CN114975046A - 用于减少滞留气体的x射线管液态金属轴承结构 - Google Patents

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Abstract

本发明题为用于减少滞留气体的X射线管液态金属轴承结构。提供了一种用于X射线管的轴承结构，该轴承结构包括轴颈轴承轴，该轴颈轴承轴具有包裹于轴承套筒内的径向突出推力轴承，该轴颈轴承轴和该轴承套筒中的一者相对于另一者旋转。固定部件(例如，轴颈轴承和/或推力轴承)包括形成于其中的至少一个通气槽，该至少一个通气槽提高了轴颈轴承结构的能力，以使得由液态金属滞留在轴承组件内的气体能够通过该通气槽逸出到X射线管的外部。通过在轴颈轴承或推力轴承中的至少一者中添加尺寸足够的策略性定位通道或通气槽，显著减小了在液态金属与轴承部件中的通气槽之间创建的密封件所抵抗的压力，从而允许气体逸出以避免对X射线管的操作造成不利影响，同时维持轴承组件的负载承载能力。

Description

用于减少滞留气体的X射线管液态金属轴承结构
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射线管中所用的轴承的组装结构和组装方法。
X射线系统(包括计算机断层摄影(CT)成像系统)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，对象定位在其上的成像台可位于X射线管与检测器之间。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。然后检测器生成数据，并且系统将该数据转换成图像，该图像可以用于评估对象的内部结构。该对象可包括但不限于医学成像规程中的患者和无生命对象，例如X射线扫描仪或CT扫描仪中的包裹中的无生命对象。
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，人字形槽或螺旋槽轴承(SGB)结构，也称为流体动力轴承)支撑，该轴承结构形成有设置在套筒内的轴，阳极靶附接到该套筒并且围绕该轴旋转。螺旋槽轴承结构还包括位于轴和/或套筒的各个表面上的槽(诸如螺旋槽或螺线槽)，该槽用于承受当套筒围绕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定子，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，该定子具有包围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，该聚焦电子束在阴极到阳极真空间隙中被加速并在与阳极靶撞击时产生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、铟或锡合金等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，在轴承的制造过程期间，少量气体可被滞留在轴承结构内。由于X射线管的内部被构造成在其中产生高真空环境以最佳地操作X射线管以生成X射线，因此X射线管内即使存在少量气体也是非常不可取的。虽然用于构造轴承的液态金属可允许该气体通过轴承部件之间的液态金属体积逸出，但是液态金属轴承的构造的某些方面不容易允许这种情况发生。例如，由于轴承中所用的液态金属的高表面张力，因此液态金属与轴承表面的粘附会在液态金属与轴承部件之间产生高压密封，即，高达20psi，这通常超过被滞留在轴承内的气体的压力，从而将气体保持在轴承内。此外，轴承结构的部件(例如，槽)的构造可包括纹理化区域，该纹理化区域可操作以将液态金属保持在适当位置以用作轴承流体，从而进一步增强密封并防止气体通过液态金属逸出。由液态金属和轴承结构形成的这些密封以及其将气体保持在轴颈轴承结构内的能力进一步通过各种润湿表面和非润湿涂层增加，该非润湿涂层被施加到轴颈轴承部件的表面的区域，以帮助将液态金属保持在期望促进轴颈轴承部件相对于彼此旋转的地方。
因此，虽然轴颈轴承部件和设置在各部件之间的液态金属的结构能操作用于有效地使套筒能够相对于轴旋转，但轴承将大量的滞留气体保持设置在轴承结构内，从而不利地影响包括轴颈轴承的X射线管的操作，包括但不限于X射线管的故障。
因此，期望开发一种用于形成和操作X射线管的液态金属轴承结构的结构和方法，以显著改善被滞留在组装轴承中的气体从液态金属轴承结构的转移或逸出，以使气体对X射线管的操作的不利影响最小化。
发明内容
在本公开中，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轴承结构的相关联过程，该轴承结构由轴组成，该轴具有轴颈轴承和包裹于轴承壳体或套筒内的径向突出推力轴承。该套筒包括推力密封件，该推力密封件围绕推力轴承与套筒接合，以便维持围绕轴颈轴承轴形成于套筒内的旋转液态金属密封件的同轴性。该推力密封件围绕轴颈轴承轴上的推力轴承与套筒的接合使得液态金属能够保持在轴颈轴承轴与套筒之间，以使得套筒能够在X射线管的操作期间围绕轴颈轴承轴自由旋转。
轴颈轴承和推力轴承中的一者或两者的结构包括形成于其中的至少一个通气槽，该至少一个通气槽提高了轴颈轴承结构的能力，以使得由液态金属滞留在轴承组件内的气体能够通过该通气槽逸出到X射线管的外部。通过在轴颈轴承或推力轴承中的至少一者中添加尺寸足够的策略性定位通道或通气槽，显著减小了在液态金属与轴承部件中的通气槽之间创建的密封件所抵抗的压力，同时维持轴承组件的负载承载能力。因此，液态金属对轴颈轴承轴和推力轴承的毛细润湿所包含的气体的压力水平可超过通气槽中密封件的压力，从而允许气体沿着通气槽逸出管而不会不利地影响轴承性能。
在本发明的一个示例性实施方案中，用于X射线管的轴承组件包括：轴；套筒，该套筒围绕该轴设置，其中轴和套筒中的一者能够关于另一者旋转以形成旋转部件和固定部件；润滑流体，该润滑流体设置在轴与套筒之间，处于套筒与轴之间的间隙内；和至少一个通气槽，该至少一个通气槽设置在固定部件上。
在本发明的另一示例性实施方案中，一种X射线管包括：阴极组件；和阳极组件，该阳极组件与阴极组件间隔开，其中，阳极组件包括：轴；套筒，该套筒设置在该轴上，其中轴和套筒中的一者能够关于另一者旋转以形成旋转部件和固定部件；润滑流体，该润滑流体设置在轴与套筒之间，处于套筒与轴之间的间隙内；和至少一个通气槽，该至少一个通气槽设置在固定部件上；和阳极靶，该阳极靶可操作地连接到套筒。
在本发明的方法的又一示例性实施方案中，一种使得被滞留在轴承组件中的气体能够从在工作X射线管中使用期间的轴承组件排出的方法包括以下步骤：提供轴承组件，该轴承组件具有：轴；套筒，该套筒设置在该轴上，其中轴和套筒中的一者能够关于另一者旋转以形成旋转部件和固定部件；润滑流体，该润滑流体设置在轴与套筒之间，处于套筒与轴之间的间隙内；和至少一个通气槽，该至少一个通气槽设置在固定部件上；以及使X射线管操作以使旋转部件相对于固定部件旋转。
应当理解，提供上面的简要描述来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，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。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是包括本公开的示例性实施方案的成像系统的框图。
图2是根据本公开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是根据本公开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是根据本公开的示例性实施方案的包括形成于其中的通气槽的图3的轴承结构的等距视图。
图5是根据本公开的另一示例性实施方案形成的图4的轴承结构的示意性横截面视图，示出了通气槽相对于形成在轴颈轴承与形成轴承结构的套筒之间的高压区域的位置。
图6是根据本公开的另一示例性实施方案的包括通气槽的图3的轴承结构的轴颈轴承的正视图。
图7A至图7C是根据本公开的其他示例性实施方案形成的用于图3的轴承结构的通气槽的顶部平面图和横截面示意图。
图8是根据本公开的其他示例性实施方案形成的包括用于图3的轴承结构的通气槽的推力轴承的透视图。
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射线成像系统或荧光镜成像系统。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)成像系统和数字射线照相(RAD)成像系统)也受益于本发明。以下对X射线成像系统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X射线源12，该X射线管或X射线源被配置为穿过对象16投射X射线14束。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电信号，当X射线束穿过对象16时，该电信号表示撞击的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是基于闪烁体的检测器组件，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、光子计数检测器等)。
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X射线源控制器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是X射线管40，该X射线管包括阳极组件42和阴极组件44。阳极组件42和阴极组件44被支撑在插入件或框架46内，该插入件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，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经由多根电引线56接收一个或多个电信号。电信号可包括使阴极52以一个或多个能量并以一个或多个频率发射电子束54的功率和定时/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包括绝缘体58，臂60从该绝缘体延伸。臂60包封电引线56，该电引线延伸到安装在臂60末端的阴极杯62中。在一些实施方案中，阴极杯62包括聚集元件，该聚焦元件将从细丝发射的电子聚焦在阴极杯62内以形成电子束54。
当来自阴极52的电子束54的高速电子在撞击形成在阳极靶48上的靶表面66时突然减速时，产生X射线64。形成电子束54的高速电子经由它们之间的电势差(例如六十(60)千伏或在CT应用的情况下更高)朝向阳极靶48加速。X射线64通过形成在框架46中的辐射发射窗口68发射，该辐射发射窗口朝向检测器阵列(诸如，图1的检测器18)定位。
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外部并且部分地包围转子72，用于在操作期间引起阳极靶48的旋转。阳极靶48由轴承组件50旋转支撑，该轴承组件在旋转时还使阳极靶48围绕中心线70旋转。如图所示，阳极靶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、钼或在被电子轰击时有助于Bermsstrahlung(即，减速辐射)的任何材料。可将阳极靶48的靶表面66选择成具有相对高的耐火值，以便承受由撞击靶表面66的电子产生的热量。此外，插入件或框架46内的空间以及阴极组件44和阳极组件42之间的空间处于真空压力下，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，90至250Hz)旋转靶48。除了阳极靶48在X射线管框架46内旋转之外，在CT应用中，使X射线源40作为整体在台架(未示出)内以通常为1Hz或更快的速率围绕对象(诸如，图1中的X射线成像系统10的对象16)旋转。
可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(诸如液态金属轴承)，该轴承具有足够的负载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”是指轴承润滑流体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包括固定部件(诸如，轴76)和旋转部件(诸如，套筒78，该套筒包围轴76并且阳极靶48附接到该套筒)。虽然关于图2将轴76描述为轴承组件50的固定部分并且将套筒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轴76(旋转部件)在固定套筒78(固定部件)内旋转的实施方案。在这种构型中，阳极靶48将随着轴76旋转而旋转。
轴76包括腔、孔或冷却剂流动路径80，冷却剂82(图3)(诸如，油)流过该腔、孔或冷却剂流动路径以冷却轴承组件50。因此，冷却剂82使得从X射线源40(图2)的阳极靶48产生的热量能够从其中被提取并且被传递到X射线源40的外部。在跨骑式安装的轴承组件构型中，冷却剂流动路径80沿着轴76的纵向长度延伸。在另选实施方案中，孔80可仅延伸穿过轴76的一部分，诸如在X射线源40在放置在X射线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包括定位在套筒78内的轴76，该轴被配置为支撑阳极靶，诸如图2的阳极靶48。润滑流体84定位在形成于轴76与套筒78之间的间隙86中。在本发明的实施方案中，润滑流体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，在真空中稳定的流体适用于X射线管系统中，以便在系统的操作期间不会不利地影响所建立的真空。在本公开中，作为非限制性示例，润滑流体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的轴76是固定部件，而套筒78是被构造成围绕轴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或壳体和旋转轴，该旋转轴包括附接到其上的阳极靶。又如，轴承组件50可以是“跨骑式”轴承，其被配置为支撑第一液态金属轴承和第二液态金属轴承之间的阳极靶。换句话讲，本发明的实施方案可结合到利用液态金属轴承来支撑阳极靶的任何轴承构型中。此类构型可包括固定轴和可旋转外部套筒，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和固定部件的任何结构构型，该旋转部件被支撑在液态金属轴承组件内。因此，本文所公开的发明实施方案适用于具有可旋转部件和固定部件以及其间的润滑流体的任何轴承构型，而不管该构型或应用如何。
如图3所示，轴承组件50的轴76包括推力轴承88，该推力轴承包括径向突起90，该径向突起从轴76延伸并且定位在套筒78的径向腔92中。推力轴承88的径向突起90包括一对外部轴承表面94、96，该对外部轴承表面面向套筒78的径向腔92的内部轴承表面98、100。径向突起90限制套筒78相对于轴76的轴向运动，并且如图所示，润滑流体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。
轴76还包括轴颈轴承102，该轴颈轴承与推力轴承88相邻定位并且从推力轴承88轴向延伸。轴76的轴颈轴承102的外表面104面向套筒78的内表面106。虽然轴颈轴承102被示出为位于推力轴承88的与外部轴承表面94相邻的第一侧上，但是本领域的技术人员将认识到，轴承组件50可包括位于推力轴承88的与外部轴承表面96相邻的第二侧上的第二轴颈轴承部分。可应用包括嵌入轴承组件50的接触/轴承表面中的槽的各种涂层、纹理和图案，以在轴76和套筒78相对于彼此旋转时改变轴承行为。
在图3所示的示例性实施方案中，套筒78可形成有包括套筒部分108和推力密封件110的2件式构造。套筒部分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。此外，虽然这些材料确实能导热，但是任选地，可在轴承组件50与阳极靶48之间包括热屏障，以将轴承组件50中的温度维持在形成轴承组件50的材料的腐蚀限制下。在本发明的示例性实施方案中，形成套筒部分108的材料可以是非耐火金属，诸如铁合金，包括不锈钢、工具碳钢，诸如D2钢等，但也可使用耐火材料和金属，诸如钼。套筒部分108可被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任选地可与顶盖部分112一体形成，以形成套筒部分108的整体结构，轴76和推力密封件110可在该整体结构内接合，诸如名称为“Welded Spiral Groove Bearing Assembly”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。在轴承组件50的另选示例性实施方案中，套筒78可形成有设置在套筒部分108与推力密封件110之间的间隔件(未示出)，其中该间隔件由合适的材料(诸如包含钢的金属)形成，该材料包括槽(未示出)和/或合适的抗润湿涂层(未示出)，该抗润湿涂层被施加到紧邻套筒部分108和推力密封件110设置并与其接触的间隔件表面，以在其间形成密封。
由于沿着轴承组件50的各个表面的轴承槽200(图4)的图案化，因此轴承组件50可被称为螺旋槽轴承(SGB)。槽200可形成在轴承表面中，诸如在轴颈轴承102的外部、套筒部分108的内部表面上，以及在一个或两个外部轴承表面94、96和内部轴承表面98、100上，并且可由未开槽区域118分开。在一些示例中，槽200可由人字形或对数螺旋形状形成。螺旋槽轴承也可等同地称为流体动力或水动力轴承和液态金属轴承。在此类螺旋槽轴承中，容纳润滑流体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，并且/或者破坏X射线管内的压力。出于类似的原因，由于X射线管中的真空，因此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流体可能蒸发并破坏真空。在一些示例中，不同形状和大小的物理壁可以不同角度放置以捕获润滑流体从而减少通过轴承的渗漏。
第二种通用方法包括利用润滑流体的毛细力，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。在其他情况下，表面的抗润湿性(经由纹理化、涂覆或这两者)有助于防止润滑流体在小间隙之间流动。在一些示例中，表面被涂覆和/或纹理化以更润湿，使得润滑流体附着在小间隙中以减少润滑流体移动通过间隙。在其他示例中，表面被涂覆和/或纹理化以更抗润湿，使得润滑流体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150微米的范围内。
X射线管系统中的液体轴承组件(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负载承载能力和流体泵送力之间的折衷。在一些示例中，负载承载能力和流体泵送力成反比，并且与轴承槽200的几何形状正相关。例如，考虑到液体轴承组件的基本上恒定的旋转速度，更深的槽200可提供更高的泵送力，而轴76和套筒部分108之间增大的间隙可降低轴承组件50的负载承载能力。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。
在轴76和相应表面上的套筒槽200相对于彼此旋转时，润滑流体在轴承表面之间移动。槽200由脊202分开以引导润滑流体沿着槽200的移动，并且因此通过围绕轴承组件50的周向供应压力来提供转子动力稳定性。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76和套筒部分108并使其彼此分离。这种效果使液体轴承起作用并在轴76和套筒部分108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76和套筒部分108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流体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50的工作温度。
现在参考图4，为了使得被滞留在润滑流体84中的气体、气泡等能够逸出轴承组件50，轴承组件50包括形成于其中的一个或多个通气槽300。在图4示出的示例性实施方案中，通气槽300可设置在轴76的轴颈轴承102上或推力轴承88上。通气槽300的大小(即，深度和宽度)形成为使得槽300能够与润滑流体84产生压力密封，这容易允许滞留气体穿过通气槽300并且被排放到轴承组件50的外部。在一个示例性实施方案中，通气槽300形成为与润滑流体84产生压力密封，该压力密封可抵抗小于大气压或小于大约14.1psi的压力。在其他示例性实施方案中，通气槽300形成为与润滑流体84产生压力密封，该压力密封抵抗介于0psi至约1psi之间的压力。在另一示例性实施方案中，通气槽300可形成为具有至少10μm的宽度和至少10μm的深度。在其他示例性实施方案中，通气槽300形成为具有至少20μm的宽度和至少20μm的深度。
如图4的示例性实施方案所示，轴颈轴承102上的通气槽300可沿着轴颈轴承102轴向地延伸跨过形成于轴颈轴承102上的槽200，或者可以是设置在推力轴承表面94、96中的一者上的径向通气槽301。在另选示例性实施方案中，如图6所示，轴颈轴承102可包括设置在轴颈轴承102上的一个或多个周向通气槽302，其中一个或多个周向通气槽302与轴向通气槽300相交。另选地，轴向通气槽300可由一个或多个周向通气槽302替换。
在仍其他另选实施方案中，如图7A至图7C所示，通气槽300可形成为形成于轴颈轴承102中的槽200中的一个或多个槽的较深区段304。较深区段304可沿着槽200的整个长度延伸(图7A)，或者可仅在槽200的一部分上延伸(图7B)，其中较深区段304形成为内半轴承或外半轴承上的现有槽200的一部分(图7C)。在通气槽304的这些实施方案中，气泡被排放到内半部中具有通气槽304的中心储器118中并且被排放到轴承组件50的外部。
现在看图5，关于任何现有实施方案，在其他示例性实施方案中，令人期望的是将一个或多个通气槽300定位于轴颈轴承102上使通气槽300对于轴承组件50的负载承载能力(例如，润滑流体84将套筒部分108支撑在轴76上的能力)具有最少不利影响的位置处，定位于在所有负载条件下间隙86内的流体84的压力最低的位置处。为了实现这一点，通气槽300设置在轴颈轴承102上在润滑流体84中的高压P区域之外，处于套筒部分108与轴76上的轴颈轴承102之间的最窄点/最小接近点h0处。该点h0被定义为设置在轴承组件50的台架侧上，但是由于套筒部分108相对于轴颈轴承102的旋转所引起的套筒部分108的角动量ω，因此会从轴承组件50与台架中心的对准中心偏移。令人期望的是将通气槽300定位在高压区域的低压侧上，以使通气槽300对润滑流体84的负载承载能力的不利影响最小化。因此，在示例性实施方案中，轴颈轴承102上的通气槽300设置在与最小接近点h0相邻但在轴承组件50的移动部件的旋转方向上与最小接近点h0间隔开的位置处，或在最小接近点的低压侧或气蚀区域(如果发生气蚀的话)。此外，由于最小接近点h0的位置基于轴承组件50的操作条件而变化，因此在某些实施方案中，通气槽300应该位于对所有期望操作条件均最有效的位置，诸如在用于所有期望操作条件的低压侧/区域，而不是在对轴承组件50的任何特定操作条件最佳的位置，但不会降低轴承组件50在任何关键条件下的性能。
现在参考图4和图8，在示例性实施方案中，通气槽300设置在推力轴承88上，其是排他性的或与位于轴颈轴承102上的通气槽300结合。推力轴承88中的通气槽300位于推力轴承88的一个或两个表面94、96上，并且能够以与形成在轴颈轴承102上的通气槽300类似的方式形成并且具有与其类似的尺寸。推力轴承88上的通气槽300成对设置在表面94、96的相对侧上，以便维持推力轴承88相对于套筒部分108和推力密封件110的平衡和/或对准。可在推力轴承88上在推力轴承88的一个或两个表面94、96上形成任何数量的通气槽300对。
在其他示例性实施方案中，通气槽300可包括合适的润湿和/或抗润湿涂层(未示出)，以便促进通气槽300的操作，从而使得气体能够从轴承组件50中逸出。此外，可在推力轴承88和轴颈轴承102的紧邻设置于其中的通气槽300设置的表面上使用涂层和任选地表面纹理化(未示出)，以便将润滑流体84维持在通气槽300内以提供气体抽空功能，同时维持轴承组件50的适当操作所需的负载承载压力。另外，因为轴承组件50的一些构造采用固定套筒108和设置在套筒108内的旋转轴76，所以在另选实施方案中，通气槽300、304可设置在套筒108的面向轴76的表面的各个表面上。
本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书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书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书的范围内。

Claims (12)

1.一种用于X射线管的轴承组件，所述轴承组件包括：
-轴；
-套筒，所述套筒围绕所述轴设置，其中所述轴和所述套筒中的一者能够关于另一者旋转以形成旋转部件和固定部件；
-润滑流体，所述润滑流体设置在所述轴与所述套筒之间，处于所述套筒与所述轴之间的间隙内；和
-至少一个通气槽，所述至少一个通气槽设置在所述固定部件上。
2.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述轴是所述固定部件并且包括：
-轴颈轴承；和
-推力轴承，所述推力轴承从所述轴颈轴承径向向外延伸；
其中所述至少一个通气槽设置在所述轴颈轴承和所述推力轴承中的至少一者上。
3.根据权利要求2所述的轴承组件，还包括设置在所述轴上的多个轴承槽。
4.根据权利要求2所述的轴承组件，其中所述至少一个通气槽形成于所述轴颈轴承上作为轴向通气槽。
5.根据权利要求4所述的轴承组件，还包括至少一个周向通气槽，所述至少一个周向通气槽设置在所述轴颈轴承上并且与所述轴向通气槽相交。
6.根据权利要求2所述的轴承组件，其中所述至少一个通气槽设置在所述推力轴承上。
7.根据权利要求6所述的轴承组件，其中所述至少一个通气槽包括至少一对相对的通气槽。
8.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述至少一个通气槽设置在所述固定部件上，处于所述轴与所述套筒之间的最小接近点的低压侧上的位置处。
9.一种X射线管，所述X射线管包括：
-阴极组件；和
-阳极组件，所述阳极组件与所述阴极组件间隔开，其中所述阳极组件包括：
-轴；
-套筒，所述套筒设置在所述轴上，其中所述轴和所述套筒中的一者能够关于另一者旋转以形成旋转部件和固定部件；
-润滑流体，所述润滑流体设置在所述轴与所述套筒之间，处于所述套筒与所述轴之间的间隙内；和
-至少一个通气槽，所述至少一个通气槽设置在所述固定部件上；和
-阳极靶，所述阳极靶能够操作地连接到所述套筒。
10.根据权利要求9所述的X射线管，其中所述轴是所述固定部件并且包括：
-轴颈轴承；和
-推力轴承，所述推力轴承从所述轴颈轴承径向向外延伸，其中所述至少一个通气槽设置在所述轴颈轴承和所述推力轴承中的至少一者上。
11.根据权利要求10所述的X射线管，其中所述至少一个通气槽形成于所述轴颈轴承上作为轴向通气槽。
12.根据权利要求10所述的X射线管，其中所述至少一个通气槽设置在所述推力轴承上。
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