KR20230144348A - Anode rotating type x-ray tube having liquid metal lubricated sliding bearing - Google Patents

Anode rotating type x-ray tube having liquid metal lubricated sliding bearing Download PDF

Info

Publication number
KR20230144348A
KR20230144348A KR1020220043493A KR20220043493A KR20230144348A KR 20230144348 A KR20230144348 A KR 20230144348A KR 1020220043493 A KR1020220043493 A KR 1020220043493A KR 20220043493 A KR20220043493 A KR 20220043493A KR 20230144348 A KR20230144348 A KR 20230144348A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid metal
heat dissipation
sliding bearing
ray tube
rotating
Prior art date
Application number
KR1020220043493A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
채영훈
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020220043493A priority Critical patent/KR20230144348A/en
Priority to PCT/KR2023/004569 priority patent/WO2023195758A1/en
Publication of KR20230144348A publication Critical patent/KR20230144348A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/101Arrangements for rotating anodes, e.g. supporting means, means for greasing, means for sealing the axle or means for shielding or protecting the driving
    • H01J35/1017Bearings for rotating anodes
    • H01J35/104Fluid bearings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/105Cooling of rotating anodes, e.g. heat emitting layers or structures
    • H01J35/107Cooling of the bearing assemblies

Abstract

본 발명은 미끄럼 평균 마찰계수가 감소되고 신속하게 열이 방출될 수 있도록 개선된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관에 관한 것이다.
본 발명은 내부 공간이 진공 상태인 진공튜브와, 상기 진공튜브 내부 공간에 배치되며 전자가 충돌하여 X선이 방출되는 양극조립체와, 상기 양극조립체를 회전 가능하게 지지하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링을 구비하는 양극 회전형 X선관에 있어서, 상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링은, 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하되, 상기 회전 샤프트의 외주 표면과 상기 회전 샤프트의 고정 플랜지의 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관을 제공한다.
The present invention relates to a bipolar rotating X-ray tube equipped with an improved liquid metal lubricated sliding bearing to reduce the sliding average coefficient of friction and allow rapid heat dissipation.
The present invention includes a vacuum tube whose inner space is in a vacuum state, an anode assembly disposed in the inner space of the vacuum tube and emitting X-rays when electrons collide, and a liquid metal lubricated sliding bearing that rotatably supports the anode assembly. In the anode rotating X-ray tube, the liquid metal lubricated sliding bearing includes a bearing housing, a rotating shaft rotating within the bearing housing, and liquid metal filled between the rotating shaft and the bearing housing, A bipolar rotating X-ray tube is provided with a liquid metal lubricated sliding bearing having a plurality of surface texturing patterns formed on at least one of the outer peripheral surface of the rotating shaft and the upper and lower surfaces of the fixed flange of the rotating shaft.

Description

액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관{ANODE ROTATING TYPE X-RAY TUBE HAVING LIQUID METAL LUBRICATED SLIDING BEARING}{ANODE ROTATING TYPE X-RAY TUBE HAVING LIQUID METAL LUBRICATED SLIDING BEARING}

본 발명은 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미끄럼 평균 마찰계수가 감소되고 신속하게 열이 방출될 수 있도록 개선된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관에 관한 것이다.The present invention relates to an anode rotating It is about a rotating X-ray tube.

현재 극한 환경에서 구동되는 부품은 상대 미끄럼 접촉면에서 발생되는 마찰 저감을 위해 윤활유 및 표면거칠기를 인위적으로 부여하고 이로 인한 부품의 내구 수명에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.Currently, parts operating in extreme environments are artificially provided with lubricant and surface roughness to reduce friction generated at the relative sliding contact surface, and much research is being conducted on the durability of the parts resulting from this.

특히, 진공분위기에서 고체 윤활제인 납(Pb) 또는 은(Ag) 등을 볼(Ball) 또는 레이스(Race)에 코팅하여 마찰 저감 및 내구수명에 대한 연구를 수행하는 것으로 알려지고 있다.In particular, it is known that research is being conducted on friction reduction and durability by coating balls or races with solid lubricants such as lead (Pb) or silver (Ag) in a vacuum atmosphere.

그러나 사용온도 350℃ 이상에서 상기 납(Pb)과 은(Ag)은 증발되어 소착되는 현상으로 인해 고체 윤활제의 역할이 사라지게 된다.However, at operating temperatures above 350°C, lead (Pb) and silver (Ag) evaporate and seize, thereby losing their role as a solid lubricant.

이러한 문제점을 해결하기 위해 고온에서 사용할 수 있는 금속 윤활 베어링이 연구된 바 있다.To solve these problems, metal lubricated bearings that can be used at high temperatures have been studied.

하지만, 고온 금속윤활 베어링에서 원활한 작동 및 특성을 보장하는 액체금속 윤활제인 Galinstan 합금(실온에서 액체인 Ga-In-Sn의 합금) 등이 주로 사용되고 있다.However, Galinstan alloy (an alloy of Ga-In-Sn that is liquid at room temperature), a liquid metal lubricant that ensures smooth operation and characteristics in high-temperature metal lubricated bearings, is mainly used.

하지만, 높은 마찰계수로 인해 제한적인 응용을 가질 수밖에 없는 실정이다.However, due to the high coefficient of friction, it has limited application.

한편, 전자가 고속으로 타겟(target)에 충돌하면 엑스선(X-ray)이 방출되는데, 엑스선관(X-ray tube)이 의도적으로 상기 엑스선을 방출시키는데 사용된다. Meanwhile, when electrons collide with a target at high speed, X-rays are emitted, and an X-ray tube is used to intentionally emit the X-rays.

이러한 엑스선관은 양극(anode)과 음극(cathode)의 전위차에 의해 전자가 가속되어 타겟에 충돌하게 되는데, 전위차를 형성하기 위해 입력되는 전력(electric power)의 99% 이상이 열로 전환되기 때문에 양극에서 고열이 발생하게 되고, 이 때문에 엑스선관에 입력되는 전력에 제한이 있게 된다. In this X-ray tube, electrons are accelerated by the potential difference between the anode and the cathode and collide with the target. Since more than 99% of the electric power input to form the potential difference is converted into heat, High heat is generated, which limits the power input to the X-ray tube.

그리고 양극 회전형 엑스선관은, 상기와 같이 제한된 전력 조건하에서 엑스선 방출량을 높이기 위한 엑스선관으로서, 타겟을 포함하는 양극조립체를 고속으로 회전시킴으로써 전자와 타겟을 고속으로 충돌시키는 구성으로 이루어진다.The anode rotating X-ray tube is an

이와 같은 양극 회전형 엑스선관은 전자와의 충돌로 인해 타겟이 고온으로 발열하는데, 그 열이 양극의 회전을 지지하는 베어링 조립체에 전달되어 볼(ball) 또는 롤러(roller) 형태의 베어링 회전체 및 베어링 회전체와 접촉되는 베어링 레이스(bearing race)의 마모가 촉진되고 베어링의 내구성이 저하되며, 양극이 고속 회전할 때 소음이 커지고, 고속 회전이 어려워지게 되며, 결국에 타겟이 손상된다.In such an anode rotating X-ray tube, the target generates heat at a high temperature due to collision with electrons, and the heat is transferred to the bearing assembly that supports the rotation of the anode, forming a ball or roller-shaped bearing rotor and Wear of the bearing race in contact with the bearing rotating body is accelerated, durability of the bearing is reduced, noise increases when the anode rotates at high speed, high-speed rotation becomes difficult, and ultimately the target is damaged.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 상기 베어링 조립체의 방열을 촉진하도록 하여 베어링 조립체의 내구성을 향상시킨 베어링 조립체가 고안된 바 있다.In order to solve this problem, a bearing assembly has been designed that improves the durability of the bearing assembly by promoting heat dissipation of the bearing assembly.

즉, 상기 베어링 조립체는, 상단부는 베어링 하우징과, 이 베어링 하우징의 내측에 삽입된 베어링 외륜과, 이 베어링 외륜의 내측에 삽입된 회전 샤프트와, 이 회전 샤프트와 베어링 외륜 사이에 개재되는 복수의 베어링 회전체와, 상기 베어링 하우징의 열을 외부로 배출하기 위해 베어링 하우징보다 열전도도가 높은 소재로 이루어진 적어도 하나의 열전도 부재를 포함하여 구성된다.That is, the bearing assembly includes a bearing housing at the upper end, a bearing outer ring inserted inside the bearing housing, a rotating shaft inserted inside the bearing outer ring, and a plurality of bearings interposed between the rotating shaft and the bearing outer ring. It is comprised of a rotating body and at least one heat-conducting member made of a material with higher thermal conductivity than the bearing housing to discharge heat from the bearing housing to the outside.

이와 같이 구성된 베어링 조립체는, 발생된 열을 열전도 부재를 통해 바깥으로 신속하게 방출시킨다. The bearing assembly configured in this way quickly dissipates the generated heat to the outside through the heat conduction member.

따라서 베어링 회전체, 이와 접촉되는 베어링 레이스(race)의 마모가 완화되며, 베어링 회전체, 베어링 외륜 등과 같은 베어링 조립체를 구성하는 부품들, 및 베어링 조립체 자체의 내구성이 향상된다.Accordingly, wear of the bearing rotor and the bearing race in contact with it is alleviated, and the durability of the parts constituting the bearing assembly, such as the bearing rotor and the bearing outer ring, and the bearing assembly itself is improved.

이와 같은 양극 회전형 엑스선관은 등록특허 제10-1759090호(2017년 07월 12일, 등록)에 개시되어 있다.This anode rotating X-ray tube is disclosed in Patent Registration No. 10-1759090 (registered on July 12, 2017).

그런데, 상기와 같이 구성 및 작용하는 종래의 베어링 조립체는, 다수 개의 열전도 부재를 베어링 하우징을 설치해야 해서, 베어링 조립체의 구조가 복잡해지고, 제조 또한 용이하지 않으며, 코스트를 증가하게 한다.However, the conventional bearing assembly configured and functioning as described above requires installing a plurality of heat-conducting members in the bearing housing, which makes the structure of the bearing assembly complicated, difficult to manufacture, and increases cost.

더욱이 고속으로 회전하는 베어링 조립체는 회전 샤프트가 고속으로 회전하면서 마찰이 발생하고, 이에 따라 고열이 발생되는 것은 물론이고, 회전 샤프트, 베어링 회전체 및 외륜에 마모가 발생된다.Furthermore, in a bearing assembly rotating at high speed, friction occurs as the rotating shaft rotates at high speed, which not only generates high heat but also causes wear on the rotating shaft, bearing rotor, and outer ring.

이에 따라 종래의 베어링 조립체는 내구성이 떨어지게 되고, 결국 베어링 조립체의 수명을 단축시킨다.Accordingly, the durability of the conventional bearing assembly is reduced, ultimately shortening the lifespan of the bearing assembly.

또한, 후술하는 본 발명과 관련된 선행문헌으로, 일본 등록특허 제5815626호(2015년 10월 02일, 등록)의 방사선 단층 촬영 장치의 제어방법 및 방사선 단층 촬영 장치 및 프로그램이 있다.In addition, as a prior document related to the present invention described later, there is a control method of a radiation tomography device and a radiation tomography device and program of Japanese Patent No. 5815626 (registered on October 2, 2015).

상기한 선행문헌의 X선관에는, 양극을 지지해서 회전하는 로터와, 이 로터 내에 회전하는 그루브 베어링과, 상기 로터와 그루브 베어링 사이에 충전된 액체금속 윤활제(또는 액체금속 베어링)를 포함하여 구성된다.The X-ray tube of the above-mentioned prior literature includes a rotor that rotates while supporting the anode, a groove bearing that rotates within the rotor, and a liquid metal lubricant (or liquid metal bearing) filled between the rotor and the groove bearing. .

그런데, 상기 그루브 베어링이 로터에 고정되게 하는 플랜지에서 액체금속 윤활제 또는 액체금속 윤활제의 유막이 손실(loss)되면, 고온 및 진공 분위기(또는 환경)인 상기 X선관(선행특허 1의 X선관도 포함)이 그루브 베어링이 로터에서 이탈되거나 본래의 위치에서 벗어나게 된다.However, if the liquid metal lubricant or the oil film of the liquid metal lubricant is lost from the flange that secures the groove bearing to the rotor, the X-ray tube (including the ) This groove bearing is separated from the rotor or is moved out of its original position.

이에 따라 상기 그루브 베어링과 그루브 베어링의 주변 부품이 손상되어, 결국 베어링의 수명을 단축시키게 된다.As a result, the groove bearing and surrounding parts of the groove bearing are damaged, ultimately shortening the life of the bearing.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 베어링의 회전 샤프트 플랜지의 미끄럼 평균 마찰계수를 감소되게 하고 열이 신속하게 방출될 수 있도록 하여 베어링의 수명이 연장되도록 한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and is a liquid metal lubricated sliding bearing that reduces the average sliding friction coefficient of the rotating shaft flange of the bearing and allows heat to be quickly dissipated to extend the life of the bearing. The purpose is to provide a bipolar rotating X-ray tube equipped with this.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관은, The anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing of the present invention to achieve the above object,

내부 공간이 진공 상태인 진공튜브와, 상기 진공튜브 내부 공간에 배치되며 전자가 충돌하여 X선이 방출되는 양극조립체와, 상기 양극조립체를 회전 가능하게 지지하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링을 구비하는 양극 회전형 X선관에 있어서,An anode assembly comprising a vacuum tube whose inner space is in a vacuum state, an anode assembly disposed in the inner space of the vacuum tube and emitting X-rays when electrons collide, and a liquid metal lubricated sliding bearing that rotatably supports the anode assembly. In a typical X-ray tube,

상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링은, 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하되,The liquid metal lubricated sliding bearing includes a bearing housing, a rotating shaft rotating within the bearing housing, and liquid metal filled between the rotating shaft and the bearing housing,

상기 회전 샤프트의 외주 표면과 상기 회전 샤프트의 고정 플랜지의 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 것을 그 특징으로 한다.A plurality of surface texturing patterns are formed on at least one of the outer peripheral surface of the rotating shaft and the upper and lower surfaces of the fixing flange of the rotating shaft.

본 발명에 있어서, 상기 표면 텍스쳐링 패턴은, 소정 깊이의 'V'자 홈이 상하좌우로 연속하며 반복 형성되고, 상기 'V'자 홈은 일측은 소정 각도의 경사각으로 파인 경사면으로 형성되고, 상기 경사면의 타단은 상기 고정 플랜지의 표면까지 수직면으로 형성된다.In the present invention, the surface texturing pattern is formed by continuously repeating 'V' grooves of a predetermined depth up, down, left, and right, and the 'V' grooves are formed on one side as an inclined surface dug at a predetermined inclination angle, The other end of the inclined surface is formed as a vertical plane up to the surface of the fixing flange.

본 발명에 있어서, 상기 경사각은 30~45도인 것이 바람직하고, 상기 'V'자의 사이각은 120~135도인 것이 바람직하고, 상기 'V'자 홈의 폭과 깊이는 90~110㎛로 형성된 것이 바람직하고, 상기 'V'자 홈은 100~500㎛ 간격으로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, the inclination angle is preferably 30 to 45 degrees, the angle between the 'V' is preferably 120 to 135 degrees, and the width and depth of the 'V' groove are 90 to 110㎛. Preferably, the 'V' shaped grooves are preferably formed at intervals of 100 to 500㎛.

본 발명에 있어서, 상기 표면 텍스쳐링 패턴은 방전가공에 의해 형성된다.In the present invention, the surface texturing pattern is formed by electrical discharge machining.

본 발명에 있어서, 상기 회전 샤프트는 열이 방출되도록 상단부는 폐쇄되고 하단부는 개방된 내부에는 열방출 공간이 형성되고, 상기 열방출 공간에는 열방출이 이루어지도록 하는 열방출수단이 적어도 하나 이상 구비되되, 상기 열방출수단은, 상기 열방출 공간의 벽면에 고정된 금속 방열부재로 이루어지되, 상기 금속 방열부재는 상기 열방출 공간의 벽면 전 둘레에 걸쳐 고정 설치된다.In the present invention, the rotating shaft has an upper end closed and a lower end open so that heat is emitted, and a heat dissipation space is formed therein, and the heat dissipation space is provided with at least one heat dissipation means for dissipating heat. , the heat dissipation means is made of a metal heat dissipation member fixed to the wall of the heat dissipation space, and the metal heat dissipation member is fixedly installed over the entire circumference of the wall of the heat dissipation space.

본 발명에 있어서, 상기 금속 방열부재는 Cu 및 Al 박판 중 어느 하나로 이루어지되, 상기 금속 방열부재는 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어진다.In the present invention, the metal heat dissipation member is made of either Cu or Al thin plates, and the metal heat dissipation member is made of a zigzag integrated form in which metal plates are repeated.

본 발명에 있어서, 상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재가 2개 이상이 방사상으로 구비되되, 상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재는, 상기 열방출 공간의 벽면에 고정된 제1 금속방열부재와; 상기 제1 금속방열부재의 바깥 끝단부에 밀착되며 지지된 지지부재와; 상기 지지부재의 벽면에 고정된 제2 금속방열부재;를 포함하여 된다.In the present invention, two or more zigzag integrated metal heat dissipating members are provided radially, wherein the zigzag integrated metal heat dissipating members include: a first metal heat dissipating member fixed to the wall of the heat dissipating space; a support member supported and in close contact with an outer end of the first metal heat dissipation member; and a second metal heat dissipation member fixed to the wall of the support member.

본 발명의 실시예에 따르면, 고속으로 회전하는 회전 샤프트의 외주 표면 및 회전 샤프트에 고정 플랜지의 상부 및/또는 하부 표면에 표면 텍스쳐링 패턴을 반복 형성함으로써, 액체금속의 유막이 지속적으로 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an oil film of liquid metal can be continuously maintained by repeatedly forming a surface texturing pattern on the outer surface of a rotating shaft rotating at high speed and the upper and/or lower surfaces of the fixed flange on the rotating shaft.

따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 미끄럼 평균 마찰계수를 감소시킬 수 있다.Therefore, the average sliding friction coefficient of liquid metal lubricated sliding bearings can be reduced.

이에 따라 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 작동 중에 높은 마찰 현상을 방지할 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 작동 중에 윤활 성능이 지속적으로 유지할 수 있다.Accordingly, high friction can be prevented during the operation of the liquid metal lubricated sliding bearing, and lubrication performance can be continuously maintained during the operation of the liquid metal lubricated sliding bearing.

또한, 열방출수단으로써 고속으로 회전하는 회전 샤프트의 열방출 공간의 벽면에 고정된 금속 방열부재를 구비함으로써, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링 또는 X선관에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있다.In addition, by providing a metal heat dissipation member fixed to the wall of the heat dissipation space of the rotating shaft rotating at high speed as a heat dissipation means, heat generated in the liquid metal lubricated sliding bearing or X-ray tube can be quickly dissipated to the outside.

따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링에서 발생되는 열을 낮출 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 수명을 연장시킬 수 있으며, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the heat generated in the liquid metal lubricated sliding bearing can be reduced, the lifespan of the liquid metal lubricated sliding bearing can be extended, and the performance of the liquid metal lubricated sliding bearing can be improved.

또한, 진공 분위기 속에 작동 중인 고정 플랜지에 액체금속의 유막이 지속적으로 유지할 수 있어, 고정 플랜지가 베어링 하우징에서 이탈이 생기지 않고 회전 샤프트가 본래 위치에서 정숙 회전을 할 수 있게 해 준다.In addition, an oil film of liquid metal can be continuously maintained on the fixed flange operating in a vacuum atmosphere, allowing the rotating shaft to rotate quietly in its original position without the fixed flange being separated from the bearing housing.

따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 회전 샤프트가 진공 분위기 속에서 지속적으로 사용 가능하다.Therefore, the rotating shaft of the liquid metal lubricated sliding bearing can be used continuously in a vacuum atmosphere.

또한, X선 방출시 타겟을 포함한 양극조립체에서 발생되는 열이 액체금속 윤활 미끄럼 베어링으로 전달되더라도 상기 열방출수단 및 표면 텍스쳐링 패턴에 의해 열의 영향을 덜 받고, 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있다.In addition, even if the heat generated from the anode assembly including the target when emitting .

도 1은 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관의 단면도.
도 2는 도 1의 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 상세 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 회전 샤프트의 외관 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 회전 샤프트의 외관 사시도.
도 5는 도 3 및 도 4의 표면 텍스쳐링 패턴의 요부 상세도.
도 6은 도 5에서 A-A선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도.
도 7은 도 1 및 도 2의 열방출수단인 금속 방열부재를 상세하게 도시한 사시도.
Figure 1 is a cross-sectional view of an anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention.
Figure 2 is a detailed cross-sectional view of the liquid metal lubricated sliding bearing of Figure 1.
Figure 3 is an external perspective view of the rotating shaft of Figure 2 according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an external perspective view of the rotating shaft of Figure 2 according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a detailed view of the main portion of the surface texturing pattern of Figures 3 and 4;
Figure 6 is a cross-sectional view taken along line AA in Figure 5.
Figure 7 is a perspective view showing in detail the metal heat dissipation member that is the heat dissipation means of Figures 1 and 2.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1에는 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관의 단면도가 도시되어 있다.Figure 1 shows a cross-sectional view of a bipolar rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention.

그리고 도 2에는 도 1의 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 상세 단면도가 도시되어 있다.And FIG. 2 shows a detailed cross-sectional view of the liquid metal lubricated sliding bearing of FIG. 1.

또한, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 회전 샤프트의 외관 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 회전 샤프트의 외관 사시도가 도시되어 있다.Additionally, FIG. 3 shows an external perspective view of the rotating shaft of FIG. 2 according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows an external perspective view of the rotating shaft of FIG. 2 according to another embodiment of the present invention.

또한, 도 5에는 도 3 및 도 4의 표면 텍스쳐링 패턴의 요부 상세도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에서 A-A선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.In addition, FIG. 5 shows a detailed view of the main portion of the surface texturing pattern of FIGS. 3 and 4, and FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 5.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(200)은, CT(computed tomography) 촬영 기기와 같은 의료용 영상 기기에 포함되는 엑스선관 장치(미도시)의 내부에 삽입 장착되어 엑스선을 생성 방출하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 진공튜브(vacuum tube)(201)와, 음극조립체(cathode assembly)(220)와, 양극조립체(anode assembly)(210)와, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)과, 로터(rotor)(250) 및 스테이터(stator)(미도시)를 포함하여 구성된다.1 to 6, the anode rotating X-ray tube 200 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention is an X-ray tube device ( (not shown) is inserted into the inside of the device to generate and emit X-rays, and as shown in FIG. 1, it includes a vacuum tube 201, a cathode assembly 220, and an anode assembly. It is composed of an assembly (210), a liquid metal lubricated sliding bearing (100), a rotor (250), and a stator (not shown).

그리고 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(200)은, 상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)에 양극조립체(210)를 연결하여 양극조립체(210)를 회전되게 하는 연결축(230)과 연결부재(230a)를 포함하여 구성된다.And the anode rotating X-ray tube 200 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention connects the anode assembly 210 to the liquid metal lubricated sliding bearing 100 to rotate the anode assembly 210. It is composed of a connecting shaft 230 and a connecting member 230a.

또한, 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(200)이 상기한 엑스선관 장치의 내부에 냉각유(cooling oil)가 채워진 공간에 삽입 장착되기 때문에 진공튜브(201)는 냉각유에 둘러싸여 있고, 내부 공간은 고진공 상태로 유지된다.In addition, since the anode rotary X-ray tube 200 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention is inserted and installed into a space filled with cooling oil inside the is surrounded by cooling oil, and the internal space is maintained in a high vacuum state.

이와 같은 진공튜브(201)는 금속소재로 이루어진다.This vacuum tube 201 is made of a metal material.

그리고 상기 음극 조립체(220)는 진공튜브(201)의 상측에 고정되며, 전자(electron)를 생성하여 진공튜브(201) 내부로 투사하는 필라멘트와, 후술할 타겟(target)과의 사이에 대략 150V(volt)의 전위차를 형성하는 음극(cathode)을 포함한다. And the cathode assembly 220 is fixed to the upper side of the vacuum tube 201, and generates electrons and projects them into the vacuum tube 201. Approximately 150V is applied between the filament and the target, which will be described later. It contains a cathode that forms a potential difference of (volt).

이러한 음극 조립체(220)는 진공튜브(201)와 밀봉 결합되며, 예컨대, 알루미나(Al2O3)와 같은 세라믹(ceramic) 소재로 이루어진다.This cathode assembly 220 is sealed and coupled to the vacuum tube 201, and is made of a ceramic material such as, for example, alumina (Al2O3).

또한, 상기 양극 조립체(210)는 디스크(disk) 형태의 부재로서, 상기 필라멘트에서 생성된 전자가 고속으로 충돌되는 타겟(target)과 서브스트레이트(substrate)로 이루어진다. In addition, the anode assembly 210 is a disk-shaped member and is composed of a target and a substrate with which electrons generated in the filament collide at high speed.

그리고 상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)은, 베어링 하우징과, 이 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트(115)와, 이 회전 샤프트(115)와 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속(또는 액체금속 베어링, 또는 액체금속 윤활제)(LM; Liquid Metal, 101)을 포함하여 구성된다.And the liquid metal lubricated sliding bearing 100 includes a bearing housing, a rotating shaft 115 rotating within the bearing housing, and a liquid metal (or liquid metal bearing) filled between the rotating shaft 115 and the bearing housing. , or liquid metal lubricant) (LM; Liquid Metal, 101).

상기 액체금속(101)은 순도 99.99%의 Ga-In-Sn(갈륨-인듐-주석)합금이며, 구체적으로는 68.5wt%의 Ga과, 21.5wt%의 In과, 10wt%의 Sn을 함유한다. The liquid metal 101 is a Ga-In-Sn (gallium-indium-tin) alloy with a purity of 99.99%, and specifically contains 68.5 wt% of Ga, 21.5 wt% of In, and 10 wt% of Sn. .

상기 Ga-In-Sn합금의 온도는 22~27℃를 유지한다.The temperature of the Ga-In-Sn alloy is maintained at 22-27°C.

그리고 상기 회전 샤프트(115)는, 대략 중간 부분에는 회전 샤프트(115)가 베어링 하우징 내에서 항시 일정 위치에서 회전될 수 있도록 고정 플랜지(115b)가 형성된다.In addition, a fixed flange 115b is formed at approximately the middle portion of the rotating shaft 115 so that the rotating shaft 115 can always rotate at a certain position within the bearing housing.

또한, 상기 회전 샤프트(115)의 내부에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 샤프트(115)의 열이 방출되도록 상단부는 폐쇄되고 하단부는 개방된 열방출 공간(115a)이 형성된다.In addition, as shown in FIG. 2, inside the rotating shaft 115, a heat dissipation space 115a is formed where the upper end is closed and the lower end is open so that heat of the rotating shaft 115 is dissipated.

따라서 상기 회전 샤프트(115)의 열이 열방출 공간(115a)을 통해 외부로 배출될 수 있다.Therefore, heat from the rotating shaft 115 can be discharged to the outside through the heat dissipation space 115a.

이러한 회전 샤프트(115)는 스테인리스 스틸(stainless steel)로 이루어질 수 있다.This rotating shaft 115 may be made of stainless steel.

그리고 상기 베어링 하우징은, 고정 플랜지(115b) 상부를 수용하는 상부 하우징(113)과, 고정 플랜지(115b)의 하부를 수용하는 하부 하우징(123)과, 상기 고정 플랜지(115b) 하부의 회전 샤프트(115)를 지지하고 하부 하우징(123)과 연결되게 이루어진 플랜지 지지하우징(119)과, 상기 고정 플랜지(115b)를 수용하도록 고정 플랜지(115b)의 외주에 설치된 플랜지 하우징(117)을 포함하여 구성된다.And the bearing housing includes an upper housing 113 accommodating the upper part of the fixed flange 115b, a lower housing 123 accommodating the lower part of the fixed flange 115b, and a rotating shaft below the fixed flange 115b ( It includes a flange support housing 119 that supports 115) and is connected to the lower housing 123, and a flange housing 117 installed on the outer periphery of the fixed flange 115b to accommodate the fixed flange 115b. .

또한, 상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)에는, 상기 상부 하우징(113)을 지지하며 상부 하우징(113) 하부의 구성 부재들을 수용하는 외부 케이스(111)와, 상기 플랜지 지지하우징(119)을 지지하며 플랜지 지지하우징(119) 하부의 구성 부재들을 수용하는 내부 케이스(121)와, 하부 하우징(123)을 지지하며 하부 하우징(123)을 수용하는 하부 케이스(125)가 구비된다.In addition, the liquid metal lubricated sliding bearing 100 includes an outer case 111 that supports the upper housing 113 and accommodates the constituent members of the lower part of the upper housing 113, and supports the flange support housing 119. It is provided with an inner case 121 that accommodates the constituent members of the lower part of the flange support housing 119, and a lower case 125 that supports the lower housing 123 and accommodates the lower housing 123.

한편, 상기와 같이 구성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)은, 회전 샤프트(115) 이외의 구성들은 한정되지 않는다.Meanwhile, the liquid metal lubricated sliding bearing 100 configured as described above is not limited to components other than the rotating shaft 115.

그 이유는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 구성 중 회전 샤프트(115) 이외의 구성은, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)이 적용되는 장치에 따라 달라질 수 있기 때문이다.This is because the configuration of the liquid metal lubricated sliding bearing 100 other than the rotating shaft 115 may vary depending on the device to which the liquid metal lubricated sliding bearing 100 is applied.

따라서 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 구성으로 한정되지 않는다.Therefore, the anode rotating X-ray tube 200 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention is not limited to the configuration shown in FIGS. 1 and 2.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전 샤프트(115)의 외주면의 표면과, 회전 샤프트(115)의 고정 플랜지(115b) 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴(surface texturing pattern)(103)이 형성된다.In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of surface texturing is applied to at least one of the surface of the outer peripheral surface of the rotary shaft 115 and the upper and lower surfaces of the fixing flange 115b of the rotary shaft 115. A surface texturing pattern 103 is formed.

이러한 표면 텍스쳐링 패턴(103)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 소정 깊이의 'V'자 홈(103a)이 상하좌우로 연속하며 반복 형성된다.As shown in FIGS. 5 and 6, this surface texturing pattern 103 is formed by continuously repeating 'V'-shaped grooves 103a of a predetermined depth up, down, left, and right.

그리고 표면 텍스쳐링 패턴(103)의 'V'자 홈(103a)은, 일측은 소정 각도의 경사각(α)으로 파인 경사면(103b)으로 형성되고, 상기 경사면(103b)의 타단은 고정 플랜지(115b)의 외부 표면까지 수직면(103c)으로 형성된다.One side of the 'V'-shaped groove 103a of the surface texturing pattern 103 is formed with an inclined surface 103b cut at a predetermined inclination angle α, and the other end of the inclined surface 103b is a fixed flange 115b. It is formed as a vertical surface (103c) up to the outer surface of.

이때, 상기 경사각(α)은 30~45도로 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the inclination angle (α) is preferably set to 30 to 45 degrees.

상기 경사각(α)이 30도 이하로 하는 경우에는 액체금속(LM, 101)이 경사면(103b)으로 용이하게 유입될 수 있지만 역류할 수 있는 문제점이 있고, 상기 경사각(α)이 45도 이상으로 하는 경우에는 액체금속(LM, 101)이 경사면(103b)으로 용이하게 유입될 수 없고 'V'자 홈(103a)에 정체되는 있는 문제점이 있다.When the inclination angle (α) is 30 degrees or less, the liquid metal (LM, 101) can easily flow into the inclined surface (103b), but there is a problem that it may flow back, and when the inclination angle (α) is 45 degrees or more, the liquid metal (LM, 101) can easily flow into the inclined surface (103b). In this case, there is a problem in that the liquid metal (LM, 101) cannot easily flow into the inclined surface (103b) and stagnates in the 'V' groove (103a).

따라서 상기 경사각(α)은 30~45도로 이루어지는 경우에는 액체금속(LM, 101)에 의한 유막 형성에 유리하다.Therefore, when the inclination angle (α) is 30 to 45 degrees, it is advantageous for the formation of an oil film by the liquid metal (LM, 101).

또한, 상기 'V'자 홈(103a)의 사이각(θ)은 120~135도인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the included angle θ of the 'V' shaped groove 103a is 120 to 135 degrees.

상기 사이각(θ)이 120도 이하로 하는 경우에는 액체금속의 윤활막 형성이 어려운 문제점이 있고, 상기 사이각(θ)이 135도 이상으로 하는 경우에는 액체금속의 저헝력이 커져 액체금속이 손실(loss)되는 문제점이 있다.When the included angle (θ) is set to 120 degrees or less, there is a problem in that it is difficult to form a lubricant film of the liquid metal, and when the included angle (θ) is set to 135 degrees or more, the low holding power of the liquid metal increases, resulting in loss of the liquid metal. There is a problem with loss.

그리고 상기 'V'자 홈(103a)의 폭(W1)과 깊이(h)는, 90~110㎛로 형성되는 것이 바람직하다.And the width (W1) and depth (h) of the 'V' shaped groove (103a) are preferably formed to be 90 to 110㎛.

상기 'V'자 홈(103a)의 폭(W1)과 깊이(h)가 90㎛ 이하로 형성되는 경우에는 액체금속(LM, 101)이 'V'자 홈(103a)으로 유입이나 유출이 용이하지 않고, 'V'자 홈(103a)의 폭(W1)과 깊이(h)가 110㎛ 이상으로 형성되는 경우에는 액체금속(LM, 101)이 'V'자 홈(103a)에 고이는 현상으로 액체금속(LM, 101)의 유동성이 떨어지는 문제점이 있다.When the width (W1) and depth (h) of the 'V' groove (103a) are formed to be 90㎛ or less, liquid metal (LM, 101) can easily flow in or out of the 'V' groove (103a). Otherwise, if the width (W1) and depth (h) of the 'V' groove (103a) are formed to be 110㎛ or more, the liquid metal (LM, 101) is pooled in the 'V' groove (103a). There is a problem that the fluidity of liquid metal (LM, 101) is low.

또한, 상기 'V'자 홈(103a)은 100~500㎛ 간격(W2)으로 형성되는 것이 바람직하다.Additionally, the 'V' shaped grooves 103a are preferably formed at intervals of 100 to 500㎛ (W2).

상기 'V'자 홈(103a)이 100㎛ 이하의 간격(W2)으로 형성되는 경우에는 'V'자 홈(103a)의 형성 개수가 많아져 액체금속(LM, 101)의 유동성이 떨어지고, 상기 'V'자 홈(103a)이 500㎛ 이상의 간격(W2)으로 형성되는 경우에는 표면 텍스쳐링 패턴(103)의 형성 효과가 떨어진다.When the 'V' grooves (103a) are formed at intervals (W2) of 100㎛ or less, the number of 'V' grooves (103a) formed increases, and the fluidity of the liquid metal (LM, 101) decreases, and the When the 'V' shaped grooves 103a are formed at intervals W2 of 500 ㎛ or more, the effect of forming the surface texturing pattern 103 is reduced.

따라서 상기 'V'자 홈(103a)은 100~500㎛ 간격(W2)으로 형성되는 경우에 액체금속(LM, 101)의 유막 형성에 가장 유리하다.Therefore, the 'V' shaped grooves 103a are most advantageous for forming an oil film of liquid metal (LM, 101) when they are formed at intervals of 100 to 500㎛ (W2).

그리고 상기 표면 텍스쳐링 패턴(103)은 방전가공에 의해 형성된다. 이러한 방전가공은 가공이 쉽고, 가공비용도 저렴하다.And the surface texturing pattern 103 is formed by electrical discharge machining. This type of electrical discharge machining is easy to process and has low processing costs.

한편, 기존의 표면 텍스쳐링 패턴은 전조가공에 의존하였으며, 상기 전조가공은 가공비용이 많이 소요되며, 전조가공으로는 본 발명에 적용된 'V'자 홈(103a)의 패턴(103)을 상기한 치수대로 가공도 어렵다.On the other hand, the existing surface texturing pattern relied on rolling processing, which requires a lot of processing costs, and rolling processing is used to create the pattern 103 of the 'V' groove 103a applied in the present invention with the dimensions described above. It is difficult to process as well.

한편, 표면 텍스쳐링 패턴(103)을 'V'자 홈(103a) 또는 헤링본(herringbone) 홈 패턴으로 한정하였지만, 딤플(dimple)을 반복하여 형성할 수도 있다.Meanwhile, the surface texturing pattern 103 is limited to a 'V' shaped groove 103a or a herringbone groove pattern, but dimples may be formed repeatedly.

하지만, 가공성이나 마찰계수 저감 정도는 V'자 홈 패턴(103)이 딤플에 비해 더 우수하다.However, the V'-shaped groove pattern 103 is superior to the dimple in terms of processability and friction coefficient reduction.

특히, 본 발명에 적용된 'V'자 홈의 패턴(103)은 경계윤활에서도 윤활 저장효과(Lubricant reserve effect)가 우수하다.In particular, the 'V' groove pattern 103 applied to the present invention has an excellent lubricant reserve effect even in boundary lubrication.

다른 한편으로, 도면에서 설명되지 않은 도면번호 111a는 외부 케이스(111) 내부를 확인하고 상부 하우징(113)을 고정하기 위한 커버고정부재를 나타내 보인 것이다.On the other hand, drawing number 111a, which is not explained in the drawing, indicates a cover fixing member for checking the inside of the external case 111 and fixing the upper housing 113.

도 7에는 도 1 및 도 2의 열방출수단인 금속 방열부재를 상세하게 도시한 사시도가 도시되어 있다.FIG. 7 shows a detailed perspective view of the metal heat dissipation member, which is the heat dissipation means of FIGS. 1 and 2.

도 1, 2 및 도 7을 참조하면, 상기 회전 샤프트(115)의 열방출 공간(115a)에는 열방출이 이루어지도록 하는 열방출수단이 적어도 하나 이상 구비된다.Referring to FIGS. 1, 2, and 7, the heat dissipation space 115a of the rotating shaft 115 is provided with at least one heat dissipation means for dissipating heat.

이러한 열방출수단은 열방출 공간(115a)의 벽면에 고정된 금속 방열부재(130)로 이루어진다.This heat dissipation means consists of a metal heat dissipation member 130 fixed to the wall of the heat dissipation space 115a.

상기 금속 방열부재(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열방출 공간(115a)의 벽면 전 둘레에 걸쳐 고정 설치되며, 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the metal heat dissipation member 130 is fixedly installed around the entire wall of the heat dissipation space 115a, and is made of a zigzag integrated form in which metal plates are repeated.

특히, 상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재(130)가 2개 이상이 방사상(또는 방사형)으로 구비된다. 즉, 지그재그 일체형의 금속 방열부재(130)는, 열방출 공간(115a)의 벽면에 고정된 제1 금속방열부재(131)와, 이 제1 금속방열부재(131)의 바깥 끝단부에 밀착되며 지지된 지지부재(133)와, 이 지지부재(133)의 안쪽 벽면에 고정된 제2 금속방열부재(135)를 포함하여 구성된다.In particular, two or more zigzag integrated metal heat dissipation members 130 are provided radially (or radially). That is, the zigzag integrated metal heat dissipation member 130 is in close contact with the first metal heat dissipation member 131 fixed to the wall of the heat dissipation space 115a and the outer end of the first metal heat dissipation member 131. It includes a supported support member 133 and a second metal heat dissipation member 135 fixed to the inner wall of the support member 133.

상기 제1,2 금속방열부재(131,135)의 설치 개수는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 3개를 설치하였으나, 회전 샤프트(115)의 길이, 열방출 공간(115a)의 크기, 또는/및 회전 샤프트(115)에서 발생하는 열 정도에 따라 달라질 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the installed number of the first and second metal heat dissipation members 131 and 135 is three, but the length of the rotating shaft 115, the size of the heat dissipating space 115a, or/ And it may vary depending on the degree of heat generated in the rotating shaft 115.

또한, 상기 제1,2 금속방열부재(131,135)를 지그재그 형태로 만든 이유는, 방열면적을 최대한 넓게 하기 위해서이다.Additionally, the reason the first and second metal heat dissipation members 131 and 135 are formed in a zigzag shape is to maximize the heat dissipation area.

따라서 상기 제1,2 금속방열부재(131,135)의 지그재그의 간격(또는 각도)은 방열에 지장을 주지 않는 한도에서 최대한 밀착하여 형성하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the zigzag spacing (or angle) of the first and second metal heat dissipation members 131 and 135 be as close as possible to the extent that it does not interfere with heat dissipation.

그리고 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 금속 방열부재(130)를 코일 형태로 형성하여도 된다. 그 이유는 코일 형태도 방열 면적을 최대한 크게 할 수 있기 때문이다.Although not shown in the drawing, the metal heat dissipation member 130 may be formed in a coil shape. The reason is that the coil shape allows the heat dissipation area to be as large as possible.

상기 제1,2 금속방열부재(131,135) 및 지지부재(133)는 방열 성능이 상대적으로 우수한 0.1~0.3mm 두께의 Cu 및 Al 박판 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The first and second metal heat dissipation members 131 and 135 and the support member 133 may be made of either Cu or Al thin plates with a thickness of 0.1 to 0.3 mm, which have relatively excellent heat dissipation performance.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(200)은, 먼저, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, As described above, the anode rotating X-ray tube 200 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention is, first, as shown in FIGS. 3 to 6,

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 열방출수단으로써 고속으로 회전하는 회전 샤프트(115)의 열방출 공간(115a)의 벽면에 고정된 금속 방열부재(130)를 구비하였다.In addition, as shown in FIG. 7, a metal heat dissipation member 130 fixed to the wall of the heat dissipation space 115a of the rotating shaft 115 rotating at high speed is provided as a heat dissipation means.

따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100) 또는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)이 적용된 장치(예를 들어, 우주항공 분야의 장치 및 회전형 양극 X선관 등)에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있다.Therefore, the heat generated in the liquid metal lubricated sliding bearing 100 or the device to which the liquid metal lubricated sliding bearing 100 is applied (for example, devices in the aerospace field and rotating anode X-ray tube, etc.) can be quickly released to the outside. You can.

이에 따라 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 성능을 지속적으로 유지할 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 수명을 연장시킬 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)을 고온 진공 분위기에서도 지속적으로 사용할 수 있다.Accordingly, the performance of the liquid metal lubricated sliding bearing 100 can be continuously maintained, the lifespan of the liquid metal lubricated sliding bearing 100 can be extended, and the liquid metal lubricated sliding bearing 100 can be maintained continuously even in a high temperature vacuum atmosphere. You can use it.

따라서 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(200)의 회전 샤프트(115)가 진공 분위기 속에서 지속적으로 사용 가능하다.Therefore, the rotating shaft 115 of the anode rotating X-ray tube 200 equipped with the liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention can be continuously used in a vacuum atmosphere.

또한, X선 방출시 타겟을 포함한 양극조립체에서 발생되는 열이 액체금속 윤활 미끄럼 베어링으로 전달되더라도 상기 열방출수단 및 표면 텍스쳐링 패턴에 의해 열의 영향을 덜 받고, 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있다.In addition, even if the heat generated from the anode assembly including the target when emitting .

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is merely illustrative, and various modifications and equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. You will understand.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

100. 액체금속 윤활 미끄럼 베어링
101. 액체금속
103. 표면 텍스쳐링 패턴
103a. 'V'자 홈
103b. 경사면
103c. 수직면
113. 상부 하우징
115. 회전 샤프트
115a. 열방출 공간
115b. 고정 플랜지
123. 하부 하우징
130. 금속 방열부재
131. 제1 금속방열부재
133. 지지부재
135. 제2 금속방열부재
200. 양극 회전형 X선관
201. 진공튜브
210. 양극조립체
220. 음극조립체
230. 연결축
230a. 연결부재
250. 로터
100. Liquid metal lubricated sliding bearing
101. Liquid metal
103. Surface texturing patterns
103a. 'V' shaped groove
103b. incline
103c. vertical plane
113. Upper housing
115. Rotating shaft
115a. heat dissipation space
115b. fixed flange
123. Lower housing
130. Metal heat dissipation member
131. First metal heat dissipation member
133. Support members
135. Second metal heat dissipation member
200. Anode rotating X-ray tube
201. Vacuum tube
210. Anode assembly
220. Cathode assembly
230. Connecting shaft
230a. connection member
250. Rotor

Claims (14)

내부 공간이 진공 상태인 진공튜브와, 상기 진공튜브 내부 공간에 배치되며 전자가 충돌하여 X선이 방출되는 양극조립체와, 상기 양극조립체를 회전 가능하게 지지하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링을 구비하는 양극 회전형 X선관에 있어서,
상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링은, 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하되,
상기 회전 샤프트의 외주 표면과 상기 회전 샤프트의 고정 플랜지의 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
An anode assembly comprising a vacuum tube whose inner space is in a vacuum state, an anode assembly disposed in the inner space of the vacuum tube and emitting X-rays when electrons collide, and a liquid metal lubricated sliding bearing that rotatably supports the anode assembly. In a typical X-ray tube,
The liquid metal lubricated sliding bearing includes a bearing housing, a rotating shaft rotating within the bearing housing, and liquid metal filled between the rotating shaft and the bearing housing,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, characterized in that a plurality of surface texturing patterns are formed on at least one of the outer peripheral surface of the rotating shaft and the upper and lower surfaces of the fixed flange of the rotating shaft.
제1항에 있어서,
상기 표면 텍스쳐링 패턴은, 소정 깊이의 'V'자 홈이 상하좌우로 연속하며 반복 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 1,
The surface texturing pattern is a bipolar rotating
제2항에 있어서,
상기 'V'자 홈은, 일측은 소정 각도의 경사각으로 파인 경사면으로 형성되고, 상기 경사면의 타단은 상기 고정 플랜지의 표면까지 수직면으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 2,
The 'V' shaped groove is formed as an inclined surface dug at a predetermined inclination angle on one side, and the other end of the inclined surface is a bipolar rotary type equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, characterized in that it is formed as a vertical surface up to the surface of the fixed flange. X-ray tube.
제3항에 있어서,
상기 경사각은 30~45도인 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 3,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, wherein the inclination angle is 30 to 45 degrees.
제2항에 있어서,
상기 'V'자의 사이각은 120~135도인 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 2,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, characterized in that the angle between the 'V' shape is 120 to 135 degrees.
제2항에 있어서,
상기 'V'자 홈의 폭과 깊이는 90~110㎛로 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 2,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, characterized in that the width and depth of the 'V' shaped groove are formed at 90 to 110㎛.
제2항에 있어서,
상기 'V'자 홈은 100~500㎛ 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 2,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, wherein the 'V' shaped grooves are formed at intervals of 100 to 500㎛.
제1항에 있어서,
상기 표면 텍스쳐링 패턴은 방전가공에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 1,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, wherein the surface texturing pattern is formed by electrical discharge machining.
제1항에 있어서,
상기 회전 샤프트는 열이 방출되도록 상단부는 폐쇄되고 하단부는 개방된 내부에는 열방출 공간이 형성되고,
상기 열방출 공간에는 열방출이 이루어지도록 하는 열방출수단이 적어도 하나 이상 구비된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to paragraph 1,
The rotating shaft has an upper end closed to dissipate heat and a lower end open to form a heat dissipation space inside,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, characterized in that the heat dissipation space is provided with at least one heat dissipation means for dissipating heat.
제9항에 있어서,
상기 열방출수단은, 상기 열방출 공간의 벽면에 고정된 금속 방열부재로 이루어지되,
상기 금속 방열부재는 상기 열방출 공간의 벽면 전 둘레에 걸쳐 고정 설치된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to clause 9,
The heat dissipation means consists of a metal heat dissipation member fixed to the wall of the heat dissipation space,
An anode rotating X-ray tube with a liquid metal lubricated sliding bearing, wherein the metal heat dissipation member is fixedly installed around the entire wall of the heat dissipation space.
제10항에 있어서,
상기 금속 방열부재는 Cu 및 Al 박판 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to clause 10,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, wherein the metal heat dissipation member is made of one of Cu and Al thin plates.
제10항에 있어서,
상기 금속 방열부재는 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to clause 10,
The metal heat dissipation member is a bipolar rotating
제12항에 있어서,
상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재가 2개 이상이 방사상으로 구비된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to clause 12,
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, characterized in that two or more zigzag integrated metal heat dissipation members are provided radially.
제12항에 있어서,
상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재는,
상기 열방출 공간의 벽면에 고정된 제1 금속방열부재와;
상기 제1 금속방열부재의 바깥 끝단부에 밀착되며 지지된 지지부재와;
상기 지지부재의 벽면에 고정된 제2 금속방열부재;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
According to clause 12,
The zigzag integrated metal heat dissipation member,
a first metal heat dissipation member fixed to a wall of the heat dissipation space;
a support member supported and in close contact with an outer end of the first metal heat dissipation member;
An anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing, comprising: a second metal heat dissipation member fixed to the wall of the support member.
KR1020220043493A 2022-04-05 2022-04-07 Anode rotating type x-ray tube having liquid metal lubricated sliding bearing KR20230144348A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220043493A KR20230144348A (en) 2022-04-07 2022-04-07 Anode rotating type x-ray tube having liquid metal lubricated sliding bearing
PCT/KR2023/004569 WO2023195758A1 (en) 2022-04-05 2023-04-05 Liquid metal-lubricated sliding bearing usable in vacuum atmosphere and anode rotary x-ray tube including same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220043493A KR20230144348A (en) 2022-04-07 2022-04-07 Anode rotating type x-ray tube having liquid metal lubricated sliding bearing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230144348A true KR20230144348A (en) 2023-10-16

Family

ID=88506441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220043493A KR20230144348A (en) 2022-04-05 2022-04-07 Anode rotating type x-ray tube having liquid metal lubricated sliding bearing

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230144348A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117243626A (en) * 2023-11-16 2023-12-19 昆山医源医疗技术有限公司 X-ray tube and CT equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117243626A (en) * 2023-11-16 2023-12-19 昆山医源医疗技术有限公司 X-ray tube and CT equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4097759A (en) X-ray tube
US4928296A (en) Apparatus for cooling an X-ray device
CA2052471C (en) Rotary-anode type x-ray tube
KR20230144348A (en) Anode rotating type x-ray tube having liquid metal lubricated sliding bearing
US20060133577A1 (en) Cooled radiation emission device
EP3724911A1 (en) A rotary anode for an x-ray source
US4097760A (en) X-ray tube having bearing lubrication
US6456692B1 (en) High emissive coatings on x-ray tube components
JP2002251970A (en) Rotating anode x-ray tube
US5483570A (en) Bearings for x-ray tubes
KR101824135B1 (en) Thermal damage preventing rotating anode type X-ray tube
US6807348B2 (en) Liquid metal heat pipe structure for x-ray target
KR20230146742A (en) Liquid metal lubricated sliding bearing usable in high temperature and vacuum atmosphere
JP2907866B2 (en) Rotating anode X-ray tube
KR20230145876A (en) Liquid metal lubricated sliding bearing usable in vacuum atmosphere
US9275822B2 (en) Liquid metal containment in an X-ray tube
KR20230143502A (en) Liquid metal lubricated sliding bearing with surface texturing patterns
JP2008243694A (en) Rolling bearing for x-ray tube and x-ray tube apparatus
US10460901B2 (en) Cooling spiral groove bearing assembly
WO2023195758A1 (en) Liquid metal-lubricated sliding bearing usable in vacuum atmosphere and anode rotary x-ray tube including same
JP2004353867A (en) Electrically conducting ceramic bearing
JP3974011B2 (en) Rotating anode X-ray tube
JP3624979B2 (en) Rolling bearing
US11887803B2 (en) X-ray tube and X-ray generating apparatus
JPH0414844Y2 (en)