DE102016209664B4 - Rotating anode bearing - Google Patents
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Abstract
Drehanodenlager (2) zur Lagerung einer Drehanode einer Drehanoden-Röntgenvorrichtung ausweisend eine sich in Richtung einer Mittellängsachse (4) erstreckende Lagerwelle (6) sowie einen Flansch (8), dadurch gekennzeichnet, dass
-der Flansch (8) einen der Lagerwelle (6) zugewandten Basisabschnitt (12) und einen von der Lagerwelle (6) abgewandten Kopfabschnitt (14) mit einer Anliegefläche (16) für die Drehanode aufweist, wobei im Basisabschnitt (12) eine Wärmebremse (24) ausgebildet ist,
-der Basisabschnitt (12) zur Ausbildung der Wärmebremse (24) zumindest eine Materialaussparung (24) aufweist,
-der Flansch (8) eine Topfform aufweist mit einem durch den Basisabschnitt (12) ausgebildeten Topfboden (12) und dass im Topfboden (12) die Wärmebremse (24) und die zumindest eine Materialaussparung (24) ausgebildet ist
-die zumindest eine Materialaussparung (24) durch einen den Basisabschnitt (12) durchsetzenden Kanal (24) ausgebildet ist und
-im Kopfabschnitt (14) eine weitere Wärmebremse (22) durch zumindest eine Materialaussparung (22) ausgebildet ist.
Rotating anode bearing (2) for supporting a rotating anode of a rotating anode X-ray device, comprising a bearing shaft (6) extending in the direction of a central longitudinal axis (4) and a flange (8), characterized in that
-the flange (8) has a base section (12) facing the bearing shaft (6) and a head section (14) facing away from the bearing shaft (6) with a contact surface (16) for the rotating anode, wherein a heat brake (24) is formed in the base section (12),
-the base section (12) has at least one material recess (24) for forming the heat brake (24),
-the flange (8) has a pot shape with a pot bottom (12) formed by the base section (12) and that the heat brake (24) and the at least one material recess (24) are formed in the pot bottom (12)
-the at least one material recess (24) is formed by a channel (24) passing through the base section (12) and
-in the head section (14) a further heat brake (22) is formed by at least one material recess (22).
Description
Die Erfindung betrifft ein Drehanodenlager zur Lagerung einer Drehanode einer Drehanoden-Röntgenvorrichtung aufweisend eine sich in Richtung einer Mittellängsachse erstreckende Lagerwelle sowie einen Flansch.The invention relates to a rotating anode bearing for supporting a rotating anode of a rotating anode X-ray device, comprising a bearing shaft extending in the direction of a central longitudinal axis and a flange.
Bei einer sogenannten Drehanoden-Röntgenröhre, wie sie beispielsweise in der auf die Anmelderin zurückgehenden
Aus der
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft ausgebildetes Drehanodenlager anzugeben. Proceeding from this, the invention is based on the object of specifying an advantageously designed rotating anode bearing.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Drehanodenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.This object is achieved according to the invention by a rotating anode bearing with the features of claim 1. The dependent claims contain partly advantageous and partly inventive developments of this invention.
Hierbei ist das Drehanodenlager zur Lagerung einer Drehanode einer Drehanoden-Röntgenvorrichtung ausgestaltet und beispielsweise für den Einsatz im Medizinbereich, also zum Beispiel für den Einsatz in einem Radiographie- oder einem Fluoroskopieröntgengerät, ausgelegt. Dabei weist das Drehanodenlager eine sich in Richtung einer Mittellängsachse erstreckende Lagerwelle sowie einen Flansch auf. Jener Flansch ist hierbei typischerweise einstückig, aus einem Material gefertigt und an der Lagerwelle befestigt, also zum Beispiel angeschweißt, angeklebt oder angeschraubt. Weiter weist der Flansch einen der Lagerwelle zugewandten und insbesondere an dieser befestigten Basisabschnitt sowie einen von der Lagerwelle abgewandten Kopfabschnitt mit einer Anliegefläche für eine Drehanode auf, wobei im Basisabschnitt eine Wärmebremse ausgebildet ist.The rotating anode bearing is designed to support a rotating anode of a rotating anode X-ray device and is designed for use in the medical field, for example for use in a radiography or fluoroscopy X-ray device. The rotating anode bearing has a bearing shaft extending in the direction of a central longitudinal axis and a flange. This flange is typically made in one piece, made from one material and attached to the bearing shaft, for example welded, glued or screwed on. The flange also has a base section facing the bearing shaft and in particular attached to it, and a head section facing away from the bearing shaft with a contact surface for a rotating anode, with a heat brake being formed in the base section.
Auf diese Weise wird die Durchleitung der im Betrieb der Drehanoden-Röntgenvorrichtung an und in der Drehanode generierten Wärme durch den Flansch hin zur Lagerwelle gebremst und infolgedessen ist die thermische Belastung der die Lagerwelle umgebenden oder mit dieser in Kontakt stehenden Bauteile oder Baugruppen reduziert.In this way, the transmission of heat generated on and in the rotating anode during operation of the rotating anode X-ray device through the flange to the bearing shaft is slowed down and, as a result, the thermal load on the components or assemblies surrounding the bearing shaft or in contact with it is reduced.
Es wird somit insbesondere eine signifikante Senkung der Temperaturen der betroffenen Lagerbauteile im Bereich der Lagerwelle erreicht, was zum Beispiel die Verwendung von niedriger schmelzenden Schmierstoffmaterialien, wie zum Bespiel Blei anstatt Silber, ermöglicht und/oder die Verlängerung der Zeit des Betreibens der Drehanoden-Röntgenvorrichtung bei mittleren oder hohen Leistungen erlaubt.In particular, a significant reduction in the temperatures of the affected bearing components in the area of the bearing shaft is achieved, which, for example, enables the use of low-melting lubricant materials, such as lead instead of silver, and/or allows the extension of the operating time of the rotating anode X-ray device at medium or high power levels.
Erfindungsgemäß wird die entsprechende Wärmebremse dabei durch zumindest eine Materialaussparung ausgebildet, die im Basisabschnitt realisiert ist. Hierbei gilt es zu bedenken, dass die im Betrieb generierte Wärme im Wesentlichen aufgrund von Wärmeleitung durch das Material des Flansches hin zur Lagerwelle fließt und die Wärmeleitung von der Wärmeleitfähigkeit des Materials abhängt. Infolgedessen lässt sich der Wärmefluss durch die Einbringung von Material mit verringerter Wärmeleitfähigkeit oder durch Einbringen von Materialaussparungen in den Flansch verringern. Vorzugsweiße besteht der Flansch aus einer Nickel Chrom Legierung und die Welle aus einem molybdänlegierten Hochleistungswerkzeugstahl.According to the invention, the corresponding heat brake is formed by at least one material recess that is realized in the base section. It is important to remember that the heat generated during operation flows through the material of the flange to the bearing shaft essentially due to heat conduction and that heat conduction depends on the thermal conductivity of the material. As a result, the heat flow can be reduced by introducing material with reduced thermal conductivity or by introducing material recesses in the flange. The flange is preferably made of a nickel-chromium alloy and the shaft of a molybdenum-alloyed high-performance tool steel.
In vorteilhafter Weiterbildung bilden dann mehrere, insbesondere mehrere gleichartige, und weiter bevorzugt gleichmäßig verteilte Materialaussparungen die Wärmebremse aus.In an advantageous further development, several, in particular several similar and more preferably evenly distributed material recesses then form the heat brake.
Erfindungsgemäß weist der Flansch ferner eine Topfform auf mit einem durch den Basisabschnitt ausgebildeten Topfboden. In diesem Fall ist dann die Wärmebremse im Topfboden ausgebildet, beispielsweise indem eine oder mehrere Materialaussparungen im Topfboden realisiert sind.According to the invention, the flange further has a pot shape with a pot bottom formed by the base section. In this case, the heat brake is then formed in the pot bottom, for example by creating one or more material recesses in the pot bottom.
Günstig ist weiter eine Ausgestaltung, bei der die zumindest eine Materialaussparung oder die Materialaussparungen quer parallel zur Mittellängsachse versetzt zur Lagerwelle ausgebildet ist bzw. sind.A further advantageous embodiment is one in which the at least one material recess or the Material recesses are formed transversely parallel to the central longitudinal axis and offset from the bearing shaft.
Weiter erfindungsgemäß ist, dass die zumindest eine Materialaussparung durch einen den Basisabschnitt und insbesondere den Topfboden durchsetzenden Kanal ausgebildet ist, also insbesondere durch eine Bohrung, die vollständig durch den Topfboden hindurchgeführt ist. Derart ausgebildete Materialaussparungen lassen sich verhältnismäßig einfach realisieren, was den Herstellungsaufwand in Grenzen hält.It is also according to the invention that the at least one material recess is formed by a channel that passes through the base section and in particular the pot bottom, i.e. in particular by a bore that runs completely through the pot bottom. Material recesses formed in this way can be realized relatively easily, which keeps the manufacturing effort within limits.
Wie zuvor bereits angedeutet, wird die Wärmebremse bevorzugt durch mehrere Materialaussparungen ausgebildet, wobei hierfür der Basisabschnitt vorzugsweise mehrere räumlich voneinander getrennte Materialaussparungen aufweist, welche insbesondere gleichmäßig verteilt, also zum Beispiel gleichmäßig um die Mittellängsachse verteilt angeordnet sind.As already indicated above, the heat brake is preferably formed by a plurality of material recesses, wherein for this purpose the base section preferably has a plurality of spatially separated material recesses, which are in particular evenly distributed, for example evenly distributed around the central longitudinal axis.
Einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante entsprechend sind jene Materialaussparungen dabei ringförmig um die Mittellängsachse herum angeordnet oder in mehreren Ringen, insbesondere konzentrisch angeordneten Ringen.According to a preferred embodiment, these material recesses are arranged in a ring shape around the central longitudinal axis or in several rings, in particular concentrically arranged rings.
Sind mehrere Materialaussparungen vorgesehen, so sind diese bevorzugt gleichartig ausgestaltet und weiter bevorzugt gleichmäßig verteilt angeordnet. Auf diese Weise lassen sich die Materialaussparungen, sofern diese beispielsweise als Bohrungen ausgeführt sind, mit einem einzigen Werkzeug realisieren.If several material recesses are provided, they are preferably designed in the same way and more preferably evenly distributed. In this way, the material recesses, if they are designed as holes, for example, can be made with a single tool.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren beim Drehanodenlager im Kopfabschnitt eine weitere Wärmebremse ausgebildet, wobei diese wiederum durch zumindest eine Materialaussparung ausgebildet ist.According to the invention, a further heat brake is further formed in the head section of the rotating anode bearing, which in turn is formed by at least one material recess.
Zweckdienlicherweise weist der Kopfabschnitt weiter zumindest eine Befestigungseinrichtung, insbesondere zumindest ein Gewindeloch, zur Befestigung einer Drehanode auf. Typisch sind hierbei jedoch mehrere Befestigungseinrichtungen, also insbesondere mehrere Gewindelöcher, wobei diese in der Regel nach Art einer Gleichteilung um die Mittellängsachse herum verteilt angeordnet sind.The head section expediently also has at least one fastening device, in particular at least one threaded hole, for fastening a rotating anode. However, several fastening devices, in particular several threaded holes, are typically provided, whereby these are generally arranged in a manner of equal division around the central longitudinal axis.
Alternativ oder ergänzend hierzu ist im Bereich einer jeden Befestigungseinrichtung eine Art Sockel, auch Lagerböckchen genannt, insbesondere als Teil der Befestigungseinrichtung realisiert.Alternatively or in addition to this, a type of base, also called a bearing block, is implemented in the area of each fastening device, in particular as part of the fastening device.
Je nach Ausführungsvariante berührt der Lagerflansch dann lediglich mit den Lagerböckchen die Drehanode oder eine Stirnfläche eines Passsitzes an der Drehanode, d.h. die Flächen der Lagerböckchen werden bei der Montage einer Drehanode durch Schrauben gegen die innere Rotorstirnfläche gezogen. Eine bevorzugte Ausführung des Lagerflansches mit drei Lagerböckchen ist dabei eine Ausprägung des Lagerflansches nach dem Prinzip der stabilen 3-Punkt-Lagerung. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung weist alternativ oder ergänzend zu den Lagerböckchen einen Ring oder einen unterbrochenen Ring auf, der ebenfalls durch Schrauben gegen die innere Rotorstirnfläche gezogen wird. Beide Varianten liegen dabei vorzugsweise im montierten Zustand an einer planen Stirnfläche an der Drehanode an. An der Drehanode sind in diesem Fall dann keine Vertiefungen oder Verzahnungen ausgebildet. Allerdings sitzt der Flansch im montierten Zustand typischerweise in einem Passsitz vertieft ein.Depending on the design variant, the bearing flange then only touches the rotating anode with the bearing blocks or an end face of a snug fit on the rotating anode, i.e. the surfaces of the bearing blocks are pulled against the inner rotor face by screws when a rotating anode is assembled. A preferred design of the bearing flange with three bearing blocks is a design of the bearing flange based on the principle of stable 3-point bearing. Another preferred embodiment has, as an alternative or in addition to the bearing blocks, a ring or an interrupted ring, which is also pulled against the inner rotor face by screws. Both variants preferably lie against a flat end face on the rotating anode when assembled. In this case, no recesses or gears are formed on the rotating anode. However, the flange is typically recessed in a snug fit when assembled.
Bevorzugt ist weiter eine Ausführung des Drehanodenlagers, bei der im Kopfabschnitt mehrere Befestigungseinrichtungen und mehrere Materialeinsparungen zur Ausbildung der weiteren Wärmebremse realisiert sind, wobei die Befestigungseinrichtungen und die Materialaussparungen ringförmig um die Mittellängsachse angeordnet und weiter bevorzugt quer parallel zur Mittellängsachse versetzt zur Lagerwelle ausgebildet sind. Hierbei sind bevorzugt zumindest zwei und insbesondere zumindest drei Materialaussparungen zwischen zwei Befestigungseinrichtungen angeordnet.A further preferred embodiment of the rotary anode bearing is one in which a plurality of fastening devices and a plurality of material recesses are implemented in the head section to form the further heat brake, wherein the fastening devices and the material recesses are arranged in a ring around the central longitudinal axis and are further preferably formed transversely parallel to the central longitudinal axis offset from the bearing shaft. Preferably, at least two and in particular at least three material recesses are arranged between two fastening devices.
Sind die Befestigungseinrichtungen als Gewindelöcher ausgebildet und sind die Materialaussparungen durch Bohrungen realisiert, so weisen die Gewindelöcher und die die Materialaussparungen ausbildenden Bohrungen bevorzugt einen einheitlichen Durchmesser auf, so dass diese durch ein einziges Werkzeug in einen Flansch-Rohling eingearbeitet werden können.If the fastening devices are designed as threaded holes and the material recesses are realized by bores, the threaded holes and the bores forming the material recesses preferably have a uniform diameter so that they can be machined into a flange blank using a single tool.
Wie bereits zuvor erwähnt, ist der Flansch bevorzugt topfartig ausgestaltet. In einem solchen Fall ist der Kopfabschnitt dann bevorzugt durch einen Topfkragen ausgebildet, weist also in erster Näherung die Form einer Unterlegscheibe auf. In diesem Topfkragen sind dann bevorzugt die Befestigungseinrichtungen und/oder die Materialaussparungen realisiert.As already mentioned, the flange is preferably designed in a pot-like manner. In such a case, the head section is then preferably formed by a pot collar, i.e., in a first approximation, has the shape of a washer. The fastening devices and/or the material recesses are then preferably implemented in this pot collar.
Vorteilhaft ist außerdem ein Drehanodenlager, insbesondere nach Art einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, zur Lagerung einer Drehanode einer Drehanodenröntgenvorrichtung mit einer sich in Richtung einer Mittellängsachse erstreckenden Lagerwelle sowie mit einem Flansch, wobei der Flansch einen Kopfabschnitt mit einer Anliegefläche für eine Drehanode aufweist, wobei im Kopfabschnitt mehrere Befestigungseinrichtungen und durch mehrere Materialaussparungen eine Wärmebremse ausgebildet sind, wobei die Befestigungseinrichtungen und die Materialaussparungen ringförmig um die Mittellängsachse angeordnet sind und wobei zwischen zwei benachbarten Befestigungseinrichtungen zumindest drei Materialaussparungen angeordnet sind.Also advantageous is a rotary anode bearing, in particular in the manner of one of the previously described embodiments, for supporting a rotary anode of a rotary anode X-ray device with a bearing shaft extending in the direction of a central longitudinal axis and with a flange, wherein the flange has a head section with a contact surface for a rotary anode, wherein in the head section several fastening devices and through several material recesses a heat brake made of are formed, wherein the fastening devices and the material recesses are arranged in a ring shape around the central longitudinal axis and wherein at least three material recesses are arranged between two adjacent fastening devices.
Ein derart ausgestaltetes Drehanodenlager löst ebenfalls die gestellte Aufgabe, wobei diese Lösung als eigenständiger erfinderischer Ansatz angesehen wird. Die Einreichung einer auf diesen Ansatz gerichteten Teilanmeldung bleibt daher ausdrücklich vorbehalten.A rotating anode bearing designed in this way also solves the problem, whereby this solution is regarded as an independent inventive approach. The filing of a divisional application based on this approach is therefore expressly reserved.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
-
1 in einer teilweisen Schnittdarstellung ein Drehanodenlager mit einem Flansch sowie -
2 in einer Draufsicht den Flansch.
-
1 in a partial sectional view a rotating anode bearing with a flange and -
2 a top view of the flange.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.
Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in
Die entsprechende Lagerwelle 6 ist hierbei in nicht näher dargestellter Weise mit Hilfe von Wälzlagern drehbar gelagert und liegt dabei in einer Lagerbuchse 10 ein.The corresponding
Der Flansch 8 ist an jener Lagerwelle 6 befestigt, insbesondere angeschweißt, und weist einen der Lagerwelle 6 zugewandten Basisabschnitt 12 sowie einen von der Lagerwelle 6 abgewandten Kopfabschnitt 14 mit einer Anliegefläche 16 auf, an der im montierten Zustand eine nicht mit abgebildete Drehanode anliegt.The
Eine entsprechende Drehanode wird hierbei durch Verschrauben am Flansch 8 befestigt und dementsprechend weist der Kopfabschnitt 14 des Flansches 8 Gewindelöcher 18 auf, in die zur Montage einer Drehanode Befestigungsschrauben eingeschraubt werden. Hierbei sind im Ausführungsbeispiel im Kopfabschnitt 14 drei Gewindelöcher 18 realisiert, die nach Art einer Gleichteilung um die Mittelängsachse 4 herum verteilt angeordnet sind.A corresponding rotating anode is attached to the
Weiter weist der Flansch 8 eine Topfform auf mit einem durch den Basisabschnitt 12 ausgebildeten Topfboden und mit einem durch den Kopfabschnitt 14 ausgebildeten Topfkragen. Infolgedessen ist der Basisabschnitt 12 einerseits und der Kopfabschnitt 14 andererseits in erster Näherung scheibenförmig ausgebildet. Dabei sind der Kopfabschnitt 14 und der Basisabschnitt 12 in Richtung der Mittellängsachse 4 räumlich voneinander getrennt angeordnet und über einen hohlzylinderförmigen Zwischenabschnitt 20 miteinander verbunden.Furthermore, the
Zudem ist der Flansch 8 als einstückiges Bauteil ausgestaltet und aus einem einzigen, vom typischen Material einer Drehanode verschiedenen Material ausgebildet. Die Lagerwelle 6 ist aus dem gleichen Material gefertigt und zudem zur Reduzierung von Reibungskräften mit einer Bleibeschichtung versehen.In addition, the
Weiter ist im Kopfabschnitt 14 eine Wärmebremse realisiert, die eine Durchleitung von im Betrieb der Drehanoden-Röntgenvorrichtung an und in der Drehanode generierter Wärme durch den Flansch 8 hin zur Lagerwelle 6 bremst. Jene Wärmebremse ist im Ausführungsbeispiel durch neun Materialaussparungen ausgebildet, wobei jede Materialaussparung als eine den Kopfabschnitt 14 durchsetzende Bohrung oder den Kopfabschnitt 14 durchsetzender Kanal 22 ausgestaltet ist. Die Materialaussparungen sind hierbei, wie aus
Etwas nach außen versetzt zu dieser ringförmigen Anordnung sind die Gewindelöcher 18 positioniert, wobei zwischen zwei benachbarten Gewindelöchern 18 je drei Kanäle 22 positioniert sind. Außerdem weisen im Ausführungsbeispiel die Gewindelöcher 18 und die Kanäle 22 unterschiedliche Durchmesser auf. Einer alternativen Ausgestaltung entsprechend ist für die Gewindelöcher 18 und die Kanäle 22 ein einheitlicher Durchmesser vorgesehen und realisiert.The threaded holes 18 are positioned slightly offset to the outside of this ring-shaped arrangement, with three
Einer weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsvariante entsprechend ist im Bereich eines jeden Gewindeloches 18 eine Art Sockel oder Anliegeböckchen 26 realisiert, wobei dieser typischerweise eine Art Trapezform aufweist.According to a further embodiment variant not shown in detail, a type of base or
Des Weiteren ist im Ausführungsbeispiel im Basisabschnitt 12 eine weitere Wärmebremse realisiert, die wiederum durch Bohrungen oder Kanäle 24 realisiert ist. Diese weisen im Ausführungsbeispiel einen geringeren Durchmesser auf als die Kanäle 22 im Kopfabschnitt 14. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind für die Kanäle 22 im Kopfabschnitt 14 und die Kanäle 24 im Basisabschnitt 12 einheitliche Durchmesser realisiert.Furthermore, in the exemplary embodiment, a further heat brake is implemented in the
Wie aus
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MAIER, DANIEL OLIVER, DIPL.-ING. UNIV., DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: MAIER, DANIEL OLIVER, DIPL.-ING. UNIV., DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE Free format text: FORMER OWNERS: MINEBEA CO., LTD., NAGANO, JP; SIEMENS HEALTHCARE GMBH, MUENCHEN, DE Owner name: MINEBEA CO., LTD., JP Free format text: FORMER OWNERS: MINEBEA CO., LTD., NAGANO, JP; SIEMENS HEALTHCARE GMBH, MUENCHEN, DE |