DE19614221C2

DE19614221C2 - Degassing of liquid metal plain bearings

Info

Publication number: DE19614221C2
Application number: DE19614221A
Authority: DE
Inventors: Roland Koeppel; Bernhard Hiller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2016-04-11
Also published as: DE19614221A1

Description

Gleitlager mit einem mit Flüssigmetall gefüllten Lagerspalt, kurz Flüssigmetall-Gleitlager, finden beispielsweise in Form von Spiralrillen-Gleitlagern bei Röntgenröhren zur Lagerung von Drehanoden Verwendung und sind in der Regel im Inneren des Vakuumgehäuses der Röntgenröhre aufgenommen. Diese Gleit lager werden normalerweise mit Flüssigmetallegierungen auf Galliumbasis gefüllt, die bei Raumtemperatur bereits flüssig sind. Da es sich bei derartigen Legierungen um hochreaktive Substanzen handelt, ist es unerwünscht, wenn Flüssigmetall- Gleitlager Flüssigmetall verlieren. Dies gilt insbesondere bei der Anwendung in Röntgenröhren, in denen Flüssigmetall tröpfchen außerhalb des Gleitlagers die Hochspannungsfestig keit der Röntgenröhre zerstören.Plain bearing with a bearing gap filled with liquid metal, In short, liquid metal plain bearings, for example, find their shape of spiral groove plain bearings in X-ray tubes for storage of rotating anodes use and are usually inside of the vacuum housing of the X-ray tube. This sliding Bearings are usually made with liquid metal alloys Gallium based, which is already liquid at room temperature are. Since such alloys are highly reactive Substances, it is undesirable if liquid metal Loss of plain metal liquid bearings. This is especially true when used in X-ray tubes in which liquid metal droplets of high voltage resistant outside of the plain bearing destroy the X-ray tube.

Die Hochspannungsfestigkeit der Röntgenröhre und damit ihre Funktionsfähigkeit ist insbesondere auch dadurch gefährdet, daß im Gleitlager vorhandene Gaseinschlüsse im Betrieb ausga sen. Es besteht daher die Notwendigkeit, beim Füllen des Gleitlagers mit Flüssigmetall eventuell eingeschlossenes Gas vor Inbetriebnahme der Röntgenröhre abzupumpen, wobei sich Gasblasen vor allem an Ecken, Hinterschneidungen und Zen trierstufen hartnäckig halten. Gaseinschlüsse in Gleitlagern haben zudem den unerwünschten Effekt, daß sie beim Abpumpen zur Erzeugung des Vakuums in der Röntgenröhre expandieren und Flüssigmetall vor allem an Fügestellen aus dem Gleitlager treiben. Das Flüssigmetall gelangt so in den Vakuumraum der Röntgenröhre und kann dort Hochspannungsüberschläge hervorru fen, was sich in der Regel lebensdauerverkürzend auf die Röntgenröhre auswirkt.The high-voltage strength of the X-ray tube and thus yours Functionality is particularly endangered by that existing gas inclusions in the slide bearing during operation sen. There is therefore a need when filling the Plain bearing with liquid metal possibly enclosed gas before starting up the X-ray tube Gas bubbles especially at corners, undercuts and zen Stubbornly keep steps. Gas inclusions in plain bearings also have the undesirable effect that they when pumping expand to create the vacuum in the x-ray tube and Liquid metal, especially at joints from the plain bearing float. The liquid metal gets into the vacuum space of the X-ray tube and can cause high voltage flashovers fen, which usually reduces the lifespan of the X-ray tube affects.

Um zu verhindern, daß beim Füllen des Gleitlagers mit Flüs sigmetall Gaseinschlüsse im Gleitlager auftreten, bedient man sich aufwendiger Pump- und Füllprozesse und sieht lange Pump zeiten vor, um sicherzustellen, daß das Lager entgast oder blasenfrei gefüllt ist. Auf diese Weise wird zwar eine Entga sung des Gleitlagers erreicht, die langen Pumpzeiten und auf wendigen Pump- und Füllprozesse sind jedoch sehr kosteninten siv. Des weiteren verwendet man komplizierte Labyrinthe und konstruktive Maßnahmen, um Flüssigmetalltröpfchen, die durch Gaseinschlüsse aus dem Lager getrieben werden, am Austreten zu hindern. Auch diese Maßnahmen verhindern zwar wirksam den Austritt von Flüssigmetalltröpfchen aus dem Gleitlager in folge von Gaseinschlüssen, sind jedoch meist mit einem hohen technischen und finanziellen Aufwand verbunden.To prevent that when filling the plain bearing with rivers sigmetall Gas inclusions occur in the plain bearing, one operates complex pumping and filling processes and sees long pumping times to ensure that the warehouse degasses or is filled without bubbles. In this way, a solution of the plain bearing reached, the long pumping times and on agile pumping and filling processes are very costly siv. Furthermore, complicated labyrinths and constructive measures to liquid metal droplets by Gas inclusions are driven out of the warehouse at the exit to prevent. These measures also effectively prevent the Liquid metal droplets emerge from the plain bearing in result from gas inclusions, but are usually high technical and financial expense.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Entgasen des Gleitlagers auf einfache und kostengünstige Weise erreicht wird.The invention has for its object a plain bearing trained in such a way that the degassing of Plain bearing achieved in a simple and inexpensive way becomes.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Gleit lager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by sliding camp solved with the features of claim 1.

Da sich Gasblasen vor allem an Ecken, Hinter schneidungen und Zentrierstufen hartnäckig halten, ist im Falle des erfindungsgemäßen Flüssigmetall-Gleitlagers also mindestens eine fertigungstechnisch einfach zu realisierende Entgasungsnut in wenigstens einer der aneinander anliegenden Flächen ausgebildet, wo bei der Flächenteil der gegenüberliegenden Flächen vorzugsweise die Entgasungsnut bedeckt. Auf diese Weise können eingeschlossene Gasblasen durch die Entgasungsnut nach dem Befüllen des Flüssigmetall- Gleitlagers mit Flüssigmetall aus dem Gleitlager austreten, während das Flüssigmetall wegen der Anwesenheit des Antibe netzungsmittels auf der Wandung der Entgasungsnut, das dem Flüssigmetall einen ausreichenden Widerstand entgegensetzt, nicht durch die Entgasungsnut aus dem Gleitlager entweichen kann. Das Antibenetzungsmittel setzt dem Flüssigmetall einen Widerstand entgegen, weil es aufgrund seiner Antibe netzungseigenschaften mit dem Flüssigmetall einen Randwinkel < 90° bildet. Es wird somit eine Kapillarkraft erzeugt, wel che ins Innere des Gleitlagers gerichtet ist. Diese ins In nere des Gleitlagers gerichtete Kapillarkraft verhindert den Austritt von Flüssigmetall aus dem Gleitlager. Vorzugsweise erstreckt sich das Antibenetzungsmittel über den gesamten Um fang der Wandung der Entgasungsnut.Since gas bubbles are mainly at corners, behind Stubbornly keeping cuts and centering steps is in the Case of the liquid metal plain bearing according to the invention at least one easy to manufacture Degassing groove in at least one of the adjacent surfaces formed where in the area part of the opposite Surfaces preferably the degassing groove covered. In this way trapped gas bubbles can through the degassing groove after filling the liquid metal Slide the slide bearing with liquid metal out of the slide bearing, while the liquid metal due to the presence of the antibe wetting agent on the wall of the degassing groove that the Liquid metal provides sufficient resistance, do not escape from the plain bearing through the degassing groove can. The anti-wetting agent sets the liquid metal Oppose it because of its antibe wetting properties with the liquid metal a contact angle <90 ° forms. A capillary force is thus generated che is directed inside the plain bearing. This ins Capillary force directed against the plain bearing prevents this Liquid metal escapes from the plain bearing. Preferably the anti-wetting agent extends over the entire um start the wall of the degassing groove.

In der EP 0 666 585 A1 ist zwar ein Flüssigmetall-Gleitlager mit Entgasungskanäle aufweisenden Filterkörpern zum Entgasen des Flüssigmetall-Gleitlagers beschrieben. Die Filterkörper sind jedoch derart angeordnet, daß Gaseinschlüsse an Ecken des Flüssigmetall-Gleitlagers nur mit Hilfe eines die Ecken mit den Filterkörpern verbindenden Kapillarsystems aus dem Flüssigmetall-Gleitlager abgeführt werden können.EP 0 666 585 A1 does indeed contain a liquid metal plain bearing with filter bodies for degassing that have degassing channels of the liquid metal plain bearing described. The filter body are however arranged such that gas inclusions at corners of the liquid metal plain bearing using only one of the corners with the filter bodies connecting capillary system from the Liquid metal plain bearings can be removed.

Außerdem sind aus der DE 195 23 162 A1 und der EP 0 141 476 A1 Flüssigmetall-Gleitlager mit Gleitlagerteilen bekannt, welche Flächen aufweisen, welche an mit Flüssigmetall be netzte Lagerflächen angrenzen und mit einem als Antibe netzungsmittel für das Flüssigmetall wirksamen Material ver sehen sind. Die an das Flüssigmetall angrenzenden und sich gegenüberliegenden Flächen von stationären und rotierenden Gleitlagerteilen bilden dabei einen den Lagerspalt mit dem umgebenden Raum verbindenden Spalt. In addition, DE 195 23 162 A1 and EP 0 141 476 A1 Liquid metal plain bearings with plain bearing parts known, which have surfaces which be on with liquid metal adjoin the networked storage areas and use one as an anti wetting agent for the liquid metal active material ver are seen. Those bordering on the liquid metal and themselves opposite faces of stationary and rotating Plain bearing parts form a bearing gap with the surrounding space connecting gap.

Als Antibenetzungsmittel ist gemäß einer Variante der Erfin dung ein Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid, vorgesehen. Als Antibenetzungsmittel eignen sich aber auch Graphit oder Siliziumoxid.According to one variant, the anti-wetting agent is Erfin a metal oxide, in particular aluminum oxide, is provided. However, graphite or are also suitable as anti-wetting agents Silicon oxide.

Um im Betrieb der Röntgenröhre den Verlust von Flüssigmetall über die Entgasungsnut zu verhindern, muß dem im Betriebsfall auftretenden hydrostatischen Druck infolge der Lagerzentrifu galkraft, der auf das Flüssigmetall zur Wirkung kommt und dieses über die Entgasungsnut aus dem Gleitlager treibt, ent gegengewirkt werden. Die Wirkung des hydrostatischen Druckes infolge der Lagerzentrifugalkraft findet dahingehend Berück sichtigung, daß im Falle einer Entgasungsnut mit kreisförmi gem Querschnitt der maximal zulässige Durchmesser d der Ent gasungsnut höchstens
In order to prevent the loss of liquid metal through the degassing groove during operation of the X-ray tube, the hydrostatic pressure that occurs during operation as a result of the bearing centrifuge galkraft, which acts on the liquid metal and drives it through the degassing groove from the slide bearing, must be counteracted. The effect of the hydrostatic pressure due to the bearing centrifugal force takes into account that in the case of a degassing groove with a circular cross section, the maximum permissible diameter d of the degassing groove is at most

betragen darf, wobei
σ die Oberflächenspannung des Flüssigmetalls,
ϕ der Randwinkel, und
p der hydrostatische Druck infolge der im Betrieb des Lagers auftretenden Zentrifugalkraft
sind (vgl. auch DE-Buch, D. Mende, G. Simon "Physik, Glei chungen und Tabellen", VEB Leibzig, 1971, Seite 119).may be, whereby
σ the surface tension of the liquid metal,
Rand the contact angle, and
p the hydrostatic pressure due to the centrifugal force that occurs during operation of the bearing
are (see also DE book, D. Mende, G. Simon "Physics, equations and tables", VEB Leibzig, 1971, page 119).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das als Antibenetzungsmittel wirksame Material in Form einer Schicht vor, die zum Beispiel durch Bedampfen oder Sputtern aufgebracht sein kann. According to a preferred embodiment of the invention the material effective as an anti-wetting agent in the form of a Layer before, for example, by vapor deposition or sputtering can be applied.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung wird die Entgasungsnut des Gleitlagers, die sich in den an das Flüssigmetall angrenzenden Flächen befindet, photoche misch oder durch Laser in die Flächen eingebracht. Auf diese Weise sind selbst kompliziert geformte Entgasungsnuten, wel che eine gerade, kreisförmige oder krummlinige Linienführung mit kreisförmiger, elliptischer oder mehreckiger Quer schnittsform aufweisen können, einfach herstellbar.According to a further preferred embodiment of the invention dung becomes the degassing groove of the plain bearing, which is in the surfaces adjacent to the liquid metal, photoche mixed or introduced into the surfaces by laser. To this Ways are even complex shaped degassing grooves, wel straight, circular or curvilinear lines with circular, elliptical or polygonal cross can have a sectional shape, easy to manufacture.

Aus der EP 0 578 314 A1 ist eine Gleitlager für eine Drehan oden-Röntgenröhre bekannt, von dessen relativ zueinander in einer Drehrichtung drehbaren Lagerflächen wenigstens eine mit einem Muster von Rillen versehen ist, wobei die Rillen mit Hilfe eines Lasers erzeugt werden können.EP 0 578 314 A1 describes a plain bearing for a rotary machine X-ray tube known from its relative to each other in bearing surfaces rotatable in one direction of rotation at least one is provided with a pattern of grooves, the grooves with Can be generated with the help of a laser.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: An embodiment of the invention is in the accompanying Drawings shown. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einem erfindungsgemäßen Flüssigmetall-Gleitlager für die Drehanode in teilweise geschnittener Darstel lung, Fig. 1 a longitudinal section through a lung rotating anode X-ray tube according to the invention with a liquid metal bearings for the rotary anode in a partially cut depicting,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit II gemäß Fig. 1, Fig. 2 in an enlarged representation of the detail II of FIG. 1,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung den Schnitt III gemäß Fig. 1, und Fig. 3 in an enlarged view the section III of FIG. 1, and

Fig. 4 die Draufsicht auf das Gleitlagerteil 9 mit Variatio nen von Entgasungsnuten. Fig. 4 is a top view of the plain bearing part 9 with variations of degassing grooves.

In der Fig. 1 ist eine Drehanoden-Röntgenröhre dargestellt, die eine Drehanode 1 aufweist, die in einem Vakuumkolben 2 untergebracht ist. Der Vakuumkolben 2 enthält außerdem noch in an sich bekannter Weise eine Kathode 3, die in einem Ka thodenbecher 4 eine in Fig. 1 nicht sichtbare Glühwendel ent hält.In Fig. 1 a rotating anode X-ray tube is shown having a rotary anode 1, which is housed in a vacuum piston 2. The vacuum piston 2 also contains, in a manner known per se, a cathode 3 which, in a Ka cup 4, holds an incandescent filament which is not visible in FIG. 1.

Die Drehanode 1 weist einen Anodenteller 5 auf, der an dem einen Ende einer mit dem Anodenteller 5 rotierenden Lage rungswelle 6 fest angebracht ist. Um die drehbare Lagerung der Drehanode 1 zu gewährleisten, ist ein insgesamt mit 7 be zeichnetes Flüssigmetall-Gleitlager vorgesehen, das aus meh reren Gleitlagerteilen zusammengesetzt ist, von denen eines die Lagerungswelle 6 ist. Als weitere Gleitlagerteile sind ein Rohrteil 8, ein Boden 9 und ein Deckel 10 vorgesehen.The rotating anode 1 has an anode plate 5 , the shaft 6 at one end of a rotating with the anode plate 5 position shaft is fixedly attached. In order to ensure the rotatable mounting of the rotating anode 1 , a total of 7 be designated liquid metal plain bearing is provided, which is composed of several plain bearing parts, one of which is the bearing shaft 6 . A tube part 8 , a base 9 and a cover 10 are provided as further slide bearing parts.

Das Rohrteil 8, der Boden 9 und der 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 erstreckenden Lagerungswelle 6 in der Bohrung des Rohrteils 8 aufgenommen ist. Dabei bilden die plane Innenseite des Bodens 9, die hohlzylindrische Bohrungs wand des Rohrteils 8 und die kreisringförmige plane Innen seite des Deckels 10 erste Lagerungsflächen 11, 12 und 13. Die am anderen Ende der Lagerungswelle 6 vorgesehene plane, kreisförmige Stirnfläche, die zylindrische Mantelfläche des verdickten Ansatzes der Lagerungswelle 6 und die kreisring förmige ebene Stirnfläche des zu dem verdickten Ansatz über leitenden Absatzes der Lagerungswelle 6 bilden zweite Lage rungsflächen 14, 15 und 16.The tube part 8 , the bottom 9 and the cover 10 are screwed together (only the center lines of some screws are shown) such that the thickened end of the bearing shaft 6 extending through the bore of the cover 10 is received in the bore of the tube part 8 . The planar inner side of the bottom 9 , the hollow cylindrical bore wall of the tubular part 8 and the annular planar inner side of the cover 10 first bearing surfaces 11 , 12 and 13th The provided at the other end of the bearing shaft 6 flat, circular end face, the cylindrical outer surface of the thickened neck of the bearing shaft 6 and the annular flat end face of the thickened neck via conductive shoulder of the bearing shaft 6 form second layer approximately surfaces 14 , 15 and 16 .

Das Rohrteil 8, der Boden 9 und der Deckel 10 bilden den be züglich des Vakuumkolbens 2 feststehenden Teil des Flüssigme tall-Gleitlagers. An den Boden 9 ist ein topfförmiges Bauteil 29, dessen oberer Teil seiner Wandung flanschartig ausgebil det ist, über seinen flanschartigen Teil mittels Schrauben befestigt. Das Bauteil 29 weist über seinen gesamten Umfang Verbindungsbohrungen 30 auf, worüber das Innere des Bauteils 29 mit dem Vakuumraum der Röntgenröhre in Verbindung steht. Das Bauteil 29 ist über eine Metallhülse 19 mit dem Vakuum kolben 2 verbunden.The tube part 8 , the bottom 9 and the cover 10 form the part of the liquid slide bearing which is fixed with respect to the vacuum piston 2 . At the bottom 9 is a cup-shaped member 29 , the upper part of its wall is flange-like ausgebil det, attached via its flange-like part by means of screws. The component 29 has connection bores 30 over its entire circumference, via which the interior of the component 29 communicates with the vacuum space of the X-ray tube. The component 29 is connected to the vacuum piston 2 via a metal sleeve 19 .

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 gefüllter Lagerspalt.Between the bearing surfaces 11 to 13 on the one hand and the bearing surfaces 14 to 16, on the other hand, there is a bearing gap, not visible in FIG. 1, filled with liquid metal.

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, das auf das mit dem Deckel 10 versehene Ende des Rohrteils 8 übergreift. Der schematisch angedeutete Stator 18 ist im Bereich des Rotors 17 auf die Außenwand des Vakuumkol bens aufgesetzt und bildet mit dem Rotor 17 einen elektri schen Kurzschlußläufermotor, der bei Versorgung mit dem ent sprechenden Strom die Drehanode 1 rotieren läßt.In order to be able to set the rotating anode 1 in rotation, an electric motor is provided which, as the rotor 17, has a cup-shaped component formed from an electrically conductive material, which overlaps the end of the tubular part 8 provided with the cover 10 . The schematically indicated stator 18 is placed in the region of the rotor 17 on the outer wall of the vacuum piston and forms with the rotor 17 an electrical short-circuit rotor motor which can rotate the rotating anode 1 when supplied with the appropriate current.

Die Gleitlagerteile, also die Lagerungswelle 6, das Rohrteil 8, der Boden 9 und der Deckel 10 sind aus einem Material der Gruppe Molybdän, Wolfram, Tantal, Rhenium oder einer wenig stens eines dieser Metalle enthaltenden Legierung, Edelstahl oder Keramik gebildet. Vorzugsweise sind die Gleitlagerteile aus Molybdän oder einer molybdänartigen Legierung gebildet, und zwar im Hinblick auf die Vakuumtauglichkeit dieser Mate rialien.The plain bearing parts, that is the bearing shaft 6 , the tube part 8 , the bottom 9 and the cover 10 are formed from a material from the group of molybdenum, tungsten, tantalum, rhenium or an alloy, stainless steel or ceramic containing at least one of these metals. Preferably, the slide bearing parts are made of molybdenum or a molybdenum-like alloy, in view of the vacuum suitability of these materials.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen die Gleitlagerteile 8 und 9 bezüglich ihrer aneinander anliegenden Flächenteile 23 und 24 zylindrische Flächenteile 23a, 24a und ringförmige Flächenteile 23b, 24b auf, um eine Zentrierung der Gleitla gerteile 8 und 9 relativ zueinander zu gewährleisten. Die Flächenteile 23a und 23b bilden hierbei zusammen mit der La gerungsfläche 11 eine Zentrierstufe 26.As can be seen from Fig. 2, the slide bearing parts 8 and 9 with respect to their abutting surface parts 23 and 24 cylindrical surface parts 23 a, 24 a and annular surface parts 23 b, 24 b to centering the Gleitla gerteile 8 and 9 relative to each other to ensure. The surface parts 23 a and 23 b form here, together with the storage area 11, a centering step 26 .

Infolge des Einfüllvorganges beim Füllen des Gleitlagers 7 mit Flüssigmetall 20 können an der Zentrierstufe 26 zwischen dem zylindrischen Flächenteil 24a des Gleitlagerteils 8 und dem zylindrischen Flächenteil 23a des Gleitlagerteils 9, wel che eine sehr enge, übertrieben groß dargestellte Fuge 28 bilden, Gaseinschlüsse 21 vorhanden sein, die beseitigt wer den müssen, um ein späteres im Betrieb eventuell eintretendes Ausgasen der Gaseinschlüsse 21 in den Vakuumraum der Röntgen röhre und damit Beeinträchtigungen der Hochspannungsfestig keit der Röntgenröhre zu verhindern.As a result of the filling process when filling the slide bearing 7 with liquid metal 20 , gas inclusions 21 can be formed at the centering step 26 between the cylindrical surface part 24 a of the slide bearing part 8 and the cylindrical surface part 23 a of the slide bearing part 9 , which form a very narrow, exaggeratedly large joint 28 be present, who have to be eliminated, to prevent any subsequent outgassing of the gas inclusions 21 in the vacuum space of the X-ray tube and thus impairment of the high-voltage strength of the X-ray tube.

Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 hervorgeht, ist das Gleitlagerteil 9 in seinem ringförmigen Flächenteil 23b, das an dem ringför migen Flächenteil 24b des Gleitlagerteils 8 über den gesamten Flächenteil 23b plan anliegt, mit einer gradlinigen Entga sungsnut 22 quadratischen Querschnitts versehen, die den La gerspalt über die Fuge 28 mit dem umgebenden Raum verbindet. Die Wandung der Entgasungsnut 22 quadratischen Querschnitts und vorzugsweise auch der ihr gegenüberliegende und sie be deckende Bereich der ringförmigen Teilfläche 24b des Gleitla gerteils 8 sind über einen Teil ihrer Länge mit einer Schicht 25 eines für das Flüssigmetall 20 als Antibenetzungsmittel wirksamen Materials versehen. Dem Flüssigmetall 20 wird in folge der Anwesenheit des Antibenetzungsmittels ein ausrei chender Widerstand entgegengesetzt, so daß das Flüssigmetall 20 weder im Ruhezustand noch im Betrieb der Röntgenröhre bzw. des Gleitlagers 7 über die Entgasungsnut 22 entweichen kann. Der notwendige Widerstand entsteht dadurch, daß die Oberflä che des Antibenetzungsmittels mit dem Flüssigmetall 20 einen Randwinkel < 90° bildet, der eine ins Innere des Gleitlagers 7 gerichtete Kapillarkraft erzeugt. Während das Flüssigmetall 20 im Lagerspalt des Gleitlagers 7 auf diese Weise zurückge halten wird, können jedoch Gaseinschlüsse 21 die Entgasungs nut passieren und z. B. beim Evakuieren der Röntgenröhre nach dem Befüllen des Gleitlagers 7 mit Flüssigmetall 20 abgepumpt werden.As can be seen from Fig. 2 and Fig. 3, the plain bearing part 9 is in its annular surface part 23 b, which rests against the ring-shaped surface part 24 b of the plain bearing part 8 over the entire surface part 23 b, with a straight-line degassing groove 22 having a square cross-section provided that connects the La gap through the joint 28 with the surrounding space. The wall of the degassing groove 22 square cross-section and preferably also the opposite and they covering area of the annular partial surface 24 b of the Gleitla gerteile 8 are provided over part of their length with a layer 25 of a material effective for the liquid metal 20 as an anti-wetting agent. The liquid metal 20 is a sufficient resistance due to the presence of the anti-wetting agent so that the liquid metal 20 can not escape through the degassing groove 22 neither in the idle state nor in the operation of the X-ray tube or the plain bearing 7 . The necessary resistance arises from the fact that the surface of the anti-wetting agent with the liquid metal 20 forms a contact angle <90 °, which generates a capillary force directed into the interior of the slide bearing 7 . While the liquid metal 20 in the bearing gap of the plain bearing 7 will hold back in this way, however, gas inclusions 21 can pass the degassing groove and z. B. during the evacuation of the X-ray tube after filling the slide bearing 7 with liquid metal 20 .

Im Betrieb der Röntgenröhre bzw. des Gleitlagers 7 wirkt auf das Flüssigmetall 20 der hydrostatische Druck der infolge der Lagerrotation wirkenden Zentrifugalkraft. Um zu verhindern, daß das Flüssigmetall 20 über die Entgasungsnut 22 aus dem Gleitlager 7 getrieben wird, wird dem hydrostatischen Druck mit einer Begrenzung des maximal zulässigen Querschnitts der Entgasungsnut 22 entgegengewirkt. Für eine wie im vorliegen den Ausführungsbeispiel beschriebene Entgasungsnut 22 quadra tischen Querschnitts errechnet sich der maximal zulässige Durchmesser d eines der Entgasungsnut 22 umschriebenen Zylin ders 27 und damit die maximal zulässige Länge der Diagonalen des quadratischen Querschnitts der Entgasungsnut 22 nach der Gleichung
When the X-ray tube or the plain bearing 7 is in operation, the hydrostatic pressure of the centrifugal force acting as a result of the bearing rotation acts on the liquid metal 20 . In order to prevent the liquid metal 20 from being driven out of the slide bearing 7 via the degassing groove 22 , the hydrostatic pressure is counteracted by limiting the maximum permissible cross section of the degassing groove 22 . For a degassing groove 22 as described in the present exemplary embodiment, the cross section is calculated as the maximum permissible diameter d of one of the degassing grooves 22 circumscribed cylinder 27 and thus the maximum permissible length of the diagonals of the square cross section of the degassing groove 22 according to the equation

wobei
σ die Oberflächenspannung des Flüssigmetalls,
ϕ der Randwinkel, und
p der hydrostatische Druck infolge der im Betrieb des Lagers auftretenden Zentrifugalkraft
sind.in which
σ the surface tension of the liquid metal,
Rand the contact angle, and
p the hydrostatic pressure due to the centrifugal force that occurs during operation of the bearing
are.

Im Schnittbild der Entgasungsnut 22 quadratischen Quer schnitts gemäß Fig. 3 ist die Länge der Diagonalen der Entga sungsnut 22 quadratischen Querschnitts also gleich dem Durch messer d der Kreisfläche des der Entgasungsnut 22 umschriebe nen Zylinders 27. Voraussetzung dafür, daß kein Flüssigmetall 20 aus dem Gleitlager 7 im Betrieb entweichen kann, ist je doch, daß die Schicht 25 des Antibenetzungsmittels über eine ausreichende Länge über die gesamte Wandung der Entgasungsnut 22 quadratischen Querschnitts und dem ihr gegenüberliegenden und sie bedeckenden Bereich der ringförmigen Teilfläche 24b des Gleitlagerteils 8 vorhanden ist.In the sectional view of the gas exhaustion 22 of square cross section according to FIG. 3, the length of the diagonal of the square cross-section 22 Entga sungsnut therefore equal to the d diameter of the circular surface of the gas exhaustion umschriebe 22 nen cylinder 27. A prerequisite for ensuring that no liquid metal 20 can escape from the slide bearing 7 during operation is that the layer 25 of the anti-wetting agent has a sufficient length over the entire wall of the degassing groove 22 of a square cross-section and the area of the annular partial surface opposite and covering it 24 b of the plain bearing part 8 is present.

Beispielsweise errechnet sich der hydrostatische Druck im Be trieb infolge der Lagerzentrifugalkraft bei einer Frequenz f von 100 Hz, einer Dichte ρ von 6,4 g/cm³ und einer Oberflä chenspannung σ von 0,72 N/m eines Flüssigmetalls auf Gallium basis bei einem relevanten Radius r von 12 mm zu
For example, the hydrostatic pressure in operation is calculated as a result of the bearing centrifugal force at a frequency f of 100 Hz, a density ρ of 6.4 g / cm ³ and a surface tension σ of 0.72 N / m of a gallium-based liquid metal relevant radius r of 12 mm too

Bei einem Randwinkel ϕ von 130° von Aluminiumoxid als Antibe netzungsmittel errechnet sich somit der maximal zulässige Durchmesser d des der Entgasungsnut 22 umschriebenen Zylin ders 27 und damit die maximale Länge d der Diagonalen des quadratischen Querschnitts der Entgasungsnut 22 zu 10 µm.At a contact angle φ of 130 ° of alumina as cross-linking agents Antibe thus calculated the maximum diameter d of the gas exhaustion 22 circumscribed Zylin microns DERS 27 and d is the maximum length of the diagonals of the square cross section of the gas exhaustion 22 to 10 degrees.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist der ringförmige Flä chenteil 23b des Gleitlagerteils 9 mit einer Entgasungsnut 22 versehen. Es ist aber durchaus in in nicht dargestellter Weise möglich, daß sich die Entgasungsnut bis in den zylin drischen Flächenteil 23a des Gleitlagerteils 9 erstreckt. Des weiteren kann sich die Entgasungsnut auch in den zylindri schen und ringförmigen Flächenteilen 24a und 24b oder aus schließlich in dem ringförmigen Flächenteil 24b des Gleitla gerteils 8 befinden. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß beide an das Flüssigmetall angrenzende Flächen 23 und 24 Ent gasungsnuten aufweisen, die jede für sich eine eigene Entga sungsnut darstellen oder die sich gegenüberliegend eine ge meinsame Entgasungsnut bilden.As shown in FIGS . 2 and 3, the annular surface 23 b of the slide bearing part 9 is provided with a degassing groove 22 . But it is quite possible in a manner not shown that the degassing groove extends into the cylindrical surface part 23 a of the slide bearing part 9 . Furthermore, the degassing groove can also be in the cylindrical and annular surface parts 24 a and 24 b or finally in the annular surface part 24 b of the slide bearing part 8 . In addition, there is the possibility that both adjacent to the liquid metal surfaces 23 and 24 have Entgasungsnuten, each of which is a separate Entgas sungsnut or opposite form a common degassing groove.

Die Entgasungsnuten müssen nicht notwendigerweise einen qua dratischen Querschnitt besitzen, sondern können beispiels weise auch rechteckige oder kreisförmige Querschnittsformen aufweisen, die vorzugsweise photochemisch oder durch Laser in die Flächen 23 und 24 der Gleitlagerteile 8 und 9 eingebracht sind. Hierbei ist zu beachten, daß der maximal zulässige Querschnitt der Entgasungsnut nicht überschritten wird. Ver wendet man beispielsweise mehreckige oder ovale Entgasungsnu ten, so müssen sie bezüglich ihres Querschnittes immer inner halb der durch den maximal zulässigen Durchmesser d festge legten kreisförmigen Querschnittsfläche eines sie umschrei benden Zylinders liegen.The degassing grooves do not necessarily have to have a square cross-section, but may also have, for example, rectangular or circular cross-sectional shapes, which are preferably introduced photochemically or by laser into the surfaces 23 and 24 of the slide bearing parts 8 and 9 . It should be noted here that the maximum permissible cross-section of the degassing groove is not exceeded. If one uses, for example, polygonal or oval degassing grooves, their cross-section must always lie within the circular cross-sectional area of a cylinder defined by the maximum permissible diameter d.

Wenn wie im vorliegenden Fall die Gleitlagerteile aus Mo lybdän bestehen, eignet sich als Material für die Schicht 25 des Antibenetzungsmittels ein Metalloxid, insbesondere Alumi niumoxid oder Siliziumoxid, oder Graphit. Die Schicht 25 des Antibenetzungsmittels ist durch Sputtern oder Bedampfen er zeugt. Bezüglich der Herstellung von Metalloxidschichten durch Bedampfen wird hierbei auf DE 44 24 508 A1 verwiesen.If, as in the present case, the slide bearing parts consist of Mo lybdenum, a metal oxide, in particular aluminum oxide or silicon oxide, or graphite is suitable as material for the layer 25 of the anti-wetting agent. The layer 25 of the anti-wetting agent is produced by sputtering or vapor deposition. With regard to the production of metal oxide layers by vapor deposition, reference is made to DE 44 24 508 A1.

Da die Dicke der auf die Wandung der Entgasungsnut 22 und den ihr gegenüberliegenden und sie bedeckenden rechteckigen Flä chenteil der ringförmigen Teilfläche 24b des Gleitlagerteils 8 aufgebrachten Schicht 25 des Aluminiumoxids im Vergleich zu der erforderlichen Länge d der Diagonalen der Entgasungsnut 22 weitgehend vernachlässigbar ist, wird diese nicht bei der Berechnung des maximal zulässigen Durchmessers d bzw. der ma ximal zulässigen Länge d der Diagonalen der Entgasungsnut 22 berücksichtigt. Für die Berechnung werden also nur wie ange geben der Druck des Flüssigmetalls 20 und die Oberflächen spannung und der Randwinkel des Antibenetzungsmittels heran gezogen.Since the thickness of the layer 25 of the aluminum oxide applied to the wall of the degassing groove 22 and the opposite and covering it rectangular surface part of the annular partial surface 24 b of the slide bearing part 8 is largely negligible compared to the required length d of the diagonal of the degassing groove 22 this is not taken into account in the calculation of the maximum permissible diameter d or the maximum permissible length d of the diagonals of the degassing groove 22 . For the calculation, only the pressure of the liquid metal 20 and the surface tension and the contact angle of the anti-wetting agent are used.

Abweichend von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiel kann sich die Schicht 25 des Antibenetzungsmittels auch über die gesamte Länge oder einen anderen Teilabschnitt der Entgasungsnut 22 und den ihr gegenüberliegenden und sie be deckenden rechteckigen Flächenteil der Teilfläche 24b des Gleitlagerteils 8 erstrecken.Deviating from the embodiment shown in FIG. 2, the layer 25 of the anti-wetting agent can also extend over the entire length or another partial section of the degassing groove 22 and the opposite rectangular surface portion of the partial surface 24 b of the slide bearing part 8 that covers it.

Die Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht auf das Gleitlagerteil 9 außer der bereits beschriebenen Entgasungsnut 22 weitere Aus führungsformen von Entgasungsnuten 22' bis 22"" mit gera der, kreisförmiger und krummliniger Linienführung, die ver schiedene Querschnittsformen besitzen und teils ganz, teils nur teilweise, aber immer in ausreichender Länge und über den gesamten Umfang der Wandung der Entgasungsnut, mit einer Schicht 25' bis 25"" eines Antibenetzungsmittels versehen sind. Fig. 4 shows in a plan view of the slide bearing part 9 in addition to the degassing groove 22 already described, other forms of degassing grooves 22 'to 22 "" with straight, circular and curvilinear lines, which have different cross-sectional shapes and partly entirely, partly only partially , but always in sufficient length and over the entire circumference of the wall of the degassing groove, with a layer 25 'to 25 "" of an anti-wetting agent.

In gleicher Weise wie im Falle der Gleitlagerteile 8 und 9 lassen sich im übrigen auch Gaseinschlüsse mit Hilfe von Ent gasungsnuten in den Gleitlagerteilen 8 und 10 entfernen.In the same way as in the case of the slide bearing parts 8 and 9 , gas inclusions can also be removed with the aid of Ent gassing grooves in the slide bearing parts 8 and 10 .

Claims

1. Plain bearing with a liquid metal ( 20 ) bearing gap, in particular for mounting the rotating anode of a rotating anode X-ray tube which has two sliding bearing parts ( 8 , 9 ), which adjoin with their sliding surfaces to the liquid metal ( 20 ) and at their joining surfaces that lie flat against one another ( 23 , 24 ), which are not wetted by the liquid metal, at least one of which is provided with at least one degassing groove ( 22 , 22 'to 22 "") provided for degassing the slide bearing ( 7 ), which gap splits the bearing with the connects surrounding space and on the wall at least over part of its length as an anti-wetting agent ( 25 ) for the liquid metal ( 20 ) effective Ma material is available.

2. Plain bearing according to claim 1, in which as a anti-wetting agent ( 25 ) active material a metal oxide is easily seen.

3. plain bearing according to claim 2, in which aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) is provided as the metal oxide.

4. plain bearing according to claim 1, in which as material effective as anti-wetting agent silicon oxide or Graphite is provided.

5. plain bearing according to one of claims 1 to 4, the Entga sungsnut has a circular cross-section, the maximum permissible diameter d of the degassing groove after
calculated, whereby
σ the surface tension of the liquid metal,
Rand the contact angle, and
p the hydrostatic pressure due to the centrifugal force that occurs during operation of the bearing
is.

6. plain bearing according to one of claims 1 to 5, wherein the effective as anti-wetting material is in the form of a layer ( 25 ).

7. plain bearing according to claim 6, in which the layer ( 25 ) of the material effective as anti-wetting agent is applied by sputtering or vapor deposition.

8. plain bearing according to one of claims 1 to 7, in which the degassing groove ( 22 ) is introduced photochemically or by laser in the or the plain bearing parts ( 8 , 9 ).

9. plain bearing according to one of claims 1 to 8, wherein the degassing groove a straight ( 22 , 22 ', 22 "), circular ( 22 ''') or curvilinear ( 22 "") lines with a circular, elliptical or polygonal cross-sectional shape having.