DE19612693A1 - Gleitlager für eine Drehanode einer Röntgenröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager für eine Drehanode einer Röntgenröhre, welches ein rotierendes und ein fest­ stehendes Lagerteil mit Lagerflächen aufweist, zwischen wel­ chen sich ein mit einem als Schmiermittel vorgesehenen Flüs­ sigmetall gefüllter Lagerspalt befindet, sowie eine ein der­ artiges Gleitlager enthaltende Röntgenröhre.

Wesentlich für die ordnungsgemäße Funktion derartiger Gleit­ lager ist eine gute Benetzung der Lagerflächen mit dem als Schmiermittel vorgesehenen Flüssigmetall. Im Falle eines aus der EP 0 373 705 A2 bekannten Gleitlagers der eingangs ge­ nannten Art sind daher die Lagerflächen mit einer Beschich­ tung aus Gold versehen. Dadurch ist zwar eine gute Benetzbar­ keit der Lagerflächen mit dem Flüssigmetall, bei dem es sich um eine Gallium-Indium-Zinn-Legierung handelt, sicherge­ stellt, jedoch hat sich gezeigt, daß bei den während des Be­ triebs der Röntgenröhre auftretenden typischen Betriebstem­ peraturen des Gleitlagers Gold feste intermetallische Verbin­ dungen mit Gallium in Form von Mischkristallen bildet, die die tribologischen Verhältnisse in dem Gleitlager nachteilig beeinflussen können, so daß die Betriebssicherheit der Rönt­ genröhre gefährdet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gleit­ lager der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine gute Benetzbarkeit der Lagerflächen sichergestellt ist, ohne das die tribologischen Verhältnisse im Gleitlager nachteilig beeinflußt werden, bzw. eine Röntgenröhre der eingangs ge­ nannten Art so auszubilden, daß Gefährdungen der Betriebs­ sicherheit der Röntgenröhre infolge nachteiliger tribolo­ gischer Verhältnisse in dem Gleitlager zumindest vermindert sind.

Nach der Erfindung wird der das Gleitlager betreffende Teil der Aufgabe gelöst durch ein Gleitlager für eine Drehanode einer Röntgenröhre, welches ein rotierendes und ein fest­ stehendes Lagerteil mit Lagerflächen aufweist, zwischen wel­ chen sich ein mit einem als Schmiermittel vorgesehenen Flüs­ sigmetall gefüllter Lagerspalt befindet, wobei wenigstens eine Lagerfläche mit einer Schicht eines Materials versehen ist, das von dem Flüssigmetall gelöst wird. Im Falle des er­ findungsgemäßen Gleitlagers wird also die Benetzung der La­ gerfläche mit dem als Schmiermittel vorgesehenen Flüssig­ metall dadurch vermittelt, daß die Lagerfläche mit einer Schicht eines Materials versehen ist, das in dem Flüssig­ metall in Lösung geht. Es können sich somit keine festen Ver­ bindungen des Flüssigmetalls und des Materials der Schicht bilden, die die tribologischen Verhältnisse im Gleitlager nachteilig beeinflussen könnten.

Wenn das als Schmiermittel vorgesehene Flüssigmetall gemäß einer Variante der Erfindung Gallium sowie Indium und/oder Zinn und deren Legierungen enthält, ist die Lagerfläche mit einer Schicht aus Indium und/oder Zinn versehen, wobei die Schicht im Falle der Beschichtung der Lagerfläche mit Indium und Zinn auch Legierungen von Indium und Zinn enthalten wird. Es hat sich gezeigt, daß so auf besonders einfache Weise einerseits die Benetzbarkeit der Lagerfläche sichergestellt und andererseits die Bildung von Mischkristallen verhindert werden kann.

In der Regel genügt es, wenn auf die Lagerfläche eine dünne Schicht aufgebracht wird, deren Dicke, je nach Beschichtungs­ verfahren, in der Größenordnung von wenigen 100 nm bis in den µm-Bereich liegt. Eine solche Schicht kann beispielsweise durch Bedampfen oder auf galvanischem Wege aufgebracht wer­ den. Es hat sich gezeigt, daß eine besonders gleichmäßige und somit eine gute Benetzbarkeit der Lagerfläche gewährleistende Schicht entsteht, wenn diese durch Sputtern auf die Lager­ fläche aufgebracht wird.

Der die Röntgenröhre betreffende Teil der Aufgabe wird gelöst durch eine Röntgenröhre mit einer Drehanode, die mittels eines erfindungsgemäßen Gleitlagers gelagert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in grob schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine Röntgenröhre mit einer Drehanode, die mit­ tels eines erfindungsgemäßen Gleitlagers gelagert ist, und

Fig. 2 und 3 in vergrößerter Darstellung die Einzelheiten II und III gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Röntgenröhre dargestellt, die eine Drehanode 1 aufweist, die in einem Vakuumkolben 2 unterge­ bracht ist. Der Vakuumkolben 2 enthält außerdem noch in an sich bekannter Weise eine Kathode 3, die eine in Fig. 1 nicht sichtbare Glühwendel aufweist, die in einem Kathodenbecher 4 aufgenommen ist.

Die Drehanode 1 weist einen Anodenteller 5 auf, der an dem einen Ende einer Lagerungswelle 6 fest angebracht ist. Um die drehbare Lagerung der Drehanode 1 zu gewährleisten, ist ein insgesamt mit 7 bezeichnetes Gleitlager vorgesehen, das ein in Bezug auf den Vakuumkolben 2 feststehendes und an diesem befestigtes Lagerteil und ein mit der Drehanode 3 rotierendes Lagerteil aufweist. Bei dem rotierenden Lagerteil handelt es sich um die Lagerungswelle 6 ist. Das feststehenden Lagerteil ist aus mehreren Bauteilen, nämlich einem Rohrteil 8, einem Boden 9 und einem Deckel 10 zusammengesetzt.

Das Rohrteil 8, der Boden 9 und der mit einer Bohrung ver­ sehene Deckel 10 sind derart miteinander verschraubt (es sind nur die Mittellinien einiger Schrauben dargestellt), daß das verdickte Ende der sich durch die Bohrung des Deckels 10 er­ streckenden Lagerungswelle 6 in der Bohrung des Rohrteiles 8 aufgenommen ist.

Dabei bilden die plane Innenseite des Bodens 10, die hohl­ zylindrische Bohrungswandung des Rohrteiles 8 und die kreis­ ringförmige plane Innenseite des Deckels 10 erste Lager­ flächen 11, 12 und 13.

Die am anderen Ende der Lagerungswelle 6 vorgesehene plane kreisringförmige Stirnfläche, die zylindrische Mantelfläche des verdickten Ansatzes der Lagerungswelle 6 und die kreis­ ringförmige ebene Stirnfläche des zu dem verdickten Ansatz überleitenden Absatzes der Lagerungswelle 6 bilden zweite Lagerflächen 14, 15, 16.

Zwischen den Lagerflächen 11 bis 13 einerseits und den Lager­ flächen 14 bis 16 andererseits befindet sich ein in Fig. 1 nicht sichtbarer, mit Flüssigmetall als Schmiermittel ge­ füllter Lagerspalt.

Um die Drehanode 1 in Rotation versetzen zu können, ist ein Elektromotor vorgesehen, der als Rotor 17 ein aus einem elek­ trisch leitenden Werkstoff gebildetes topfförmiges Bauteil aufweist, daß das mit dem Deckel 10 versehene Ende des Rohr­ teiles 8 übergreift. Der schematisch angedeutete Stator 18 ist im Bereich des Rotors 17 auf die Außenwand des Vakuum­ kolbens aufgesetzt und bildet mit dem Rotor 17 einen elek­ trischen Kurzschlußläufermotor, der bei Versorgung mit dem entsprechenden Strom die Drehanode 1 rotieren läßt.

Die Lagerteile, d. h. die Lagerungswelle 6 einerseits und das Rohrteil 8, der Boden 9 und der Deckel 10 andererseits, sind aus einem Material der Gruppe Molybdän, Wolfram, Tantal, Rhenium, einer wenigstens eines dieser Metalle enthaltenden Legierung, Edelstahl oder Keramik gebildet. Vorzugsweise sind die Lagerteile aus Molybdän oder einer molybdänhaltigen Le­ gierung gebildet, und zwar im Hinblick auf die Vakuumtaug­ lichkeit dieser Materialien.

Das Rohrteil 8 ist übrigens über eine Metallhülse 19 mit dem Vakuumkolben 2 fest verbunden.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sind die Lagerflä­ chen 11 bis 13 und 14 bis 16 jeweils mit einer Schicht 20 bis 22 bzw. 23 bis 25 eines Materials versehen, das in dem in den Fig. 2 und 3 angedeuteten Flüssigmetall 26 in Lösung geht.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Lagerflächen 11 bis 13 bzw. 14 bis 16 gut von dem als Schmiermittel vorgese­ henen Flüssigmetall benetzt werden können, was für die ord­ nungsgemäße Funktion des Gleitlagers wesentlich ist. Zugleich ist sichergestellt, daß selbst bei den im Betrieb der Rönt­ genröhre in dem Gleitlager auftretenden erhöhten Temperaturen sich keine festen intermetallischen Verbindungen zwischen dem Material der Schichten 20 bis 22 und 23 bis 25 einerseits und dem Flüssigmetall andererseits bilden können, die in Form von Mischkristallen die tribologischen Verhältnisse im Gleitlager nachteilig beeinflussen könnten.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels enthält das als Schmiermittel vorgesehene Flüssigmetall Gallium sowie Indium und/oder Zinn und deren Legierungen. Bei dem Material der Schichten 20 bis 25 handelt es sich um Indium und/oder Zinn (sowie eventuell deren Legierungen).

Die Schichten 20 bis 25 sind im Falle des beschriebenen Aus­ führungsbeispieles durch Sputtern hergestellt.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles sind sämt­ liche Lagerflächen 11 bis 16 mit einer Schicht 20 bis 25 ver­ sehen. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch nicht unbedingt erforderlich, sämtliche Lagerflächen zu beschichten.

Die Lagerflächen können übrigens in an sich bekannter, in den Figuren nicht dargestellter Weise mit insbesondere spiral­ förmigen Nuten versehen sein, die dazu dienen, im Betrieb des Lagers das Flüssigmetall am Austreten aus dem Lagerspalt zu hindern.

Die Dicke der Schichten 20 bis 25 ist in den Fig. 2 und 3 übrigens aus Gründen der Anschaulichkeit übertrieben groß dargestellt. Letztendlich genügt bereits eine Dicke, durch die sichergestellt ist, daß geschlossene Schichten 20 bis 25 vorliegen.

Claims (4)

1. Gleitlager für eine Drehanode (1) einer Röntgenröhre, wel­ ches ein rotierendes und ein feststehendes Lagerteil (6 bzw. 8 bis 10) mit Lagerflächen (11 bis 13 bzw. 14 bis 16) auf­ weist, zwischen welchen sich ein mit einem als Schmiermittel vorgesehenen Flüssigmetall (26) gefüllter Lagerspalt befin­ det, wobei wenigstens eine Lagerfläche (11 bis 13 bzw. 14 bis 16) mit einer Schicht (20 bis 22 bzw. 23 bis 25) eines Mate­ rials versehen ist, das von dem Flüssigmetall (26) gelöst wird.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dessen als Schmiermittel vor­ gesehenes Flüssigmetall (26) Gallium sowie Indium und/oder Zinn und deren Legierungen enthält, und dessen Lagerfläche (11 bis 16) mit einer Schicht (20 bis 25) aus Indium und/oder Zinn versehen ist.

3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schicht (20 bis 25) durch Sputtern auf die Lagerfläche aufgebracht ist.

4. Röntgenröhre mit einer Drehanode, die mittels eines Gleit­ lagers (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gelagert ist.