CN1144888A - 液体金属滑动轴承 - Google Patents

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Abstract

一种液体金属滑动轴承，它具有一个旋转的和一个固定的轴承部件(8及6)，在二者之间存在一由液体金属填充的轴承间隙。其中，旋转的轴承部件(8)在与轴承间隙相连处具有至少一个环槽(14、19)，它设置成这样的形式，即可能存在于环槽(14、19)内的液体金属在轴承运转时通过离心力作用而停留在环槽(14、19)内。

Description

液体金属滑动轴承
本发明涉及一种液体金属滑动轴承，它具有一个旋转的和一个固定的轴承部件，在这两个轴承部件之间是一个由液体金属填充的轴承间隙。
如果这种液体金属滑动轴承遗失其液体金属，这是所不希望的，因为大多数液体金属为高活性物质。作为液体金属一般采用镓、铟或锡的合金，它们在室温下即成液态。液体金属滑动轴承例如在X射线管中被用来支承旋转阳极(参见例如DE 2 852 908 A1、EP0 479 197 A1或US-PS 5 195 119)并且通常被容纳在X射线管的真空罩内。正是在X射线管的这种场合下，从液体金属滑动轴承流出的液体金属尤其有害，因为液体金属小液滴如果脱离阳极区，它将对X射线管的高压强度造成损害。
在EP 0 37 3 705 A2所公开的带有由液体金属滑动轴承支撑的旋转阳极的X射线管中，设有一个用来驱动旋转阳极的电动机转子及一个用来夹持固定的轴承部件的带有可与液体金属反应化合的材料、即金涂层的支撑体，由此降低从液体金属滑动轴承流出的液体金属离开阳极并损害X射线管的高压强度的危险。
本发明的目的在于：对前面所述类型的液体金属滑动轴承这样来设计，使得可更进一步降低从液体金属滑动轴承流出的液体金属离开旋转阳极的危险。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种具有一个旋转的轴承部件和一个固定的轴承部件的液体金属滑动轴承，在两轴承部件之间存在有一个用液体金属填充的轴承间隙，其与轴承间隙相连接的转动轴承部件具有至少一个环槽，它应设置成这样的形式，即可能从轴承间隙流出的液体金属到达环槽，并且在轴承运转时环槽内的液体金属通过离心力作用而保持在环槽内。所说的环槽与轴承间隙相连应理解为，可能从轴承间隙流出的液体金属在其溶解和离开阳极之前可沿构件表面泄漏到环槽。只要旋转阳极旋转，那么可能流出的液体金属就会通过离心力作用而保持在环槽内。
为确保旋转阳极不旋转时液体金属也能留在环槽内，作为本发明的一种实施形式提出，环槽或者说至少环槽表面的一部分，应带有金属涂层，它可与液体金属反应化合。如果液体金属为含有镓、和/或铟和/或锡的合金，则环槽采用含有金和/或铜和/或镍的金属涂层。
如果本发明的液体金属滑动轴承在带有旋转阳极的X射线管中用于旋转地支撑旋转阳极，其中，旋转阳极同旋转的轴承部件和为驱动旋转阳极而设置的电动机的管状转子相连，那么，作为本发明的实施形式提出，该转子在其内侧具有至少一个环槽，该环槽或为与轴承间隙相连的环槽或为附加的环槽。
最后，作为本发明的一种变化形式提出，转子在其内侧具有至少一个环槽，该环槽或为设计成与轴承间隙相连的环槽，或为一个附加的环槽。
按照本发明具有优点的实施形式，转子在其外侧具有可与液体金属反应化合的材料。假如液体金属真的到达转子的外侧，它会在此处被化合，并避免其脱离阳极区。
下面结合附图对本发明的一实施例作进一步的描述，附图中：
图1为带有用于支撑旋转阳极的本发明液态金属滑动轴承的旋转阳极式X射线管的纵向局部剖示图；
图2为液体金属滑动轴承放大的截面图；
图3为与图2中类似的另一种符合本发明的液体金属滑动轴承。
图1所示的旋转阳极X射线管具有一个设置在一个真空瓶2内的旋转阳极1。另外真空瓶2还以已公开的方式包含一个阴极3，该阴极含有一个图1中不明显的在阴极杯4内的螺旋灯丝。
为实现对旋转阳极1的可旋转支撑，设有一个以7表示其总体的液体金属滑动轴承，它作为内滑动轴承部件具有一个与真空瓶紧密相连的支撑轴6。紧贴外侧旋转的滑动轴承部件8上牢固地装有旋转阳极1的阳极盘5。
如从图2可见，支撑轴6设计成带凸缘(轴环)，因此在由两部分8a和8b组成的外侧滑动轴承部件和支撑轴6之间具有两个筒状支撑面对9和10用来传递作用于旋转阳极1中轴M的径向力和两个圆环形支撑面对11和12用来传递作用于中轴M的轴向力。
在支撑轴6和外侧滑动轴承部件8之间的轴承间隙以图2未示出的方式由液体金属填充。所谓液体金属就是一种在室温下即为液态的金属。
在轴承面区域内可按公开的方式设有螺纹形凹槽，其定向应这样选择，即当滑动轴承运转时，该定向将发挥促进作用，使液体金属停留在轴承内。例如在图1和2所示的实施例中，属于支撑轴6的支撑面10在两个分别在整个支撑轴6圆周上延伸的环形区域内具有V字形凹槽。为描述这一区域，在图1和2中各示出一V字形凹槽。
在外侧的滑动轴承部件8上，借助螺钉在图1和图2中仅示出了用21表示的一些螺钉的中心线，安装有一个带有一个孔的密封圈13，支撑轴6穿过该密封圈。孔的筒状壁带有一个环槽14，该环槽被设置成与图2中用15所示的轴承间隙的一端相连。
借助用来将密封圈1 3固定在外侧滑动轴承部件8上的相同螺钉，也使为驱动旋转阳极1而设置的电动机转子17与外侧滑动轴承部件8连在一起。转子17与简图示出的定子18共同起作用，该定子在转子17的区域内设置在真空瓶2的外壳上并与该真空瓶构成一个鼠笼式电动机，该电机在提供相应电流的同时使旋转阳极1旋转。
因为环槽14如所述设置在旋转的密封圈13的筒状孔壁内，从轴承间隙溢出的液体金属可能沿密封圈13的孔壁，或者说沿支撑轴6的外表面“泄漏到”环槽14内，并且在轴承运转时通过离心力作用而停留在此。
为使液体金属在液体金属滑动轴承停转状态下也能停留在环槽14内，该环槽具有图2中用数字16表示的能与液体金属反应、即通过形成合金或化合物而结合的材料的涂层。
另外，转子17具有一个由铁磁材料制成的圆筒形内侧部件17a和一个紧密贴在其上的同样是圆筒形的由非磁性、电良导体材料制成的外侧部件17b。该内侧和外侧部件被固定在一个圆环形凸缘17c上。在它的内侧，即在内侧部件17a的筒形内侧区内，转子17具有一些环槽19，当环槽14的储存作用被用尽时在密封圈13和支撑轴6之间溢出的液体金属可收集在这些环槽19中。液体金属在转子17的内侧面上沿凸缘17c和内侧部件17a泄漏到环槽19内，并在X射线管旋转时通过离心力作用而停留在环槽19内。当X射线管处于静止状态时，一些位于环槽19内的液体金属也会停留在此，因为环槽19具有用数字20表示的与液体金属反应结合的材料的涂层。
对于液体金属采用含镓、和/或铟、和/或锡的合金的场合，适合于环槽14和19涂层16和20的材料为含有金和/或铜和/或镍的材料。
如果涂层由金组成，则它可由溅射来涂上。如果涂层由铜或镍组成，该涂层可由电渡来涂上。
如果构成转子17的外侧部件17b的非磁性和电良导体材料也适合与采用的液体金属反应化合，这尤其适宜。假如液体金属小液滴实际上没有聚集到环槽14和19内，那么这些小液滴将被外侧部件17b的材料化合。如果作为液体金属采用的是含镓和/或铟和/或锡的合金，尤其是铜适合用作外侧部件17b的材料。如果外侧部件17b的材料本身不适合与液体金属反应化合，可在外侧部件17b上涂一层适合的涂层。
图3所示的实施例与前面所述的区别在于，铁磁性的内侧部件17a紧密地与支撑轴6相连。凹槽19因此被设在旋转的外侧部件17b内。如果外侧部件17b由铜或其它一种非磁性的、具有良好导电特性的、能与液体金属反应化合的材料制成，槽20的涂层就不必要设了。
在所描述的实施例中，带有环槽的面为筒形面。属本发明范畴，也可采用其它形状的带环槽面，只要确保液体金属通过离心力作用而停留在环槽内。
在所述实施例中，环槽各具有一矩形截面，属本发明范畴，也可采用其它截面形式，只要确保液体金属通过离心力作用而停留在环槽内。
在上文中以X射线管为例对本发明作了说明，不过，本发明所提出的液体金属滑动轴承不限于仅在X射线管中应用。

Claims (6)

1、一种液体金属滑动轴承，它具有一个旋转的和一个固定的轴承部件(8和6)，在二者之间是一个由液体金属填充的轴承间隙，其特征在于，旋转轴承部件(8)在与轴承间隙相连处具有至少一个环槽(14、19)，它们被设置成这样的形式，即可能从轴承间隙溢出的液体金属到达环槽内，并且在轴承旋转时，环槽内的液体金属通过离心力作用而停留在环槽(14、19)内。
2、按照权利要求1所述的液体金属滑动轴承，其特征在于，环槽(14、19)带有能与液体金属反应化合的材料涂层。
3、按照权利要求1或2所述的液体金属滑动轴承，其特征在于，液体金属为含有镓和/或铟和/或锡的合金，并且其环槽(14、19)带有含有金和/或铜和/或镍的材料的涂层。
4、带有一借助按照权利要求1至3中任一项所述的一个液体金属滑动轴承(7)来支撑其旋转阳极(1)的X射线管，其中旋转阳极(1)与旋转的轴承部件(8)和为驱动旋转阳极(1)而设置的电动机的筒状转子(17)相连接，并且该转子(17)在其内侧具有至少一个环槽(19)。
5、按照权利要求4所述的X射线管，其液体金属滑动轴承(7)具有一个与旋转的轴承部件(8)相连接的密封圈(13)，该密封圈带有一个环槽(14)，它的直径小于在转子(17)内侧设置的环槽(19)的直径。
6、按照权利要求4或5所述的X射线管，它的转子(17)在其外侧具有可与液体金属反应化合的材料。
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