DE19614334C1 - Gleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager mit einem einen er­ sten, wenigstens im wesentlichen zylindrischen, zur Aufnahme von radial gerichteten Kräften dienenden Abschnitt, einen sich an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten, zur Aufnahme von in der einen oder anderen Richtung wirkenden axial gerichteten Kräften dienenden Abschnitt in Form eines wenigstens im wesentlichen radial auswärts gerichteten, den zweiten abschnitt radial überragenden Flansches und einen sich an den Flansch anschließenden dritten Abschnitt aufwei­ senden Lagerzapfen und mit einem eine nur einseitig offene Bohrung aufweisenden Außenteil, in dessen Bohrung der Lager­ zapfen unter Bildung eines mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllten Lagerspaltes derart aufgenommen ist, daß sich der zweite Abschnitt des Lagerzapfens zumindest über einen Teil seiner Länge in der Bohrung befindet.

Es ist unerwünscht, wenn derartige Gleitlager Schmiermittel verlieren. Dies gilt insbesondere, wenn als Schmiermittel Flüssigmetall verwendet wird, so wie dies bei Gleitlagern der Fall ist, die in Röntgenröhren zur Lagerung der Dreh­ anode Verwendung finden. Als Flüssigmetall finden dann in der Regel Gallium-, Indium- oder Zinnlegierungen Verwendung, die bereits bei Raumtemperatur flüssig sind und bei denen es sich um hochreaktive Substanzen handelt. Da sich im Falle von Röntgenröhren das Gleitlager im Inneren des Vakuumgehäu­ ses befindet, ist aus dem Gleitlager austreten des Flüssigme­ tall besonders schädlich, da Flüssigmetalltröpfchen, wenn sie den Anodenbereich verlassen, die Hochspannungsfestigkeit der Röntgenröhre gefährden können.

Eine Ursache für den Verlust von Flüssigmetall können im La­ gerspalt vorhandene Gaseinschlüsse sein, die sich im Laufe des Betriebs bei höheren Temperaturen bilden und das Schmiermittel aus dem Gleitlager drängen. Um hier Abhilfe zu schaffen ist im Falle eines aus der EP 0 666 585 A1 bekann­ ten Gleitlagers für die Drehanode einer Röntgenröhre ein von dem Schmiermittel nicht benetzbarer Filterkörper vorgesehen, über den der Lagerspalt mit dem Vakuumraum der Röntgenröhre in Verbindung steht, so daß Gaseinschlüsse in den Vakuumraum entweichen können. Diese Maßnahme ist jedoch nur bei durch Gasblasen bedingtem Austritt von Flüssigmetall wirksam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Gefahr des Verlustes von Schmiermittel vermindert ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gleitlager mit einem einen wenigstens im wesentlichen zylin­ drischen, zur Aufnahme von radial gerichteten Kräften die­ nenden ersten Abschnitt, einen sich an den ersten Abschnitt anschließenden, zur Aufnahme von in der einen oder anderen Richtung wirkenden axial gerichteten Kräften dienenden zwei­ ten Abschnitt in Form eines wenigstens im wesentlichen radi­ al auswärts gerichteten, den ersten Abschnitt (6a) radial überragenden Flansches und einen sich an den Flansch an­ schließenden dritten Abschnitt aufweisenden Lagerzapfen und mit einem eine nur einseitig offene Bohrung aufweisenden Au­ ßenteil, in dessen Bohrung der Lagerzapfen unter Bildung ei­ nes mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllten Lagerspaltes derart aufgenommen ist, daß sich der dritte Abschnitt des Lagerzapfens zumindest über einen Teil seiner Länge in der Bohrung befindet, die in diesem Bereich einen Radius auf­ weist, der geringer als der geringste Radius des ersten Ab­ schnittes des Lagerzapfens ist.

Infolge des Umstandes, daß derjenige Bereich der Bohrung, der den dritten Abschnitt des Lagerzapfens aufnimmt, der ge­ mäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von im wesentlichen zylindrischer Gestalt ist, einen Radius auf­ weist, der geringer als der geringste Radius des ersten zy­ lindrischen Abschnittes des Lagerzapfens ist, ist sicherge­ stellt, daß im Betrieb des Gleitlagers infolge der Rotation der Lagerteile relativ zueinander auftretende Fliehkräfte das Schmiermittel nicht aus dem Lagerspalt hinaustreiben können. Vielmehr sammelt sich das Schmiermittel infolge der beim Betrieb des Lagers auftretenden Fliehkräfte in denjeni­ gen Bereichen des Lagerspaltes, die dem flanschartigen zwei­ ten Abschnitt und dem ersten Abschnitt des Lagerzapfens be­ nachbart sind. Dieser Vorgang wird unterstützt, wenn sich die Bohrung des Außenteils in demjenigen Bereich, der dem Flansch benachbarten Bereich gemäß einer Variante der Erfin­ dung des dritten Abschnittes gegenüberliegt, in Richtung auf den Flansch konisch erweitert.

In der DE 44 34 686 A1 ist zwar ein Gleitlager beschrieben, bei dem derjenige Bereich der Bohrung des Außenteils, in dem der dritte Abschnitt des Lagerzapfens aufgenommen ist, einen Radius aufweist, der geringer ist als der Radius des den er­ sten Abschnitt des Lagerzapfens aufnehmende Bereich der Boh­ rung des Außenteils, jedoch weist der den dritten Abschnitt des Lagerzapfens aufnehmende Bereich der Bohrung des Außen­ teils des Gleitlagers im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Gleitlager einen Radius auf, der größer als der geringste Radius des ersten Abschnittes des Lagerzapfens ist. Auf die­ se Weise läßt sich die Gefahr des Verlustes von Schmier­ mittel nicht vermindern.

Es wird also deutlich, daß im Falle des erfindungsgemäßen Gleitlagers nicht nur die Gefahr des Verlustes von Schmier­ mittel vermindert ist, sondern im Gegenteil dafür gesorgt ist, daß sich im Betrieb des Wälzlagers das Schmiermittel in den an der Kraftübertragung beteiligten Bereichen des Lager­ spaltes sammelt.

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

Fig. 1 in teilweise geschnittener eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einem erfindungsgemäßen Gleitlager für die Drehanode, welches als Schmiermittel Flüssig­ metall enthält, Darstellung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch das Gleitlager der Röntgenröhre gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 in nochmals vergrößerter, teilweiser Darstellung ei­ nen Schnitt durch das Gleitlager der Röntgenröhre ge­ mäß Fig. 1.

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 enthält.

Um die drehbare Lagerung der Drehanode zu gewährleisten, ist ein insgesamt mit 7 bezeichnetes Gleitlager vorgesehen, das als inneres Lagerteil einen fest mit dem Vakuumkolben 2 ver­ bundene Lagerzapfen 6 aufweist. An dem äußeren, im Betrieb der Röntgenröhre rotierenden Lagerteil 8 ist der Anodentel­ ler 5 der Drehanode 1 fest angebracht.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Lagerzapfen 6 einen ersten, im wesentlichen zylin­ drischen Abschnitt 6a auf, an den sich ein zweiter Abschnitt in Form eines radial auswärts gerichteten Flansches 6b an­ schließt. Der Lagerzapfen 6 ist in der einseitig, und zwar an ihrem dem Anodenteller 5 benachbarten Ende geschlossen Bohrung des aus zwei Teilen 8a und 8b zusammengesetzten äu­ ßeren Lagerteiles 8 derart aufgenommen, daß ein zylindri­ sches Lagerflächenpaar mit der Lagerfläche 9 des Lagerzap­ fens 6 und der Lagerfläche 10 des äußeren Lagerteiles 8 zur Übertragung von in bezug auf die Mittelachse M der Drehanode 1 radiale Kräfte und zwei kreisringförmige Lagerflächenpaare mit den zu dem Lagerzapfen 6 gehörigen Lagerflächen 11 und 12 und den zu dem äußeren Lagerteil 8 gehörigen Lagerflächen 13 und 14 zur Übertragung von bezüglich der Mittelachse M axial gerichteten Kräften vorgesehen sind.

Der sich zwischen den Lagerflächen 9, 11 und 12 des Lager­ zapfens 6 und den Lagerflächen 10, 13 und 14 des äußeren La­ gerteiles 8 befindliche Lagerspalt ist in aus den Fig. 2 und 3 nicht ersichtlicher Weise mit einem flüssigen Schmier­ mittel, und zwar einem Metall, das bereits bei Raumtempera­ tur flüssig ist, gefüllt. Bei diesem Flüssigmetall kann es sich um eine Gallium und/oder Indium und/oder Zinn enthal­ tenden Legierung halten.

Im Bereich der Lagerflächen können in an sich bekannter Wei­ se spiralförmige Rillen vorgesehen sein, deren Orientierung so gewählt ist, daß sie im Betrieb des Gleitlagers eine För­ derwirkung entfalten, die das Flüssigmetall im Lagerinneren hält. Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist beispielsweise die zu dem Lagerzapfen 6 gehörige Lagerfläche 9 in zwei sich jeweils über den gesamten Umfang des Lager­ zapfens erstreckende ringförmigen Zonen mit V-förmigen Ril­ len versehen. Zur Veranschaulichung dieser Zonen ist in den Fig. 1 und 2 jeweils eine V-förmige Rille angedeutet. Au­ ßerdem sind die ebenfalls zu dem Lagerzapfen 6 gehörigen kreisringförmigen Lagerflächen 11 und 12 in aus den Figuren nicht ersichtlicher Weise mit spiralförmigen Rillen verse­ hen.

Gemäß Fig. 3 sind die beiden mit V-förmigen Rillen versehe­ nen Zonen der Lagerfläche 9 sind durch eine Nut 15 voneinan­ der getrennt. Eine Nut trennt ebenfalls die dem Flansch 6b benachbarte Zone von der Lagerfläche 11. Diese Nut ist mit 16 bezeichnet.

An dem äußeren Lagerteil 8 ist mit Hilfe von Schrauben, es sind in Fig. 2 nur die mit 17 bezeichneten Mittellinien zweier Schrauben dargestellt, der Rotor 18 eines zum Antrieb der Drehanode 1 vorgesehenen Elektromotors verbunden. Der Rotor 18 wirkt mit einem schematisch angedeuteten Stator 19 zusammen, der im Bereich des Rotors 18 auf die Außenwand des Vakuumkolbens aufgesetzt ist, und bildet mit diesem einen elektrischen Kurzschlußläufermotor, der bei Versorgung mit einem entsprechenden Strom die Drehanode 1 rotieren läßt.

Der Lagerzapfen 6 weist einen dritten, im wesentlichen zy­ lindrischen Abschnitt 6c auf, der sich durch den in dem Teil 8b des äußeren Lagerteiles 8 vorgesehenen Bereich der Boh­ rung des äußeren Lagerteiles 8 erstreckt.

Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß der Radius r1 des in dem Teil 8b des äußeren Lagerteiles 8 befindliche Be­ reich der Bohrung des äußeren Lagerteiles 8 kleiner ist, als der geringste Radius r2 des ersten Abschnittes 6a des Lager­ zapfens 6, der im Bereich der Nuten 15 und 16 vorliegt. Auf diese Weise ist verhindert, daß infolge der bei Rotation der Drehanode 1 im Betrieb der Röntgenröhre wirkenden Fliehkräf­ te Flüssigmetall aus dem Lagerspalt austreten kann. Im Ge­ genteil sammelt sich bei Rotation der Drehanode infolge der Fliehkraftwirkung das Flüssigmetall in den den Abschnitten 6a und 6b des Lagerzapfens 6 benachbarten Bereichen des La­ gerspaltes an und wird hier gehalten.

Um diesen Vorgang zu unterstützen, ist der in dem Teil 8b des äußeren Lagerteiles 8 vorgesehene Abschnitt der Bohrung des äußeren Lagerteiles 8 in demjenigen Bereich, der dem dem Flansch 6b benachbarten Bereich des dritten Abschnittes 6c des Lagerzapfens 6 gegenüberliegt, in Richtung auf den Flansch 6b konisch erweitert, so wie dies aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.

Wenn vorstehend von der Bohrung des äußeren Lagerteiles 8 die Rede ist, so bedeutet dies nicht, daß diese notwendiger­ weise durch Bohren hergestellt ist. Vielmehr kommt außer Bohren auch jedes andere geeignete Herstellungsverfahren zur Herstellung der Bohrung in Frage.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels steht das innere Lagerteil fest, während das äußere rotiert. Auch der umgekehrte Fall ist im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims (3)

1. Gleitlager mit einem einen wenigstens im wesentlichen zy­ lindrischen, zur Aufnahme von radial gerichteten Kräften die­ nenden ersten Abschnitt (6a), einen sich an den ersten Ab­ schnitt (6a) anschließenden zur Aufnahme von in der einen oder anderen Richtung wirkenden axial gerichteten Kräften dienenden zweiten Abschnitt (6b) in Form eines wenigstens im wesentlichen radial auswärts gerichteten, den ersten Ab­ schnitt (6a) radial überragenden Flansches und einen sich an den Flansch anschließenden dritten Abschnitt (6c) aufweisen­ den Lagerzapfen (6) und mit einem eine nur einseitig offene Bohrung aufweisenden Außenteil (8), in dessen Bohrung der La­ gerzapfen (6) unter Bildung eines mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllten Lagerspaltes derart aufgenommen ist, daß sich der dritte Abschnitt (6c) des Lagerzapfens (6) zu­ mindest über einen Teil seiner Länge in der Bohrung befindet, die in diesem Bereich einen Radius (r1) aufweist, der gerin­ ger als der geringste Radius (r2) des ersten Abschnittes (6a) des Lagerzapfens (6) ist.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, bei welchem auch der dritte Abschnitt (6c) von wenigstens im wesentlichen zylindrischer Gestalt ist.

3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem sich die Bohrung des Außenteils (8) in demjenigen Bereich der dem dem Flansch benachbarten Bereich des dritten Abschnittes (6c) gegenüberliegt in Richtung auf den Flansch konisch erweitert.