CN218887113U - 一种设置有散热组件的液态金属轴承 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种设置有散热组件的液态金属轴承，包括：设置有空腔的液态金属轴承本体以及冷却管，其中冷却管设置于液态金属轴承本体的空腔中，并且冷却管的直径小于液态金属轴承本体的空腔的直径，还包括：散热组件，其中散热组件为环形结构；散热组件的内环套设于冷却管上，并且散热组件的内环直径与冷却管的直径相匹配；以及散热组件的外环焊接于液态金属轴承本体的空腔的壁表面，并且散热组件的外环直径与液态金属轴承本体的空腔的直径相匹配。

Description

一种设置有散热组件的液态金属轴承

技术领域

本申请涉及轴承制造领域，特别是涉及一种设置有散热组件的液态金属轴承。

背景技术

X射线管组件中的X射线管包含有阳极和阴极两个电极，分别是用于接受电子轰击的靶材和用于发射电子的灯丝(例如，钨丝)。阴极和阳极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。并且与X射线管组件连接的供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。在灯丝通过足够的电流，并产生电子云，且有足够的电压(例如，千伏等级的电压)加在阳极和阴极间的情况下，电子云受到力的作用，从而被拉往阳极。此时电子以高速的状态撞击钨靶。当高速电子到达靶面时，电子的运动突然受到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以X射线的形式放出。

X射线管的效率很低，99％以上的功都转化为热能，而使焦斑过热。这些热量若不及时排出，容易影响X射线管的正常工作，同时降低X射线管的使用寿命。

目前用于X射线管的液态金属轴承使用不太普遍，现有的液态金属轴承一般都是使用在特殊环境下。而在高温状态下，液态金属轴承相对于传统的滚珠轴承来说，具有磨损低和散热性能良好等特点。因此，液态金属轴承在X射线管中的使用必然会成为未来的发展趋势。

现有的X射线管中液态金属轴承，多采用空心结构进行散热。液态金属轴承空腔深入冷却管，并通过散热介质实现散热。通常为了增加散热面积，会设置散热片或加工散热组件。散热组件多以直肋型式出现，例如，以线切割的形式将散热组件加工成直条散热片，或以机械加工的形式加工深孔等。

但是由于现有的散热组件的结构较为复杂，且对加工要求很高，因此存在加工困难，制作成本较高的问题。

针对上述的现有技术中存在的由于现有的散热组件的结构较为复杂，且对加工要求较高，因此存在加工困难，制作成本较高的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种设置有散热组件的液态金属轴承， 以至少解决现有技术中存在的由于现有的散热组件的结构较为复杂， 且对加工要求较高， 因此存在加工困难，制作成本较高的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种设置有散热组件的液态金属轴承， 包括： 设置有空腔的液态金属轴承本体以及冷却管， 其中冷却管设置于液态金属轴承本体的空腔中， 并且冷却管的直径小于液态金属轴承本体的空腔的直径，还包括： 散热组件，其中散热组件为环形结构； 散热组件的内环套设于冷却管上， 并且散热组件的内环直径与冷却管的直径相匹配； 以及散热组件的外环焊接于液态金属轴承本体的空腔的壁表面， 并且散热组件的外环直径与液态金属轴承本体的空腔的直径相匹配。

可选地，散热组件为沿冷却管的中心轴线纵向延伸的螺旋形散热组件。

可选地， 螺旋形散热组件包括： 多个螺旋形金属板， 其中多个螺旋形金属板包括： 第一端部和第二端部， 并且其中第一端部和第二端部以相反方向分别沿多个螺旋形金属板的中心轴延伸； 以及多个螺旋形金属板的第一端部和第二端部依次焊接形成螺旋形散热组件。

可选地，散热组件包括： 多个弧形金属板， 其中多个弧形金属板包括： 第一弧形边缘和与第一弧形边缘对应的第二弧形边缘， 并且其中多个弧形金属板的第一弧形边缘依次排列， 并环绕于冷却管的壁表面； 以及多个弧形金属板的第二弧形边缘依次排列，并焊接于液态金属轴承本体的空腔的壁表面。

可选地， 多个弧形金属板的第一弧形边缘的形状与冷却管的壁表面的形状相匹配； 以及多个弧形金属板的第二弧形边缘的形状与液态金属轴承本体的空腔的壁表面的形状相匹配。

可选地，散热组件包括： 多个环形金属板， 其中多个环形金属板的内环的直径与冷却管的直径相匹配， 并且多个环形金属板依次套设于冷却管上； 以及多个环形金属板的外环的直径与液态金属轴承本体的空腔的直径相匹配， 并且多个环形金属板的外环依次焊接于液态金属轴承本体的空腔的壁表面。

可选地， 多个环形金属板上开设有呈圆周分布的圆形孔。

本实用新型提供了一种设置有散热组件的液态金属轴承。该液态金属轴承包括液态金属轴承本体以及设置于液态金属轴承本体的空腔内的冷却管。其中，冷却管的直径小于液态金属轴承本体的空腔的直径。并且在冷却管上还套设有散热组件，散热组件的外环焊接于液态金属轴承本体的空腔的壁表面。

由于本公开的技术方案设置有散热组件，并且散热组件为环形结构，因此对于现有的形状复杂的散热片来说，该散热组件的结构较为简单且加工较为方便。进一步地，由于散热组件的内环套设于冷却管上，且散热组件的内环直径与冷却管的直径相匹配，以及散热组件的外环焊接于液态金属轴承本体的空腔的壁表面，且散热组件的外环与液态金属轴承本体的空腔的直径相匹配，因此当冷却管中的散热介质从靠近液态金属轴承本体的底部流出时，散热介质会进入液态金属轴承本体的空腔中，流经散热组件并通至外部环境，从而实现热量交换。从而，通过上述产品结构达到了在保证散热效率的情况下，散热组件的结构较为简单、且对加工要求不高，进而减少制作成本的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于现有的散热组件的结构较为复杂，且对加工要求较高，因此存在加工困难，制作成本较高的技术问题。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请实施例所述的设置有散热组件的液态金属轴承的结构示意图；

图2是根据本申请实施例所述的设置有螺旋形散热组件的液态金属轴承的结构示意图；

图3是根据本申请实施例所述的螺旋形金属板的结构示意图；

图4是根据本申请实施例所述的用于制成螺旋形金属板的环形金属板的结构示意图；

图5是根据本申请实施例所述的由设置有多个弧形金属板的液态金属轴承的结构示意图；

图6是根据本申请实施例所述的弧形金属板的结构示意图；

图7是根据本申请实施例所述的设置有多个环形金属板的液态金属轴承的结构示意图；以及

图8是根据本申请实施例所述的环形金属板的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是根据本申请实施例所述的设置有散热组件30的液态金属轴承的结构示意图，图5是根据本申请实施例所述的由设置有多个弧形金属板320的液态金属轴承的结构示意图以及图7是根据本申请实施例所述的设置有多个环形金属板330的液态金属轴承的结构示意图。

参考图1、图5和图7所示，一种设置有散热组件的液态金属轴承，包括：设置有空腔110的液态金属轴承本体10以及冷却管20，其中冷却管20设置于液态金属轴承本体10的空腔110中，并且冷却管20的直径小于液态金属轴承本体10的空腔110的直径，还包括：散热组件30，其中散热组件30为环形结构；散热组件30的内环套设于冷却管20上，并且散热组件30的内环直径与冷却管20的直径相匹配；以及散热组件30的外环焊接于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面，并且散热组件30的外环直径与液态金属轴承本体10的空腔110的直径相匹配。

正如背景技术中所述，目前用于X射线管的液态金属轴承使用不太普遍，现有的液态金属轴承一般都是使用在特殊环境下。而在高温状态下，液态金属轴承相对于传统的滚珠轴承来说，具有磨损低和散热性能良好等特点。因此，液态金属轴承在X射线管中的使用必然会成为未来的发展趋势。

现有的X射线管中液态金属轴承，多采用空心结构进行散热。液态金属轴承空腔深入冷却管，并通过散热介质实现散热。通常为了增加散热面积，会设置散热片或加工散热组件。散热组件多以直肋型式出现，例如，以线切割的形式将散热组件加工成直条散热片，或以机械加工的形式加工深孔等。

但是由于现有的散热组件的结构较为复杂，且对加工要求很高，因此存在加工困难，制作成本较高的问题。

有鉴于此，本申请提供了一种设置有散热组件的液态金属轴承。该液态金属轴承包括：设置有空腔110的液态金属轴承本体10，以及设置于液态金属轴承本体10的空腔110内的冷却管20。其中，冷却管20的直径小于液态金属轴承本体10的空腔110的直径。此外，冷却管20内还通有散热介质。散热介质从冷却管20的底部(即，冷却管20靠近液态金属轴承本体10的底部的一端)流入液态金属轴承本体10的空腔110内。

进一步地，该液态金属轴承还包括：散热组件30。其中，散热组件30是环形结构，因此散热组件30包括内环和外环。参考图1、图5或图7所示，散热组件30的内环套设于冷却管20上，散热组件30的外环焊接于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面。

因此，X射线管工作时，会将产生的热量传递给液态金属轴承本体10。而由于散热组件30于液态金属轴承本体10通过焊接的方式连接，因此液态金属轴承本体10能够将热量传递给散热组件30。与此同时，散热介质从冷却管20的底部流入液态金属轴承本体10的空腔110内，并流经散热组件30。进一步地，散热介质流经散热组件30后，将散热组件30的热量带至外部环境，从而实现热量交换。

由于本公开的技术方案设置有散热组件30，并且散热组件30为环形结构，因此对于现有的形状复杂的散热片来说，该散热组件30的结构较为简单且加工较为方便。进一步地，由于散热组件30的内环套设于冷却管20上，且散热组件30的内环直径与冷却管20的直径相匹配，以及散热组件30的外环焊接于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面，且散热组件30的外环与液态金属轴承本体10的空腔110的直径相匹配，因此当冷却管20中的散热介质从靠近液态金属轴承本体10的底部流出时，散热介质会进入液态金属轴承本体10的空腔110当中，流经散热组件30并通至外部环境，从而实现热量交换。从而，通过上述产品结构达到了在保证散热效率的情况下，散热组件30的结构较为简单、且对加工要求不高，进而减少制作成本的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于现有的散热组件30的结构较为复杂，且对加工要求较高，因此存在加工困难，制作成本较高的技术问题。

可选地，散热组件30为沿冷却管20的中心轴线纵向延伸的螺旋形散热组件310。进一步可选地，螺旋形散热组件310包括：多个螺旋形金属板311，其中多个螺旋形金属板311包括：第一端部3111和第二端部3112，并且其中第一端部3111和第二端部3112以相反方向分别沿多个螺旋形金属板311的中心轴延伸；以及多个螺旋形金属板311的第一端部3111和第二端部3112依次焊接形成螺旋形散热组件310。

具体地，图2是根据本申请实施例所述的设置有螺旋形散热组件310的液态金属轴承的结构示意图，图3是根据本申请实施例所述的螺旋形金属板311的结构示意图以及图4是根据本申请实施例所述的用于制成螺旋形金属板311的环形金属板的结构示意图。参考图1、图2、图3和图4所示，螺旋形散热组件310包括多个形状大小相同的螺旋形金属板311。其中，螺旋形金属板311设置有第一端部3111和第二端部3112。其中螺旋形金属板311的材质包括但不限于铜、不锈钢以及铝等。

多个螺旋形金属板311的第一端部3111和第二端部3112依次焊接，形成螺旋形散热组件310(即，多个螺旋形金属板311首尾依次焊接形成螺旋形散热组件310)。其中，将多个螺旋形金属板311的第一端部3111和第二端部3112焊接形成螺旋形散热组件310的方式，包括但不限于氩弧焊以及激光焊等。

进一步地，螺旋形金属板311是由如图4所示的带有开口的环形金属板纵向拉伸制成。具体地，参考图4所示，利用切割工艺在环形金属板上开设一开口(即，环形金属板上的开口与螺旋形金属板311上的开口对应)，因此，在环形金属板上也有第一端部和第二端部。其中，环形金属板上的第一端部与螺旋形金属板311的第一端部3111对应，环形金属板上的第二端部与螺旋形金属板312的第二端部3112对应。将环形金属板的第一端部和第二端部沿环形金属板的中心轴线，以相反的方向纵向拉伸，从而形成如图3所示的螺旋形金属板311。其中，切割工艺包括但不限于激光切割或冲压等，拉伸工艺包括但不限于人工拉伸或工装拉伸等。

由于根据环形金属板生成螺旋形金属板311时所需要的切割工艺、拉伸工艺都已相当成熟，因此制作成本低廉且无需高精度要求。进一步地，由于根据多个螺旋形金属板311生成螺旋形金属组件310时仅用到了焊接工艺，因此生成螺旋形金属组件310的操作过程简便且效率高。

从而，通过上述产品结构达到了能够快速生成螺旋形散热组件310，进而有效的降低时间成本以及经济成本，并提高成品率的技术效果。

可选地，散热组件30包括：多个弧形金属板320，其中多个弧形金属板320包括：第一弧形边缘321和与第一弧形边缘321对应的第二弧形边缘322，并且其中多个弧形金属板320的第一弧形边缘321依次排列，环绕于冷却管20的壁表面；以及多个弧形金属板320的第二弧形边缘322依次排列，焊接于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面。进一步可选地，多个弧形金属板320的第一弧形边缘321的形状与冷却管20的壁表面的形状相匹配；以及多个弧形金属板320的第二弧形边缘322的形状与液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面的形状相匹配。

具体地，图5是根据本申请实施例所述的由设置有多个弧形金属板320的液态金属轴承的结构示意图以及图6是根据本申请实施例所述的弧形金属板320的结构示意图。参考图5和图6所示，散热组件30包括多个弧形金属板320。弧形金属板320包括第一弧形边缘321和第二弧形边缘322。

多个弧形金属板320的第一弧形边缘321依次排列，环绕于冷却管20的壁表面(即，多个弧形金属板320的第一弧形边缘321以一定的倾斜角度纵向贴合于冷却管20的壁表面)。并且，多个弧形金属板320的第一弧形边缘321的形状与冷却管20的壁表面的形状相匹配。

多个弧形金属板320的第二弧形边缘322依次排列，焊接于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面(即，多个弧形金属板320的第二弧形边缘322以一定的倾斜角度纵向贴合于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面)。并且，多个弧形金属板320的第二弧形边缘322的形状与液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面的形状相匹配。其中，焊接方式包括但不限于氩弧焊以及激光焊等。

当X射线管将产生的热量传递给液态金属轴承本体10后，液态金属轴承本体10将热量传递给多个弧形金属板320。与此同时，冷却管20内的散热介质从冷却管20的底部流入液态金属轴承本体10的空腔110内，并从多个弧形金属板320中的两个相邻的弧形金属板320的间隙流出。最后通至外部环境，并实现热量交换。

此外，不同于螺旋形散热组件310的是，多个弧形金属板320直接就可以组成散热组件30，不存在焊接的过程。

从而，通过上述产品结构达到了操作过程简便，且能够快速生成由多个弧形金属板320组成的散热组件30的技术效果。

可选地，散热组件30包括：多个环形金属板330，其中多个环形金属板330的内环331的直径与冷却管20的直径相匹配，并且多个环形金属板330依次套设于冷却管20上；以及多个环形金属板330的外环332的直径与液态金属轴承本体10的空腔110的直径相匹配，并且多个环形金属板330的外环332依次焊接于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面。进一步可选地，多个环形金属板330上开设有呈圆周分布的圆形孔333。

具体地，图8是根据本申请实施例所述的环形金属板330的结构示意图。参考图7和图8所示，散热组件30包括多个环形金属板330，多个环形金属板330依次套设于冷却管20上。并且多个环形金属板330的外环332焊接于液态金属轴承本体10的空腔110的壁表面。多个环形金属板330的外环332的直径与液态金属轴承本体10的空腔110的直径相匹配，多个环形金属板330的内环331的直径与冷却管20的直径相匹配。

因此，当X射线管将产生的热量传递给液态金属轴承本体10后，液态金属轴承本体10将热量传递给多个环形金属板330。与此同时，冷却管20内的散热介质从冷却管20的底部流入液态金属轴承本体10的空腔110内，并从多个环形金属板330上的圆形孔333流出。最后通至外部环境，并实现热量交换。

此外，不同于螺旋形散热组件310的是，多个环形金属板330直接就可以组成散热组件30，不存在焊接的操作步骤。

从而，通过上述产品结构达到了操作过程简便，且能够快速生成由多个环形金属板330生成的散热组件30的技术效果。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种设置有散热组件的液态金属轴承，包括：设置有空腔(110)的液态金属轴承本体(10)以及冷却管(20)，其中所述冷却管(20)设置于所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)中，并且所述冷却管(20)的直径小于所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)的直径，其特征在于，还包括：散热组件(30)，其中

所述散热组件(30)为环形结构；

所述散热组件(30)的内环套设于所述冷却管(20)上，并且所述散热组件(30)的内环直径与所述冷却管(20)的直径相匹配；以及

所述散热组件(30)的外环焊接于所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)的壁表面，并且所述散热组件(30)的外环直径与所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)的直径相匹配。

2.根据权利要求1所述的设置有散热组件的液态金属轴承，其特征在于，所述散热组件(30)为沿所述冷却管(20)的中心轴线纵向延伸的螺旋形散热组件(310)。

3.根据权利要求2所述的设置有散热组件的液态金属轴承，其特征在于，所述螺旋形散热组件(310)包括：多个螺旋形金属板(311)，其中

所述多个螺旋形金属板(311)包括：第一端部(3111)和第二端部(3112)，并且其中

所述第一端部(3111)和所述第二端部(3112)以相反方向分别沿所述多个螺旋形金属板(311)的中心轴延伸；以及

所述多个螺旋形金属板(311)的第一端部(3111)和第二端部(3112)依次焊接形成所述螺旋形散热组件(310)。

4.根据权利要求1所述的设置有散热组件的液态金属轴承，其特征在于，所述散热组件(30)包括：多个弧形金属板(320)，其中

所述多个弧形金属板(320)包括：第一弧形边缘(321)和与所述第一弧形边缘(321)对应的第二弧形边缘(322)，并且其中

所述多个弧形金属板(320)的第一弧形边缘(321)依次排列，并环绕于所述冷却管(20)的壁表面；以及

所述多个弧形金属板(320)的第二弧形边缘(322)依次排列，并焊接于所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)的壁表面。

5.根据权利要求4所述的设置有散热组件的液态金属轴承，其特征在于，所述多个弧形金属板(320)的第一弧形边缘(321)的形状与所述冷却管(20)的壁表面的形状相匹配；以及

所述多个弧形金属板(320)的第二弧形边缘(322)的形状与所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)的壁表面的形状相匹配。

6.根据权利要求5所述的设置有散热组件的液态金属轴承，其特征在于，所述散热组件(30)包括：多个环形金属板(330)，其中

所述多个环形金属板(330)的内环(331)的直径与所述冷却管(20)的直径相匹配，并且所述多个环形金属板(330)依次套设于所述冷却管(20)上；以及

所述多个环形金属板(330)的外环(332)的直径与所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)的直径相匹配，并且所述多个环形金属板(330)的外环(332)依次焊接于所述液态金属轴承本体(10)的空腔(110)的壁表面。

7.根据权利要求6所述的设置有散热组件的液态金属轴承，其特征在于，所述多个环形金属板(330)上开设有呈圆周分布的圆形孔(333)。

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