，因此即使在加工后不存在这些表面缺陷，也会在管的正常使用过程中发生，从而导致流体泄漏，进而缩短管的使用寿命。

在液态金属/螺旋槽轴承结构的替代构造中，可以使用其他金属(诸如，钢)代替耐火金属来构造套筒和支撑轴。虽然钢具有较低的耐液态金属流体腐蚀性，但还具有与耐火金属相比成本低、可加工性好、磨耗/磨损特性好以及可焊性好等益处。因此，可以更容易地构造和接合这些金属(例如，钢)以形成轴承套筒。

然而，钢的一个显著缺点是其导热性较低和热增长较高，这可能通过以下过程来限制轴承寿命：引起由钢形成的轴承部件变形，并因此改变在轴承组件的旋转和固定部件之间形成的间隙尺寸，从而导致金属与金属接触(即，磨损)，这会降低轴承组件和相关的x射线管的使用寿命。

在试图解决这一问题的一种现有技术中，如美国专利申请公开号2011/0280376中所公开的，其中轴承组件的固定部件形成有各种结构以保持固定部件(轴)和旋转部件(套筒)之间的间隙尺寸。包括在轴内的结构包括：插入件，所述插入件具有与形成轴的材料的其余部分不同的热膨胀特性，其中插入件可以在该轴中膨胀以保持间隙的尺寸；机械或液压活塞，该机械或液压活塞可操作以使轴膨胀以保持间隙的尺寸；以及轴内的结构，所述结构将热量朝套筒和轴上的多个点抽吸，以减少由于在操作期间加热套筒而导致的套筒变形量。

然而，在现有技术解决方案的这些实施方案的每个实施方案中，通过在轴和整个轴承组件的构造内包括附加部件和操作结构，这些结构增加了构造轴承组件的复杂性。此外，附加结构设置在轴承组件的固定部分(即，轴)上，并且仅可操作以调节轴的形状以适应由于在x射线管的操作期间加热套筒而导致的套筒变形。

因此，希望开发一种用于形成x射线管的轴承结构的结构和方法，该结构和方法可以使用低成本材料形成有简化的结构，其形成方式显著地限制该结构内的热梯度的形成，从而使轴承结构的变形最小化。

发明内容

在本公开的一个示例性实施方案中，提供了一种用于x射线管的液态金属或螺旋槽轴承结构以及用于制造该轴承结构的相关方法，其中轴颈轴承套筒在其上形成有多个结构，这些结构用于在轴承组件在x射线管内的操作期间耗散传递到套筒的热量，以使套筒的热变形最小化，从而使轴承组件内的间隙尺寸改变最小化。在套筒内形成的结构减少了在x射线管的操作期间在套筒内形成的热梯度，从而抵消了形成套筒的材料的导热特性。

在本公开的另一个示例性实施方案中，在套筒内形成的结构是设置在套筒的产生最高温度梯度的部分内的狭槽。狭槽能够增加远离套筒的导热性，同时使由于套筒在狭槽之间的一个或多个部分的变形而产生的应力最小化。

在本公开的一个示例性实施方案中，适于与x射线管一起使用的轴承组件包括：轴；可旋转地设置在轴周围的套筒，该套筒包括形成套筒的开口端的底座部分，其中该底座部分包括形成于其中的至少一个狭槽；以及至少部分地安置在底座部分内的推力密封件，该推力密封件具有中心孔，轴延伸穿过该中心孔。

在本公开的另一个示例性实施方案中，适于在x射线管轴承组件内使用的套筒包括：顶盖部分，该顶盖部分形成套筒的封闭端；以及底座部分，该底座部分与顶盖部分接合，该底座部分与封闭端相对并且形成套筒的开口端，其中该底座部分包括形成于其中的至少一个狭槽。

在本公开的方法的一个示例性实施方案中，该方法包括以下步骤：提供由非耐火材料形成的套筒，该套筒具有形成套筒的开口端的底座部分，该底座部分具有形成于其中的多个狭槽；将一定量的液态金属轴承流体置于套筒中；将轴插入套筒的底座部分中；并且将推力密封件围绕轴固定在套筒的底座部分中。

应当理解，提供上面的简要描述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题范围由具体实施方式后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是包括本发明的示例性实施方案的成像系统的框图。

图2是根据本发明的示例性实施方案并且可与图1所示的系统一起使用的x射线管的一部分的横截面视图。

图3是根据本发明的示例性实施方案的x射线管的轴承结构的横截面侧视平面图。

图4是现有技术轴颈轴承套筒的等轴视图。

图4A是沿图4的线4A-4A截取的局部剖开的横截面视图。

图5是根据本发明的一个示例性实施方案的轴颈轴承套筒的等轴视图。

图5A是沿图5的线5A-5A截取的局部剖开的横截面视图。

图6是根据本发明的另一个示例性实施方案的轴颈轴承套筒的等轴视图。

图6A是沿图6的线6A-6A截取的局部剖开的横截面视图。

图7是在图4至图6A的轴颈轴承套筒中检测到的间隙变形的曲线图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施方案的成像系统10的实施方案的框图，该成像系统被设计为获取原始图像数据并处理该图像数据以进行显示和/或分析。本领域的技术人员将理解，本发明的各种实施方案适用于实现x射线管的许多医学成像系统，诸如x射线或乳房x线照相系统。其他成像系统(诸如，获取体积的图像三维数据的计算机断层摄影(CT)系统和数字射线照相(RAD)系统)也受益于本发明。以下对x射线系统10的讨论仅仅是一个这种实现的示例，并不旨在在模态方面进行限制。

如图1所示，成像系统10包括x射线管或源12，其被配置为穿过对象16投射x射线束14。对象16可包括人类受检者、行李件或希望被扫描的其他对象。X射线源12可以是产生x射线14的常规x射线管，该x射线具有范围通常为三十(30)keV至二百(200)keV的能量谱。X射线14穿过对象16，并且在被衰减之后撞击在检测器组件18上。检测器组件18中的每个检测器模块产生模拟电信号，当x射线束穿过对象16时，该模拟电信号表示撞击的x射线束的强度，因此表示被衰减的束。在一个实施方案中，检测器组件18是基于闪烁的检测器组件，然而，也可以设想也可实现直接转换型检测器(例如，CZT检测器等)。

处理器20接收来自检测器18的信号，并生成与被扫描的对象16相对应的图像。计算机22与处理器20通信，以使操作员能够使用操作员控制台24来控制扫描参数并查看所生成的图像。也就是说，操作员控制台24包括某种形式的操作员界面，诸如键盘、鼠标、语音激活控制器或允许操作员控制x射线系统10并在显示单元26上查看来自计算机22的重构图像或其他数据的任何其他合适的输入装置。另外，控制台24允许操作员将所生成的图像存储在存储设备28中，该存储设备可包括硬盘驱动器、软盘、光盘等。操作员还可使用控制台24向计算机22提供命令和指令，用于控制向x射线源12提供功率和定时信号的源控制器30。

图2示出了包括本发明的实施方案的x射线源12的横截面视图。在所示的实施方案中，x射线源12由x射线管40形成，该x射线管包括阳极组件42和阴极组件44。X射线管40由阳极组件42和阴极组件44支撑在包壳或框架46内，该包壳或框架容纳靶或阳极48、轴承组件50和阴极52。框架46限定与环境相比相对低压(例如，真空)的区域30，其中可存在高电压。框架46可定位在填充有冷却介质(诸如，油)的外壳(未示出)内，该冷却介质还可提供高电压绝缘。虽然上文将靶和阳极描述为x射线管40的共同部件，但是靶和阳极可以是替代的x射线管实施方案中的单独部件。

在操作中，电子束54由阴极组件44产生。具体地讲，阴极52经由一系列电引线56接收一个或多个电信号。电信号可以是使阴极52以一个或多个能量并以一个或多个频率发射电子束54的定时/控制信号。电信号还可至少部分地控制阴极52和阳极48之间的电势。阴极52包括中心绝缘壳体58，掩模60从该中心绝缘壳体延伸。掩模60包封电引线56，所述电引线延伸到安装在掩模60末端的阴极杯62。在一些实施方案中，阴极杯62用作静电透镜，其将从热电子丝发射的电子聚焦在阴极杯62内以形成电子束54。

当电子束54的高速电子在从阴极52被导向靶或形成在靶48上焦点表面66时突然减速(经由例如在CT应用的情况下其间六(6)万伏特或更大电势差)时产生x射线64。X射线64通过形成在框架46中的辐射发射通道68朝检测器阵列(诸如，图1的检测器18)发射。

阳极组件42包括转子72和定子(未示出)，该定子位于x射线源40外部并且部分地围绕转子72，用于在操作期间引起阳极48的旋转。靶48由轴承组件50旋转支撑，该轴承组件在旋转时还使靶48围绕中心线70旋转。如图所示，靶48具有大致环形形状(诸如，圆盘状)，并且在其中心具有用于接收轴承组件50的环形开口74。

可将靶48制造成包括许多金属或复合物，诸如钨、钼、铜或在被电极轰击时有助于Bermsstrahlung(即，减速辐射)的任何材料。可将靶或靶48的焦点表面66选择成具有相对高的耐火值，以便承受由撞击靶48的电子产生的热量。此外，阴极组件44和靶48之间的空间可被抽空，以便使与其他原子的电子碰撞最小化并使电势最大化。

为了避免靶48在被电子轰击时过热，转子72围绕中心线70以高速(例如，90Hz至250Hz)旋转靶48。除了靶48在x射线管体积46内旋转之外，在CT应用中，使x射线源40作为整体以通常为1Hz或更快的速率围绕对象(诸如，图1中的成像系统10的对象16)旋转。

可以根据需要将轴承组件50形成诸如有多个合适的滚珠轴承(未示出)，但是在所示的示例性实施方案中其包括液体润滑或自作用轴承，该轴承具有足够的承载能力和可接受的声学噪声水平，以便在图1的成像系统10内操作。如本文所用，术语“自作用”和“自润滑”是指轴承润滑剂由于轴承部件相对运动且不存在外部泵而保持分布在轴承的表面上。

一般来讲，轴承组件50包括固定部分(诸如，中心轴76)和旋转部分(诸如，壳体78，靶48附接到该壳体)。虽然参照图2将中心轴76描述为轴承组件50的固定部分并且将壳体78描述为轴承组件50的旋转部分，但是本发明的实施方案也适用于其中中心轴76是旋转轴而壳体78是固定部件的实施方案。在这种构型中，靶48将随着中心轴76旋转而旋转。

中心轴76可任选地包括腔或冷却剂流动路径80，冷却剂(未示出)(诸如，油)可流过该腔或冷却剂流动路径以冷却轴承组件50。因此，冷却剂使得从x射线源40的靶48产生的热量从其中被提取并且被传递到x射线源40的外部。在跨骑式安装的x射线管构型中，冷却剂流动路径80沿着x射线源40的纵向长度延伸。在替代实施方案中，冷却剂流动路径80可仅延伸穿过x射线源40的一部分，诸如在x射线源40在放置在成像系统中时被悬臂的构型中。

现在参见图3，示出了根据本发明的一个实施方案的轴承组件或结构50的一部分的横截面视图。轴承组件50包括定位在壳体78内的中心轴76，其被配置为支撑阳极(未示出)，诸如图2的靶48。润滑剂84定位在形成在中心轴76和壳体78之间的间隙86中。在本发明的实施方案中，润滑剂84是在轴承组件50的工作温度下以液态存在的金属或金属合金。

在轴承组件或结构50的旋转部件和固定部件之间流动的润滑流体84可包括各种单独的流体以及流体的混合物。例如，可使用多种液态金属和液态金属合金作为润滑流体，诸如铟镓合金。更一般地，可使用在x射线管的真空水平压力下耐蒸发的具有相对低蒸气压的流体。在本发明的上下文中，低蒸气压通常可在1×10^-5托的范围内。换句话讲，希望在真空中稳定的流体用于x射线管系统中，以便在系统的操作期间不会对所建立的真空产生不利影响。在本公开中，作为非限制性示例，润滑剂84可以是镓或镓合金。

在图3所示的实施方案中，轴承组件50的中心轴76是固定部件，而壳体78是被构造成围绕中心轴76旋转的可旋转部件。然而，本领域的技术人员将认识到，本文所述的发明构思适用于替代轴承构型。例如，轴承组件50可替代地包括固定外部部件和旋转中心轴，该旋转中心轴具有附接到其上的靶。又如，轴承组件50可以是“跨骑式”轴承，其被构造成支撑第一液态金属轴承和第二液态金属轴承之间的靶。换句话讲，本发明的实施方案可结合到利用液态润滑轴承来支撑阳极或靶的任何轴承构型中。此类构型可包括固定中心轴和可旋转外部轴，反之亦然。此外，本领域的技术人员将认识到，此类应用不必限于x射线管，而是可应用于在真空中具有旋转部件的任何构型，该旋转部件由液态润滑轴承支撑。因此，本发明适用于具有可旋转部件和固定部件以及其间的液态润滑剂的任何轴承构型，而不管构型或应用如何。

如图3所示，轴承组件50的中心轴76包括推力轴承部分88，该推力轴承部分包括径向突起90，该径向突起从中心轴76延伸并且定位在壳体78的径向腔92中。径向突起90限制套筒78相对于中心轴76的轴向运动，并且如图所示，润滑剂84也包括在径向突起90和壳体78之间。径向突起90不需要限制轴向长度，而是可在轴向长度上延伸以提供部件的额外机械支撑。

在图3所示的本发明的示例性实施方案中，壳体78形成有包括套筒108和推力密封件110的2件构造。在图3、图6和图7所示的套筒的示例性构造中，套筒108由成本低、可加工性好、磨耗/磨损特性好以及可焊性好的材料形成。在本发明的示例性实施方案中，形成套筒108的材料是非耐火金属，诸如铁合金，包括不锈钢、工具碳钢，诸如D2钢等。将套筒108形成为单件所选材料，其中一端具有封闭的圆柱形顶盖部分112，相对端具有开口的底座部分114。在所示的示例性实施方案中，底座部分114任选地与顶盖部分112一体形成，以形成套筒108的整体结构，轴76和推力密封件110可以在该整体结构内接合，诸如名称为“WeldedSpiral Groove BearingAssembly”的美国专利申请公开号US2016/0133431中所公开的，该专利的全部内容以引用方式明确并入本文。

由于沿着轴承的各个表面的槽的图案化，轴承组件或结构50可被称为螺旋槽轴承(SGB)。在一些示例中，螺旋槽可由对数螺旋形状形成。螺旋槽轴承也可等同地称为流体动力轴承和液体轴承。在此类螺旋槽轴承中，容纳液体润滑剂84的方式可分为两种通用方法。第一种方法包括在轴承的端部附近提供物理屏障，其中轴密封件将被置于其他应用中。在x射线管内部存在真空的情况下，橡胶或其他类型的轴密封件可不正常运行，快速降解，和/或破坏x射线管内的压力。出于类似的原因，由于X射线润滑油中的真空，O型环、油脂或用于辅助两个部件之间的旋转润滑的其他常规手段可能是不可取的。蒸气压比液态金属低的油脂和其他润滑剂可能蒸发并破坏真空。在一些示例中，不同形状和尺寸的物理壁可以不同角度放置以捕获润滑剂从而减少通过轴承的渗漏。

第二种通用方法包括利用润滑剂的毛细力，其中两个相对的轴承表面之间的小间隙润湿流体以将流体保持在间隙内。换句话讲，表面的抗润湿性(通过纹理化、涂覆或这两者)有助于防止润滑剂在小间隙之间流动。在一些示例中，表面被涂覆和/或纹理化以更润湿，使得润滑剂附着在小间隙中以减少润滑剂移动通过间隙。在其他示例中，表面被涂覆和/或纹理化以更抗润湿，使得润滑剂被推离轴承组件端部附近的小间隙。在这种情况下，小间隙可在15微米至50微米的范围内。

x射线管系统中的液体轴承(诸如图2和图3的轴承组件50)的操作可至少部分地取决于承载能力和流体泵送力之间的折衷。在一些示例中，承载能力和流体泵送力成反比，并且与轴承槽的几何形状正相关。例如，考虑到液体轴承的基本上恒定的旋转速度，较深的槽可提供较高的泵送力，而轴和套筒之间增大的间隙可降低轴承的承载能力。可利用泵送力来容纳润滑流体，并且可将抗润湿涂层施加到密封表面以进一步帮助容纳润滑流体。

轴承表面(诸如轴和套筒)之间的润滑流体相对于彼此旋转。因此，润滑流体以多种方式移动，包括但不限于剪切、楔入和挤压，从而产生压力来提升轴和套筒并使其彼此分离。这种效果使液体轴承起作用并在轴和套筒之间提供低摩擦运动。换句话讲，润滑流体的剪切将能量施加到流体中，该能量迫使流体泵送，其中泵送作用进入轴和套筒之间的间隙是液体轴承起作用的方式。从表面向流体的能量传递能够实现轴承功能。在应用中，在x射线管的背景下，一些轴承表面和润滑液之间的润湿允许剪切以将能量冲击到流体。然而，一些轴承表面和润滑流体之间的抗润湿允许减小轴承表面之间的摩擦，从而降低轴承组件的工作温度。

现在参见图4，在现有技术的轴颈轴承套筒构造中，套筒108包括螺栓接合凸缘120，该螺栓接合凸缘形成为底座部分114的一部分，并通过周边/圆周凹口122与底座部分114的其余部分间隔开。使用合适的螺栓(未示出)或其他紧固件将靶48固定到凸缘120，使得在x射线管12的操作期间，热量从靶48通过套筒螺栓接合凸缘120和套筒108的底座部分114传递。通过使冷却剂与底座部分114和螺栓接合凸缘120热接触，通过轴76内的冷却剂流动路径80内的冷却剂的对流来去除该热量。由于形成套管108的材料(诸如D2钢)的特性，在螺栓接合凸缘120附近的套筒108内形成热梯度124。该热梯度加热并引起套筒108的结构变形，导致套筒108和轴76之间的轴承间隙86发生变化，如图7所示。间隙86的宽度的该最大变化为10μm，间隙86的尺寸在30μm至120μm之间。间隙86在沿着从封闭端112测量的套筒108的轴线的约65mm处的宽度增加基本上缩短了轴承套筒108，导致轴76和套筒108之间的金属与金属接触，从而导致轴承组件50过早磨损和失效。产生间隙86宽度变化的机制主要是热引起的环向变形，其中套筒108的较高温度外径126打开/向上偏转套筒108的较低温度内径128。

现在参见图5所示的示例性实施方案，为了解决该问题，通过形成多个等距间隔的狭槽130来修改套筒108。在该示例性实施方案中，狭槽130在已形成的套筒108内机械加工成具有约3mm至5mm之间的宽度，并且围绕套筒108的圆周彼此等距地间隔开。狭槽130的具体位置可以变化，但是在图5至图5A的示例性实施方案中，狭槽130形成为径向向内延伸到凸缘120中，并且任选地部分延伸到顶盖部分112中，以将凸缘120形成为多个瓣片或部分132。部分132各自包括用于将靶48固定到相应部分132的螺栓孔134。狭槽130相对于套筒108轴向定向，并且通过允许在凸缘120内形成的热梯度使凸缘120内的各个部分132变形而不是使套筒108的顶盖部分112变形来减小热梯度引起的环向应变。各个部分132的偏转吸收了一些应变能量，并减少了“热”外径126拉开“冷”内径128的量。狭槽130的几何形状的尺寸/形状被设计成最小化由于部分132的变形而在凸缘120中产生的应力，同时也最小化凸缘120的总导热面积的损失。

通过测量冷(例如，在启动时)和热(例如，在测试装置的最大能力稳态热条件下运行)轴承套筒108在机架旋转期间在静止轴76上着陆的速度来进行测试，以确定由狭槽130的存在所提供的改善。如下表1所示，冷轴承套筒与热轴承套筒108在轴76上着陆速度的增量/差值对于没有狭槽130的套筒108为57Hz，而对于包括狭槽130的套筒108为12Hz。

表1：机架着陆速度测试结果

这些结果清楚地说明，由于旋转套筒108落在轴76上的速度大大降低，套筒108在操作期间的变形由于狭槽130的存在而显著减小，这提供了套筒108变形减小的证据。此外，在查看图7所示的间隙86的宽度的最大变化的位置和量的结果时，与没有狭槽130的套筒108的最大间隙变化相比，狭槽130的存在将最大间隙变化减小了30％，即从10μm减小到7μm。

甚至为了进一步减少套筒变形，在图6至图6A所示的示例性实施方案中，套筒108形成有狭槽140，该狭槽具有可通过套筒108的增材制造产生的几何形状。增材制造工艺使得狭槽140能够在相邻部分132之间以最小宽度形成，例如在1mm至3mm之间的宽度，以减少从凸缘120移除以形成狭槽140的材料量，从而保持通过凸缘120/部分132的最大导热性。此外，套筒108的增材制造使得狭槽140能够以优化的形状/轮廓形成，以相对于没有狭槽140形成的现有技术套筒108，进一步将最大间隙变化减少约50％，即从10μm减少到约4.8μm。在套筒108中形成的狭槽140还可包括在狭槽140内的半径142，例如大约几毫米的半径142，这是不可能通过机械加工形成的，并且与图5所示的包括如使用结构FEA模型计算的机械加工的狭槽130的套筒108相比，由于部分132的变形而在凸缘120中产生的应力降低了大约30％。

关于所示出的示例性实施方案和本公开的其他实施方案，形成有狭槽130、140的套筒108和结合有套筒108的轴承组件50提供了通过最小化套筒变形减少由非耐火金属(诸如D2钢)以及其他材料形成的x射线管轴承中的轴承变形的益处。因此，套筒108和轴承50的变形的减小通过减少轴承50中的过早磨损而增加了套筒108和轴承50的使用寿命，无论是在悬臂式还是跨骑式轴承构造中形成。此外，具有狭槽130、140的套筒108的构造不需要构造较大的轴承组件50来适应变形和增加的磨损，这将增加管功率密度并降低轴承组件50内的摩擦。与更昂贵的耐火材料相比，这些优点为使用非耐火金属构造轴承50和套筒108提供了显著的成本降低，并且避免了构造更大、更昂贵的轴承来解决变形问题的成本。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种适于与x射线管一起使用的轴承组件，所述组件包括：

a)轴；

b)可旋转地设置在所述轴周围的套筒，所述套筒包括形成所述套筒的开口端的底座部分，其中所述底座部分包括形成于其中的至少一个轴向狭槽；以及

c)推力密封件，所述推力密封件至少部分地安置在所述底座部分内，所述推力密封件具有中心孔，所述轴延伸穿过所述中心孔。

2.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述底座部分包括接合凸缘，并且其中所述至少一个轴向狭槽设置在所述接合凸缘内。

3.根据权利要求2所述的轴承组件，其中所述接合凸缘通过周边凹口与所述底座部分的其余部分分开。

4.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述套筒还包括形成所述套筒的封闭端的顶盖部分，并且所述顶盖部分和所述底座部分彼此一体形成为一体结构。

5.根据权利要求4所述的轴承组件，其中所述至少一个轴向狭槽从所述底座部分延伸到所述顶盖部分中。

6.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述至少一个轴向狭槽径向向内延伸到所述底座部分中。

7.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述至少一个轴向狭槽具有介于1mm至5mm之间的宽度。

8.一种适于与x射线管一起使用的轴承组件，所述组件包括：

a)轴；

b)可旋转地设置在所述轴周围的套筒，所述套筒包括形成所述套筒的开口端的底座部分，其中所述底座部分包括形成于所述底座部分中的多个狭槽，所述多个狭槽径向向内延伸到所述底座部分中并且围绕所述底座部分的周边彼此等距地间隔开；以及

c)推力密封件，所述推力密封件至少部分地安置在所述底座部分内，所述推力密封件具有中心孔，所述轴延伸穿过所述中心孔。

9.一种适于在x射线管轴承组件内使用的套筒，所述套筒包括：

a)顶盖部分，所述顶盖部分形成所述套筒的封闭端；以及

b)底座部分，所述底座部分与所述顶盖部分接合，所述底座部分与所述封闭端相对并且形成所述套筒的开口端，其中所述底座部分包括形成于其中的至少一个轴向狭槽。

10.一种用于形成用于x射线管中的轴承组件的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供由非耐火材料形成的套筒，所述套筒具有形成所述套筒的开口端的底座部分，所述底座部分具有形成于其中的多个轴向狭槽；

b)将一定量的液态金属轴承流体置于所述套筒中；

c)将轴插入所述套筒的所述底座部分中；以及

d)将推力密封件固定在所述轴周围的所述套筒的所述底座部分中。

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