CN1144889A - 以液态金属填充轴承间隙的滑动轴承 - Google Patents

以液态金属填充轴承间隙的滑动轴承 Download PDF

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Abstract

一种用液态金属(20)填充轴承间隙的滑动轴承，它具有两个带有与液态金属(20)毗邻的面(21至24)的滑动轴承部件(8、9、10)，这些面(21至24)又相互毗邻并构成使轴承间隙与周围空间连通的缝隙。这些平面(21至24)中的至少一个在其与液态金属毗连区具有对液态金属(20)起润湿剂作用的材料层(25至28)。

Description

以液态金属填充轴承 间隙的滑动轴承
本发明涉及一种以液态金属填充轴承间隙的滑动轴承，它具有两个带有与液态金属相邻接的面的滑动轴承部件，其与液态金属相邻接的面相互毗邻并同时构成使轴承间隙与周围空间相连通的缝隙。
以液态金属填充轴承间隙的滑动轴承，简称为液态金属滑动轴承，例如在X射线管中被用来支承旋转阳极，并且在这种场合下通常被设在X射线管的真空罩内(参见：DE 2 852 908 A1或EP 0 479197 A1)。作为液态金属一般采用镓、铟或锡的合金，它们在室温即为液态。这些种类的合金为高活性物质，因此不希望液态金属滑动轴承遗失其液态金属，在用于X射线管中时尤其是这样，因为当液态金属小液滴离开阳极区时，它会损害X射线管的高压强度。
在EP-0 373 705 A2所公开的旋转阳极X射线管中，一个安装在旋转阳极上的并随该阳极旋转的转子的和一个固定的支座的相互对置的面上具有对液态金属起润湿剂作用的、并与液态金属反应结合的材料层、即金层，以避免从支承旋转阳极的液态金属滑动轴承中溢出的液态金属小液滴离开阳极区。
为避免液态金属从两个相互毗邻的滑动轴承部件间的缝隙中溢出，在EP 0 141 476 A1所公开的液态金属滑动轴承中，在所述的平面上设有对液态金属起抗润湿剂作用的氧化钛涂层。该涂层虽然能有效避免液态金属从轴承间隙溢出，但存在这样的危险，即气体进入被填充的液态金属滑动轴承内，这将形成有害的气泡。对为X射线管所设置的液态金属滑动轴承而言，只要X射线管的真空罩没有抽空，就一直存在这种危险。
本发明的目的在于提供一种前言部分所述类型的滑动轴承，使气体进入的危险得以避免。
按照本发明，上述目的是通过一种用液态金属填充轴承间隙的滑动轴承来达到的，它具有两个带有一个与液态金属相邻接的面的滑动轴承部件，其与液态金属相邻接的面相互毗邻并同时构成使轴承间隙与周围空间连通的缝隙，其中这些面中的至少一个在其与液态金属毗连的区域内带有对液态金属起润湿剂作用的材料层。在本发明的液态金属滑动轴承中，也有意通过润湿剂层来实现缝隙的一部分的润湿和填充。通过毛细力而保留在缝隙中的液态金属可以说起到了密封缝隙的密封装置的作用。
另外“邻接”的概念不应理解为各平面的润湿剂涂层区必须直接与轴承间隙邻接，相反在二者之间可以有一间隙或间隔。重要之处仅在于，带有润湿剂涂层的区域沿缝隙的整个长度伸展或对圆环型缝隙而言沿间隙的整个周长伸展并因此形成一连贯的阻碍气体进入的屏障。另外，与缝隙的长度或周长不同，应把缝隙的宽度理解为缝隙的起始端和终端之间的间隔。应把缝隙的厚度理解为限定缝隙的面之间的间隔。
如果按照本发明的另一实施形式，选定一种与液态金属反应结合的材料，如以镓合金为液态金属时选用含金、铜、镍材料组中的至少一种材料为润湿剂，则其气密性可被进一步改善，因为可以说起密封装置作用的液态金属会更加牢固地被固定在原有位置上。
尽管缝隙区内存在润湿剂，为确保无液态金属从缝隙中溢出，这些面中的至少一个在与缝隙的润湿剂材料涂层区相接的区域内应带有对液态金属起抗润湿剂作用的材料层。
在采用镓合金作为液态金属时，可选用金属氧化物、尤其是氧化铝或氧化钛作抗润湿剂。而碳也适合用作抗润湿剂，尤其是当碳至少在涂层前为玻璃碳时。名称为“sigradur”的玻璃碳是商业上可买到的。其它适合的抗润湿剂材料是硅化合物，如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明，附图中：
图1为旋转阳极式X射线管的纵向局部剖视图，该X射线管带有按本发明的滑动轴承部件组合而成的、用于旋转阳极的液态金属滑动轴承；
图2和图3为图1中II和III的局部放大图。
图1示出了一种旋转阳极式X射线管，它具有一个旋转阳极，该旋转阳极被安置在一真空瓶2内。另外真空瓶2还包含一个阴极3、它在阴极杯4内含有一个在图1中看不到的螺旋灯丝。
旋转阳极1具有一阳极圆盘5，它被牢固地安装在支承轴6的一端。为保证可旋转地支承旋转阳极1，设置一个用7表示的液态金属滑动轴承，它由多个滑动轴承部件组合而成，其中之一是支承轴6。其它的滑动轴承部件还有圆筒8、底板9和盖板10。
圆筒8、底板9和带有孔的盖板10是这样被相互拧紧的(仅示出几个螺钉的中心线)，使穿过盖板10的孔的支承轴6的加粗的一端被装在圆筒8的孔内。由此，底板9的平的内侧、圆筒8的空心圆柱状孔壁和盖板10的圆环形的平的内侧构成第一支承面11、12和13。支承轴6另一端上的平的圆形端面、支承轴6加粗段的圆柱形外侧面和支承轴6向加粗段过渡的凸缘处的圆环形上端面构成第二支承面14、15和16。
在支承面11至13为一方和支承面14至16为另一方之间有一在图1中看不到的、用液态金属、如镓、铟或锡合金填充的轴承间隙。
为使旋转阳极1能够旋转，设有一电动机，它作为转子17具有一用导电材料制成的罐状构件，该罐状构件与圆筒8的带盖板10的一端交叠在一起。示意出的定子18在转子17区域内设置在真空瓶的外壁上并与转子17组成一鼠笼式电动机，它在供给相应电流的同时使旋转阳极1旋转。
滑动轴承部件，即支承轴6、圆筒8、底板9和盖板10由钼、钨、钽、铼等金属之一、一种至少含有这些金属之一的合金、优质钢或陶瓷构成。滑动轴承部件最好由钼或含钼合金构成，并且考虑了这些材料的真空适用性。
如从图2和3所见到的，滑动轴承部件8、9和10的所有限定了使轴承间隙与周围相连的毛细缝隙的面21和22及23和24，在其与液态金属20相毗连的区域内带有对液态金属20起润湿剂作用的材料层25和26及27和28，否则所有的这些面21和22及23和24会直接接触。因此液态金属进入滑动轴承部件8、9和10之间处于面21至24区内的毛细缝隙内并借助毛细力停留在那里。在毛细缝隙内的液态金属在真空瓶抽真空之前作为密封可避免气体进入轴承间隙。
如果采用一种能与液态金属反应结合的材料如采用金、铜或镍或一种含有至少上述一种成分的材料作为润湿剂，则其气密性会被进一步改善，因为液态金属在与涂层25至28的交界处因形成合金而被更加牢固地固定在毛细缝隙中。
在图1至3所示的实施例中，为使滑动轴承部件8和9或8和10相互相对地中心对齐，面21至24分别由筒状面21a至24a和圆环面21b至24b组合而成。
在图1至3所示的实施例中，润湿剂涂层25至28仅限制在筒状面部分21a至24a上。如果需要的话，单个或所有的涂层25至28也可以延至圆环形平面21b至24b。
在图1至3所示的实施例中，筒状面21a至24a分别由各自的涂层25至28完全覆盖。如果面21a至24a有足够的宽度，单个或所有的面21a至24a也可以仅在宽度的一部分上带有涂层25至28。
但重要的是，各涂层25至28连续地沿各面21至24的总长、即总周长上伸展，使进入毛细缝隙的液态金属20能形成一个连贯的密封。
在某些情况下也可以按图2和3中未示出的方式仅面21或22之一及23或24之一带有对液态金属20起润湿作用的材料层。
为使毛细缝隙中的液态金属20更难从轴承中溢出，在面21至24上与有润湿剂涂层并因此由液态金属20润湿的区域相连的区域内分别带有对液态金属20起抗润湿剂作用的材料层29至32。因此实际上液态金属是不可能从毛细缝隙中溢出的，因为液态金属不能润湿层29至32。
层29至32的材料为一种金属氧化物、碳、二氧化硅或氮化硅。
在图1至3所示的实施例中，环形面21b至24b分别由层29至32完全覆盖。如果面21b至24b有足够的亮度，则单一或所有面21b至24b仅在宽度的一部分上带有各自的层29至32。
在图1至3所示的实施例中，层25和29、26和30、27和31以及28和32基本上各自相互毗连。不过，在多个或所有相邻层25和29、26和30、27和31及28和32之间也可存在间隔，如果由于制造工艺方面的原因这种实施形式更有利的话。
按图2和3未示出的方式，仅有面21或22中的一个面及23或24中的一个面带有对液态金属20起抗润湿剂作用的材料层或许也可以。
另外，支承面11至16可按已分开的，图中未示出的方式特别带有螺旋形开槽，由此来避免液态金属20从轴承间隙内溢出。
为更明显易见，图1和图2中涂层25至3 2的厚度被放大示出。其真实厚度只要能保证获得密封层25至32就够了。

Claims (6)

1、一种以液态金属(20)填充轴承间隙的滑动轴承，其具有两个带与液态金属(20)毗连面(21至24)的滑动轴承部件(8、9、10)，这些面相互毗邻并构成使轴承间隙与周围空间连通的缝隙，其中，这些面(21至24)中的至少一个在其与液态金属(20)毗连的区域内带有对液态金属(20)起润湿剂作用的材料层(25至28)。
2、按权利要求1所述的滑动轴承，其中，起润湿剂作用的材料为能与液态金属反应结合的材料。
3、按权利要求2所述的滑动轴承，其中，起润湿剂作用的材料含有金、铜、镍中的至少一种。
4、按权利要求1至3中任一项所述的滑动轴承，其中，面(21至24)中的至少一个在其缝隙内与带有起润湿剂作用的材料层区域相连的区域内具有对液态金属(20)起抗润湿剂作用的材料层(29至32)。
5、具有如权利要求1至4中任一项所述的、用于支承旋转阳极(1)的液态金属滑动轴承(7)的旋转阳极式X射线管。
6、如权利要求1至4中任一项所述的、用于支承旋转阳极式X射线管的旋转阳极(1)的滑动轴承的用途。
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