DE810794C - Roentgenroehre mit Drehanode - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. AUGUST 1951

Die Verwendung von Kugel- oder Rollenlagern, deren rollende Teile und Führungsbahnen aus hartem Metall bestehen und bei denen die rollenden Teile mit einer dünnen, als Schmiermittel wirkenden Schicht aus weichem Metall überzogen sind, stößt in hochevakuierten Gefäßen immer noch auf Schwierigkeiten. Anfänglich tadellos laufende Lager zeigen nach verhältnismäßig kurzer Zeit ein störendes Geräusch und einen zunehmenden Reibungswiderstand. Die Zunahme des Reibungswiderstandes setzt die Drehgeschwindigkeit des bewegbaren Teiles herab, es tritt ein größerer Verschleiß auf, und die Lebensdauer wird beeinträchtigt.

Diese Schwierigkeiten wirken sich besonders störend bei Röntgenröhren mit Drehanode aus; die Erfindung schafft eine Verbesserung bei derartigen, mit Kugel- oder Rollenlagern ausgestatteten Röhren, bei denen die rollenden Teile mit einer dünnen, als Schmiermittel wirkenden Schicht aus weichem Metall überzogen sind.

Bekanntlich erlangen manche Metalle durch Kalthämmern eine größere Härte. In einem Kugel- oder Rollenlager wird eine dünne, als Schmiermittel wirkende Schicht einem dem Kalthämmern entsprechenden Druck ausgesetzt, so daß die Härte dieser Schicht größer wird und das weiche Metall auf die Dauer die Eigenschaften verliert, durch die es als Schmiermittel günstig wirkt. Es können weiche und harte Stellen in der Metallschicht entstehen, wodurch die Drehbewegung unregelmäßig wird und Geräusche verursacht werden.

Die Kugel- oder Rollenlager werden beim Anlassen der Röhre erwärmt. Falls die Erwärmung bis zu einer in der Nähe des Schmelzpunktes des wei-

eben Metalls liegenden Temperatur stattfindet, kann eine erhärtete Schicht ihre anfänglich günstigen Eigenschaften zurückerlangen bzw. eine Erhärtung unterbleiben. Diese Temperatur ist aber so hoch, daß eine beträchtliche Verdampfung des weichen Metalls stattfindet, die Schichtstärke also abnimmt und auf die Dauer zu gering werden kann.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile behoben. Gemäß der Erfindung wird in der Röhre eine ίο Menge als Schmiermittel wirkenden weichen Metalls untergebracht. Dieses vorratsweise angebrachte Metall ist an einer Stelle in der Röhre angeordnet, an der die Temperatur diejenige übersteigt, bis zu der die Lagerteile der Drehanode erwärmt werden. Sollte also die Temperatur dieser Teile so hoch werden, daß das weiche Metall verdampft, so trifft dies gewiß beim vorratsweise angebrachten Metall zu. Davon stammender Metalldampf kann den Kugellagern zugeführt werden und bei Abkühlung, d. h. ao nachdem die Röhre außer Tätigkeit gesetzt worden ist oder weniger stark belastet wird, sich darauf absetzen. Es soll verhütet werden, daß der Metalldampf in denjenigen Teil des Vakuumraumes gelangt, in dem die Elektronenentladung stattfindet. as Zu diesem Zweck kann zwischen dem Raum, in dem die Lager und der Weichmetallvorrat untergebracht sind, und dem Entladungsraum ein spaltförmiger Verbindungsraum bestehen, in dem die Temperatur niedriger bleibt. Auch wenn die Lager nicht so stark erwärmt werden, daß eine Verdampfung des Schmiermittels stattfindet, ist die Anwendung der Erfindung vorteilhaft. Infolge stetiger Verdampfung des Metallvorrats wird fortwährend ein neuer Niederschlag auf der auf den rollenden Teilen befindliehen Schicht gebildet; dieser Niederschlag hat die anfänglich günstigen Eigenschaften des weichen Metalls, so daß die Oberflächenschicht nicht weiter erhärtet.

Es empfiehlt sich, das weiche Metall in der Nähe desjenigen Kugel- oder Rollenlagers anzubringen, das von den vorhandenen Halterungsmitteln für die Drehanode die höchste Temperatur erlangt. An dieser Stelle erfolgt die Verdampfung des als Schmiermittel dienenden Metalls am schnellsten, und deshalb soll hier auch die größte Menge Metalldampf nachgeliefert werden.

Die Art und Weise, wie das weiche Metall im Raum untergebracht ist, kann verschieden sein. Mit einem Anodenteil, der eine hinreichend hohe Temperatur erreicht, kann ein Behälter verbunden sein, der das weiche Metall enthält. Der Behälter soll derart ausgebildet sein, daß geschmolzenes Metall nicht aus ihm entweichen kann, dagegen das Entweichen des entwickelten Metalldampfes nicht gehemmt wird. Zu diesem Zweck kann ein mit Metallgaze abgedeckter Behälter verwendet werden. Auch kann das Metall einem skelettartigen (grobporigen) oder porösen (feinporigen) Körper aus Metall mit höherem Schmelzpunkt einverleibt sein, wobei die öffnungen des Skeletts so klein sind, daß das geschmolzene Metall durch Kapillarwirkung festgehalten wird.

Statt reinen Metalls kann auch eine Metallegierung des weichen Aietalls und eines anderen Metalls mit höherem Schmelzpunkt zur Verwendung kornmen.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt einer Röntgenröhre mit Drehanode.

Die Wand 1 der Röhre besteht aus Glas und weist eine das Kathodensystem 3 tragende Einstülpung 2 auf. Die Wand hat ferner eine Einstülpung 4, deren Rand durch Einschmelzen mit dem Metallkörper 5 verbunden ist. Im Teil 5 sind die Kugellager 6 und 7 zur Lagerung der Drehwelle 8 angeordnet.

Am Vorderende der Welle 8 sitzt eine Scheibe 9 aus Wolfram, die die Drehanode bildet. Diese ist mittels einer Mutter 10 auf der Welle 8 festgeklemmt, die zu diesem Zweck mit einem Wulst 11 versehen ist. Ein Körper 12 mit einer zylindrischen Verlängerung 13, die in bekannter Weise den Rotor eines Elektromotors bildet, ist mit der Welle 8 verbunden oder bildet einen Teil derselben. Rings um die Röhrenwand ist in gleicher Höhe der nicht dargestellte elektromagnetische Stator angeordnet, der das magnetische Drehfeld erzeugt, um die Anode in Drehung zu versetzen.

Bei Betätigung der Röhre wird die Vorderfläche der Anodenscheibe 9 von Elektronen getroffen, die unter dem Einfluß des Spannungsunterschiedes zwischen der Kathode und der Anode mit großer Geschwindigkeit von der Kathode zur Anode wandern. Die Röntgenstrahlen verlassen die Röhre durch einen dünneren Teil 14 ihrer Wand. Die in der Scheibe 9 erzeugte Wärme wird größtenteils von der Scheibenoberfläche ausgestrahlt, jedoch teilweise durch die Welle 8 zum Körper 12 und über die Kugellager 6 und 7 zum während des Betriebes gekühlten Teil 5 abgeführt.

Um eine dauernd richtige Wirkung der Kugellager sicherzustellen, sind die Kugeln und die Laufflächen mit einer dünnen Schicht irgendeines geeigneten weichen Metalls überzogen. Diese Bekleidung hat den Zweck, dem Einfressen der Kugeln in das Metall der Laufflächen entgegenzuwirken. Auf die Dauer aber würden die günstigen Eigenschaften dieser Bekleidung nachlassen. Die rollende Bewegung der Kugeln über die Laufflächen hat eine fortwährende Änderung des örtlich auf die Metallschicht ausgeübten Druckes zur Folge, wodurch die Metallschicht eine größere Härte erlangt. Daher ist es erwünscht, zur Bekleidung einen Stoff zu wählen, der infolge der eintretenden Erwärmung wieder enthärtet. Eine solche Erwärmung verursacht aber Verdampfung des als Schmiermittel wirkenden Metalls, wodurch letzteres nach verhältnismäßig kurzer Zeit von den Kugellagern verschwunden ist und sich an anderen Stellen abgesetzt hat.

Nach der Erfindung ist im Raum, in dem die Kugellager angeordnet sind, ein Vorrat eines als Schmiermittel verwendeten weichen Metalls angebracht, und zwar an einer Stelle, an der es von der in der Röhre entwickelten Wärme derart erhitzt wird, daß es allmählich verdampft. Zu diesem Zweck ist auf der Welle 8 ein Behälter 15 festgeklemmt, der eine

Menge des weichen Metalls enthält. Vorzugsweise ist dieser Behälter in der Nähe des Kugellagers 7 angeordnet, das beim Betrieb stärker als das Lager 6 erwärmt wird.

Zu den bekannten Stoffen, aus denen die Bekleidung eines Kugel- oder Rollenlagers bestehen kann, sind Metalle, wie z. B. Blei, Zinn, Kadmium und Zink, zu rechnen, deren Schmelzpunkte etwa gleich hoch wie die Temperatur sind, bis zu der das Kugellager 7 erhitzt wird. Bei normalem Betrieb der Röntgenröhre wird die Temperatur der inneren Führungsbahn des Kugellagers, die mit der Welle der Drehanode verbunden ist, bis zu 350 bis 400⁰ C ansteigen. Eine Bleibekleidung, die infolge der Bewegung der rollenden Teile fortwährend härter wird, enthärtet bei dieser Temperatur wieder, aber gleichzeitig findet dabei Verdampfung des Bleis statt. Einem üünnerwerden der Schicht wird durch stetige Verdampfung einer Menge des weichen Metails entgegengewirkt, von dem bei Abkühlung sich ein Teil des Dampfes auf den rollenden Teilen des Kugellagers absetzt. Diese Verdampfung kann zugleich zur Bildung eines Niederschlages auf rollenden Teilen führen, von denen die als Schmiermittel wirkende Oberflächenschicht nicht merklich verdampft, so daß die stetige Bildung eines neuen Niederschlages auf dieser Oberfläche eine Erhärtung dieser Oberflächenschicht verhindert. In der Röhre soll eine solche Menge Metall untergebracht sein, daß die zur vollständigen Verdampfung dieser Metallmenge erforderliche Zeit größer als oder wenigstens gleich wie die erforderliche Lebensdauer der Röhre ist.

Von der durch die Welle 8 zugeführten Wärme wird ein Teil durch den Körper 12 zur zylindrischen Verlängerung 13 abgeleitet. Dieser Teil der Wärme wird von der Oberfläche der Verlängerung abgestrahlt. Die wärmste Stelle im Raum, in dem die Kugellager untergebracht sind, liegt also an der Seite des Körpers 12, an der der Behälter 15 angebracht worden ist. Diese Stelle steht durch den Spalt zwischen der Verlängerung 13 und dem gekühlten Teil 5 mit dem Entladungsraum der Röhre in Verbindung. In diesem Spalt ist die Temperatur am Ende der Verlängerung 13 niedriger als am Anfang, mit dem sie mit dem Körper 12 verbunden ist, so daß der Dampf des weichen Metalls in diesem .Spalt kondensiert und sich auf die Wand des kühlbaren Teiles 5 absetzt; der Dampf gelängt also nicht in den Entladungsraum.

Bei Anwendung der Erfindung braucht die Temperatur der Kugellager nicht so genau wie bei den bekannten Ausbildungen überwacht zu werden, da ein Verlust an Schmiermittel durch Verdampfung dadurch ausgeglichen wird, daß von dem Vorhändenen Metallvorrat stammender Metalldampf sich auf die rollenden Teile absetzen kann. Auf diese Weise findet eine ständige Erneuerung der Oberflächenschicht des weichen Metalls auf den rollenden Teilen der Kugellager statt, was zugleich eine Erhärtung dieser Schicht verhindert.

Der Weichmetallvorrat kann auch auf andere Weise als gemäß* dem Ausführungsbeispiel angebracht sein, indem z. B. ein poröser oder skelettartiger Teil eines Metalls mit höherem Schmelzpunkt verwendet wird, dem das weiche Metall einverleibt ist, das an der gleichen Stelle wie der Behälter angebracht sein kann.

Claims (5)

PaTENTANSPR ü CHE:

1. Röntgenröhre mit Drehanode, die mit Kugel- oder Rollenlagern versehen ist, deren rollende Teile mit einer dünnen als Schmiermittel wirkenden Schicht aus weichem Metall überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Menge eines als Schmiermittel wirkenden weichen Metalls in dem Raum, der von den Wänden eines sich drehenden Teils der Anode und eines unbeweglichen Teils eingeschlossen ist, in dem die Halterungsmittel für die Drehanode angeordnet sind, an einer Stelle untergebracht ist, an der die Temperatur beim Betrieb der Röhre höher als diejenige der Kugel- oder Rollenlager wird, und daß dieser Raum mit dem Entladungsraum über einen spaltförmigen Ringraum, in dem die Temperatur mit der Entfernung von der Drehanode niedriger wird, in Verbindung steht.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Metall in der Nähe des Kugel- oder Rollenlagers angeordnet ist und von den vorhandenen Halterungsmitteln bis auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der es langsam verdampft.

3. Röntgenröhre nach den Ansprüchen 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Metall in einem Behälter angebracht ist, der mit einem erwärmten Teil der Drehanode in Verbindung steht.

4. Röntgenröhre nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Metall einem porösen Körper eines Metalls einverleibt ist, das einen höheren Schmelzpunkt als das weiche Metall hat.

5. Röntgenröhre nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Metall einem skelettartig aufgebauten Körper eines Metalls einverleibt ist, das einen höheren Schmelzpunkt als das weiche Metall hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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