DE726051C

DE726051C - Vakuumgefaess mit im Innern angeordneten rotierenden Teilen, insbesondere Roentgenroehre mit Drehanode

Info

Publication number: DE726051C
Application number: DEL101224D
Authority: DE
Inventors: Zed J Atlee
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-07-13
Filing date: 1940-07-06
Publication date: 1942-10-05
Also published as: FR51261E; GB539727A; US2230858A

Description

Zweck der Erfindung ist eine möglichst reibungsfreie Lageranordnung bei Vakuumgefäßen mit im Innern angeordneten rotierenden Teilen, insbesondere bei Röntgenröhren mit Drehanode. Bei derartigen Lagerungen, bei denen nicht die üblichen Schmiermittel verwendet werden können, da sie zu hohen Dampfdruck aufweisen, entweichen leicht Teilchen aus den Lagern, die sich durch die Abnutzung von dem Lagermaterial lösen. Insbesondere bei Röntgenröhren ist darauf zu achten, daß die Drehanode gleichmäßig und ohne Erschütterungen läuft und selbst bei den auftretenden hohen Temperatüren von langer Lebensdauer ist, obgleich die übliche Schmierung nicht angewendet werden kann und gleichzeitig verhindert werden muß, daß Abnutzungsteilchen in das Innere des Gefäßes bzw. die Entladungsbahn gelangen. Um dies zu erreichen, ist erfindungsgemäß bei Vakuumgefäßen mit im Innern rotierenden Teilen, insbesondere bei Röntgenröhre mit Drehanode, in der Nähe der Lager ein Magnet zur Aufnahme der durch Abnutzung der rotierenden Teile entstehenden Staubteilchen angeordnet.

An Hand der Abbildungen, die zum Teil in schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, sei der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.

Die Röntgenröhre 11 enthält in ihrer Wandung 17 die Drehanode 15, die über die Lageranordnung 45 von dem Schaft 19 getragen wird. Die Röhrenwandung ist am anodenseitigen Ende bei 21 verjüngt. Innerhalb dieser Verjüngung liegt der Rotor 41 der Anode 15. Die Gefäßwandung ist an ihrem anodenseitigen Ende mit einer Einstülpung 23 versehen, die den ringförmigen Raum 25 bildet. Der Schaft 19 ist an seinem außerhalb der Röhre liegenden Teil mit einem ringförmigen Halter 29 versehen, an dem ein ringförmiger Flansch 31 befestigt ist, dessen Ende angeschärft und in die Einstülpung des Glases an der Stelle 33 vakuumdicht eingeschmolzen ist. Der innerhalb der Röhre liegende Schaftteil 35 trägt die Anodenlageranordnung 45. Gegenüber der Anode an dem gegenseitigen Ende der Röhre ist die Kathode 13 angeordnet. Von dieser Kathode treffen die Elektronenstrahlen auf die Ringscheibe 37 der Anode, die durch die Elektronenstöße stark erhitzt wird. Die Wärme wird über den Anodenkörper 15 in das Innere des Gefäßes 17 abgeleitet. Beim Betrieb nimmt insbesondere die Anode eine Temperatur von etwa 500° C an.

Bedingung für einen guten Betrieb der Röntgenröhre ist, daß das Gefäß 17 mögliehst frei von Gasen und anderen Verunreinigungen ist. Zu diesem Zweck wird das Gefäß ausgepumpt, und es werden gleichzeitig beim Pumpen die einzelnen Röhrenteile auf eine hohe Temperatur erhitzt, um die eingeschlossenen Gase auszutreiben. Daraufhin wird das Gefäß abgeschmolzen. Während des Betriebes läuft die Anode 15 mit hoher Geschwindigkeit, um die Gefahr einer Überhitzung und somit eines Glühens der Ringscheibe 17 infolge der Elektronenstöße zu vermindern. Bisher bestanden beträchtliche Schwierigkeiten in der Lagerung und Schmierung der Anode, die bei hohen Temperaturen und geringem Druck innerhalb des Gefäßes 17 arbeiten soll, denn die bisher bekannten Schmiermittel verblieben nicht in dem Lager, sondern verdampften in das Gefäß hinein, da ihr Dampfdruck zu groß ist. Die bekannten Schmiermittel verschlechterten somit S° das Vakuum in der Röhre und machten die Röhre betriebsunfähig. Insbesondere bei hohen Temperaturen wurden die Lager äußerst stark abgenutzt, so daß die Anode vibrierte, wodurch die Röhre schnell unbrauchbar wurde.

Durch die Abnutzung werden staubförmige Teilchen aus dem Lagermaterial losgelöst und ausgetrieben, die den Betrieb der Röhre stören, da sie in das Innere des Entladungsgefäßes bzw. in die Entladungsbahn gelangen und beispielsweise durch die dort herrschende Wärme und durch Einwirkung der Elektronen verdampfen. Um die Bildung von Abnutzungsteilchen möglichst zu verringern, ist es vorteilhaft, nachgiebige Lageraufbauten ⁶S vorzusehen.

Die Anode 15 besteht aus einem zylindrischen Hohlkörper, der in den Ringraum 25 hineinragt und die Dichtung 33 umgibt. Die Anode bildet somit in bekannter Weise für 7" j die Dichtung 33 einen Schutzschirm, der beim Auftreffen der Elektronenstrahlung eine Zerstörung dieser \^erschmelzungsstelk' verhindert. Das gegenüberliegende Ende der Anode ist durch den Körper 39 verschlossen, ^7S auf dem die Ringscheibe 37 aufmontiert ist. Der Motor 41 ist an der zylindrischen Wand der Anode befestigt, und außerhalb der Gefäßwandung ist der Stator 43 zum Antreiben des Rotors 41 vorgesehen.

Der Schaft 35 liegt innerhalb der zylindrischen Anode und ist mit dieser über die Lageranordnung 45 verbunden. Diese Lageranordnung umfaßt die Kugellager 44 und 46, die je aus einem äußeren Lagerteil 47, ⁸S der an der Anode befestigt ist, sowie inneren Lagerteilen 48 und 49, die an dem Schaft 35 befestigt sind, und den Kugeln 55 bestehen. Auf dem Schaft 35 zwischen den Lagern 44 und 46 ist ein Magnet M angeordnet, der 9<> als hohlzylinderförmiger Körper auf- dem Schaft befestigt ist und aus einem magnetischen Material, beispielsweise Alnico, besteht, das selbst bei hohen Temperaturen seinen Magnetismus beibehält. Selbstverständlich kann auch ein Elektromagnet verwendet werden. Der Magnet liegt auf dem Schaft 35 zwischen den Einfassungen der Lager 44 und 46 und ist an seinen Seiten mit magnetischen Abschirmungen S versehen, die vorzugsweise aus Scheiben aus Kupfer oder anderem geeigneten unmagnetischen Material bestehen, um eine Magnetisierung der Kugeln und Lagerteile zu verhindern.

Die Anode 15 kann in beliebiger Art an ^lo5 den Lagerteilen 47 befestigt werden, jedoch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Anode 15 über einen vorspringenden Teil 81 mittels Schrauben 83 an dem zylindrischen Hohlkörper 85 zu befestigen, mit dem die im Lagerteile 47 auf geeignete Weise, beispielsweise durch Klammern 87 und Sq, verbunden sind.

Die größte Hitze wird an der Ringscheibe 37 erzeugt unxT von dort aus teilweise in den von der Gefäßwand 17 eingeschlossenen Raum ausgestrahlt und teilweise durch den Anodenkörper, den Lagerträger 85, weiterhin durch die Lager und durch den Schaft nach außen geleitet. Da das Lager 46 in der Nähe der Ringscheibe 37 liegt, wird dieses Lager im allgemeinen stärker erhitzt

als das von der Anodenvorderfläche weg liegende Lager 44. Um diese Temperaturunterschiede in den beiden Lagern soweit als möglich auszugleichen, damit nicht das eine Lager schneller abgenutzt ist als das andere, ist vorteilhaft dieses Lager durch die Kappe .91 abgeschirmt. Diese Kappe, die an dem Ende des Schaftes 35 befestigt ist und das Lager φ umgibt, besteht vorteilhaft aus

ίο hochpoliertem Material, beispielsweise aus Molybdän oder Tantal, das nicht oxydiert. Der Boden der Kappe ist an dem Ende des Schaftes 35 durch Schrauben 93 an der Mutter 69 befestigt. Die hochpolierte Oberfläche der Kappe reflektiert die Wärmestrahlen und verhindert so die Absorption der von der Anode kommenden Wärmestrahlen in der Lageranordnung. Die innere Oberfläche der Kappe soll derartig ausgebildet sein, daß sie eine Strahlung zu den Lagern verhindert.

Entsprechend Fig. 2 ist der mit einem Gewinde versehene Teil des Schaftes 35, der in der Figur mit 95 bezeichnet ist, mit einer Schraubenmutter versehen, die den inneren Lagerteil des Lagers 44 zusammen mit dem Magneten M und den Schutzscheiben 5 zusammendrückt. Das Lager 46 ist in ähnlicher Weise durch die Muttern 99 und 69 an dem Schaft befestigt.

Um die Abnutzung der Lagerteile zu verringern und bei gegebener Abnutzung einen ruhigen Lauf "der Anode zu sichern, sind nach Fig. 3 und 4 die inneren Lagerteile 51 und S3 der Lager 44 und 46 in je zwei entsprechende Teile 48 und 49 in an sich bekannter Weise aufgeteilt. Die Teile 48 und 49 werden auf dem Schaft 35 aufgezogen, so daß sich die beiden Gleitbahnen gegenüberstehen, um die Kugeln 55 aufzunehmen, die somit zwischen den Teilen 48 und 49 einerseits und der Gleitbahn des äußeren Lagerteiles andererseits gehalten werden.

Das Lager 44 ist in der Nähe der Verschmelzungssteile 33 an dem Schaft 35 befestigt. An diesem Schaft ist ein ringförmiger Körper 59 vorgesehen, der mit Stiften, die in Schlitze des Lagerteiles 48 hineinragen, an diesen gekoppelt ist. Der Lager-So teil 49 ist in ähnlicher Weise durch Stifte an dem Ringteil 53 gegen Verdrehung -ge- j sichert. i

Das Lager 46, das an dem anderen Ende des Schaftes liegt, liegt mit dem Teil 48 an der Schraubenmutter 69 und ist ebenfalls durch Stifte an diese Schraubenmutter gekoppelt. Der entsprechende Lagerteil 49 des Lagers 46 wird ebenfalls durch radial angeordnete Stifte am Drehen verhindert.

Die entsprechenden Lagerteile 48 und 49 jedes Lagers werden vorzugsweise durch eine Schraubenfeder 75 zusammengedrückt, die den Schaftteil zwischen den Lagern umgibt. Vorteilhaft besteht die Feder aus zwei Teilen, die einerseits an den Scheiben 6" auf jeder Seite des Magneten M anliegen und auf der anderen Seite gegen die Lagerteile 49 drücken, so daß diese nachgiebig den Teilen 48 gegenüberstehen. Eine derartige Anordnung gibt eine ausreichende Halterung für Drehanoden mit hoher Geschwindigkeit und garantiert einen ruhigen erschütterungslosen Verlauf .der Anode selbst bei hohen Temperaturen und bei Abnutzung der Kugellager im Betrieb. Der Magnet M, der somit sowohl bei nicht nachgiebiger Lagerung entsprechend der Fig. 2 als auch bei einer nachgiebigen Lagerung entsprechend der Eig· 3 vorgesehen ist, zieht die staubförmigen Abnutzungsprodukte, die von den Lagerteilen während des Betriebes sich entfernen, an und hält sie an deren Oberfläche fest, so daß ein Entweichen dieser Teilchen nach außen auf die Anode oder innerhalb des Gefäßes 17 verhindert wird und sie so den Betrieb der Röntgenröhre nicht beeinträchtigen können.

Der Erfindungsgegenstand wurde an Hand der Abbildungen bei Röntgenröhren erläutert. Es ist jedoch selbstverständlich, daß auch bei anderen Vakuumgefäß en und bei anderen Lageranordnungen der Ernndungsgegenstand sinngemäß verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Vakuumgefäß mit im Innern des Gefäßes rotierenden Teilen, die wenigstens z. T. aus magnetisierbarem Material, beispielsweise Eisen, Nickel oder einer Legierung dieser Metalle, bestehen, insbesondere Röntgenröhre mit Drehanode, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Lager ein Magnet zur Aufnahme der durch Abnutzung der rotierenden Teile entstehenden Staubteilchen vorgesehen ist.

2. Vakuumgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet auf der Lagerachse zylinderförmig aufgesetzt ist.

3. Vakuumgefäß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager durch Zwischenstücke aus unmagnetischem Material vor Beeinflussung durch den Magneten geschützt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen