KR960010431B1 - 회전양극형 x선관 - Google Patents

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KR960010431B1
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가츠히로 오노
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가부시키가이샤 도시바
사토 후미오
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Abstract

내용없음

Description

회전양극형 X선관
제1도는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 종단면도.
제2도는 제1도의 종단면도.
제3도는 제1도의 주요부를 나타내는 평면도.
제4도는 제1도의 주요부를 나타내는 평면도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 주요부의 종단면도.
제6도는 제5도의 선 6-6에 따른 횡단면도.
제7도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 주요부의 종단면도.
제8도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 주요부의 종단면도.
제9도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 주요부의 종단면도.
제10도는 제9도의 주요부를 나타내는 평면도.
제11도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 주요부의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 양극타게트12 : 회전체
15 : 고정체18 : 진공용기
19a,19b,21a,21b : 나선구멍20a,20b : 레디얼(redial) 미끄럼베어링
22,22b : 드러스트(thrust) 미끄럼베어링
23 : 윤활제 수용실25 : 방사방향통로
31 : 오목부
본 발명은 회전양극형 X선관에 관한 것으로서 특히 베어링 구성부재의 개량에 관한 것이다.
회전양극형 X선관은 주지된 바와 같이 원반형상의 양극타게트를 상호간에 베어링을 갖는 회전체 및 고정체로 지탱하고 진공용기밖에 배치한 전자코일을 힘을 가해 고속회전시키면서 음극에서 전자빔을 방출해 양극타게트에 맞히고 X선을 방사시킨다. 베어링은 볼베어링과 같은 구름베어링이나 베어링면에 나선구멍을 형성함과 동시에 갈륨(Ga) 또는 갈륨-인듐-주석(Ga-In-Sn)합금과 같이 동작중에 액상이 되는 금속윤활제를 이용한 동압식 미끄럼베어링으로 구성된다. 후자의 미끄럼베어링을 이용한 예는 예를들면 특공소 62-21463호, 특개소 60-97536호, 특개소 60-117531호, 특개소 62-287555호, 특개평 2-227947호, 또는 특개평 2-227948호 등의 각 공보에 개시되어 있다.
이와 같은 액체금속윤활제를 이용한 동압식 미끄럼베어링을 구비한 회전양극형 X선관에는 헤링본(herringbone)패턴의 나선구멍이 채용되고, 회전동작중 윤활제는 패턴의 주변부에서 중앙부의 형상으로 반복되는 부분에 모아지고 동압이 발생된다. 베어링면은 회전동작중에는 예를들면 20μm 정도의 간격으로 비접촉상태가 유지된다. 그러나 회전이 정지되면 회전체의 자체무게로 베어링면의 적어도 일부가 접촉한다.
이 접촉면에 윤활제가 얇은 막으로서 개재되면 다음의 회전개시시도 베어링면끼리의 마찰이나 그것에 의한 손상의 발생 등은 생기지 않는다. 그러나 동작중에 윤활제가 희박해지는 영역의 베어링면은 회전정지시에 접촉한 베어링면 사이에 윤활제가 존재하지 않는 상태가 일어날 수 있다. 베어링면 사이에 윤활제가 존재하지 않으면 다음의 회전기동시에 마찰이 발생해 베어링면에 손상이 발생한다든가 또는 소착이 일어나기 쉽다. 본 발명은 이상과 같은 불편함을 해소하고 회전기동시도 연속회전시도 미끄럼베어링에 액체금속윤활제를 확실하게 공급할 수 있고 베어링의 손상이 일어나지 않는 안정된 동압식 미끄럼베어링동작을 유지할 수 있는 회전양극형 X선관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 동압식 미끄럼베어링의 나선구멍이 형성되어 있는 영역에 개구된 윤활제통로 또는 윤활제 수용 오목부를 형성하고 미끄럼베어링영역에 윤활제가 확실하게 빠짐없이 고루 미치도록 구성한 회전양극형 X선관이다.
본 발명에 의하면 회전기동시도 연속회전시도 미끄럼베어링의 베어링면에 액체금속윤활제가 확실하게 빠짐없이 고루 미쳐서 베어링면의 파손이 미연에 방지되고 또 안정된 동압식 미끄럼베어링동작이 유지된다.
이하 그 실시예를 도면을 참조해서 설명한다. 또한 동일부분은 동일부호로 나타낸다. 제1도 내지 제4도에 나타내는 실시예는 다음의 구성을 갖는다. 즉 중금속으로 이루어지는 원반형상의 양극타게트(11)가 바닥이 있는 원통형상의 회전체(12)의 일단부에 뚫어 설치된 회전축(13)에 너트(14)에 의해 일체적으로 고정되어 있다. 회전체(12)는 그 외주부에 철과 같은 강자성체원통(12a) 및 동과 같은 양도전체원통(12b)으로 이루어지는 이중의 회전원통이 동축적으로 끼워맞춰 부착되어 있다. 이 회전체(12)의 내측에는 원기둥형상의 고정체(15)가 삽입되어 있다. 고정체(15)의 하단부 즉 회전체 개구부(12c)의 근방에는 외경이 축소된 고정체 소직경부(15a)가 형성되어 있다. 그리고 회전체 개구부(12c)에는 고정체 소직경부(15a)를 근접하여 둘러싸고 이 개구부를 실질적으로 폐쇄하는 링형상의 개구부 폐쇄체(16)가 복수개의 볼트(16a)에 의해 고착되어 있다. 고정체 소직경부(15a)에는 이러한 회전체(12) 및 고정체(15)를 기계적으로 지탱하는 철합금제의 양극 지지부(17)가 납땜에 의해 고착되고 이것은 보조링(17a) 및 밀봉링(18b)을 통해 유리제의 진공용기(18)에 기밀접합되어 있다.
원통형상의 회전체(12)와 고정체(15)와의 끼워맞춘 부분에는 전술한 각 공보에 나타내는 것과 같은 동압식의 나선구멍 미끄럼베어링이 구성되어 있다. 즉 고정체(15)의 외주벽에 축방향으로 소정간격을 두고 헤링본(herringbone)패턴의 나선구멍(19a,19b)이 형성되어 있고 두가지의 레디얼 미끄럼베어링(20a,20b)이 구성되어 있다. 또 고정체(15)의 상단벽 즉 회전축에 수직한 면에는 제3도에 나타내는 써클형상의 해링본패턴의 나선구멍(21a)이 형성되어 있고 한쪽에는 드러스트베어링(22a)이 구성되어 있다. 개구부폐쇄체(16)의 윗면(16c)에는 마찬가지로 제4도에 나타내는 써클형상의 헤링본패턴의 나선구멍(21b)이 형성되고 다른쪽에는 드러스트 미끄럼베어링(22b)이 구성되어 있다. 이러한 회전체 및 고정체의 양 베어링면은 회전동작시에 대략 20μm의 베어링간극(G)을 가지고 대면하게 되어 있다.
그리고 고정체(15)에는 그 중심부가 축방향을 따라 도려내진 구멍으로 이루어지는 윤활제 수용실(23)이 설치되어 있다. 이 윤활제 수용실(23)의 상단개구(23a)는 상부의 써클형상 나선구멍(21a)의 내측중심부에 위치하고 이 드러스트베어링(22a)의 베어링간극(G)에 연통되고 있다. 또한 윤활제 수용실(23)의 하단부(23b)는 하부의 드러스트 미끄럼베어링(22b)의 근방위치까지 연장되어 끝난다. 또 이 고정체(15)에는 그 중간부 외주벽이 깎여져 소직경부(24)가 형성되어 있다. 그리고 축방향의 5개소의 각 한끝이 윤활제 수용실(23)에 접속되어 각 다른끝 개구부가 고정체(15)의 외주면에 위치하는 방사방향통로(25)가 90도 간격으로 축대칭적으로 형성되어 있다. 축방향의 중앙부의 방사방향통로(25)는 소직경부(24)에 개구되어 있다. 나머지 4개소의 방향방향통로(25)는 각 레디얼 미끄럼베어링(20a,20b)의 헤링본패턴의 나선구멍(19a,19b)의 영역내의 특히 바람직하게 외단부근방 즉 도시상하단에 가까운 부분에 각각 개구되어 있다. 이러한 개구부위치는 회전체(12)가 화살표(P)와 같이 고속회전할때 나선구멍 및 베어링간극에 공급되고 있는 액체금속윤활제가 상대적으로 적어지는 영역이다. 즉 이 부분의 나선구멍 및 베어링간극(G)에 있는 윤활제는 헤링본패턴의 나선구멍의 축방향중심부에 모이기 때문에 바깥쪽 단부영역에서 윤활제가 희박해진다. 그런데 이 부분에 윤활제 수용실(23)에서 연장되는 방사방향통로(25)가 개구되어 있기 때문에 윤활제 수용실 및 방사방향통로에 충전되어 있는 윤활제가 회전기동시도 연속회전시도 빠르게 베어링영역에 공급된다. 따라서 베어링면 사이에 윤활제가 항상 개재된다. 또 소직경부(24)에 의한 원주형상 공간(S1)에도 윤활제 수용실(23)로부터 방사방향통로(25)를 거쳐 윤활제가 공급되기 때문에 나선구멍이 없는 베어링면에도 윤활제가 빠짐없이 고루 미친다. 게다가 또 드러스트베어링에도 윤활제 수용실이 개구부 및 근접하는 방사방향통로(25)로부터 윤활제가 공급된다. 이렇게 해서 모든 베어링면에 확실하게 윤활제가 공급된다. 또한 이 실시예에서는 각 방사방향통로(25)는 나선구멍(19a,19b)의 구멍내로 개구되어 있다. 그것에 의해 각 방사방향통로(25)로부터 공급되는 윤활제는 나선구멍내로 들어간 후 나선구멍 상호간의 베어링면에도 빠짐없이 고루 미치기 때문에 원활한 회전기동이 보증된다.
또한 개구부폐쇄체(16)와 고정체 소직경부(15a)의 사이에는 고정체 소직경부의 일부가 원주상에 절삭되어 구성된 원주형상 공동부(26)가 설치되어 있다. 폐쇄체의 원통부(16b)는 내측의 고정체 소직경부(15a)와의 사이에 약간의 간극(Q)을 만들고 내주면에 나사펌프구멍(27)을 가지고 있다. 이 나사펌프구멍(27)과 간극(Q)은 윤활제누출 억제수단을 구성하고 있다. 원주형상 공동부(26)는 간극(Q)의 반경방향 길이보다도 충분히 큰 길이를 갖고 있다. 상술한 것과 같이 각 베어링(20a,20b,22a,22b)의 나선구멍, 베어링간극 및 이것에 연통되는 윤활제 수용실(23)이나 각 방사방향통로(25) 소직경부에 의한 공간(S1)에는 Ga 합금같은 액체금속윤활제가 공급되고 있다. 윤활제의 충전량은 진공용기내의 공간에 통로상에 가장 가까운 나선구멍 미끄럼베어링의 단부 즉 도시하부의 드러스트베어링(22b)부터 내부의 나선구멍이나 베어링간극, 윤활제 수용실, 방사방향통로 및 소직경부에 의한 공간(S1)을 포함하는 윤활제가 유동가능한 내부공간용적의 약 20% 내지 90%의 범위의 체적인 것이 바람직하다. 이것에 의해 윤활제의 누출이 억제됨과 동시에 각부에 과부족 없이 빠짐없이 고루 미칠수가 있다.
또한 방사방향통로의 개구부위치는 나선구멍이 형성된 영역내이면 바람직하다. 또 회전장치시에 윤활제가 자체무게로 거의 없어지는 일부의 방사방향통로는 가스통로를 구성하기 때문에 만일 내부에 가스가 발생한 경우에도 이 가스통로를 거쳐 가스기포가 외부에 윤활제의 누출을 동반하지 않고 배출된다.
그리고 또 상술한 실시예에서는 고정체(15)의 외면에 각 나선구멍(19a,19b,21a)을 형성한 것인데 그것에 한하지 않고 상대쪽의 베어링면 즉 회전체(12)의 내면에 각 나선구멍을 형성해도 좋다. 그 경우에도 방사방향통로(25)를 나선구멍이 있는 영역에 대응하는 위치에 개구하도록 형성한다. 이하의 각 실시예에서도 동일하다.
제5도 및 제6도에 나타내는 실시예는 각 방사방향통로(25)가 서로 이웃하는 나선구멍(19a)과 나선구멍(19a)과의 사이의 베어링면에 개구시킨 것이다. 이 경우 각 개구부에 회전체(12)의 회전방향(P)의 방향에 따른 테이퍼 개구부(25a)를 형성하고 있다.
그것에 따라 예를들면 회전정지시에 회전체(12)와 고정체(15)와의 방사방향통로(25)의 개구부분의 베어링면이 밀착되어 있는 상태에서 회전기동해도 액체금속윤활제는 방사방향통로(25)에서부터 테이퍼 개구부(25a)를 거쳐 베어링면 사이에 확실하게 공급된다. 따라서 회전기동을 쉽게 함과 동시에 베어링면을 손상할 우려가 거의 없다.
제7도에 나타내는 실시예는 헤링본패턴의 나선구멍(19a,19b)의 각 양쪽의 나선구멍의 길이(L1,L2)를 다르게 하고 L1L2로 한 것이다. 그리고 각 조의 나선구멍의 외단부근방에 복수의 방사방향통로(25)를 개구시킨다. 각 방사방향통로(25)는 고정체(15)의 중심부에 형성된 윤활제 수용실(23)에 연통되어 있다.
이 실시예에 의하면 고속회전시 상대적으로 긴 나선구멍(길이 L1)에 의한 형상 패턴의 정상부(T)방향으로 윤활제를 구부러모은양이 상대적으로 짧은 나선구멍(길이 L2)에 의한 것보다도 많아진다. 그것에 따라 윤활제의 일부는 윤활제 수용실(23)에서 상대적으로 긴 나선구멍의 영역의 외단부에 형성한 방사방향통로(25)의 개구부에서 나와 베어링영역을 통해 상대적으로 짧은 나선구멍의 영역의 외단부에 형성한 방사방향통로(25)의 개구부에서 윤활제 수용실(23)로 돌아가는 유동을 발생한다. 따라서 윤활제의 일부는 회전시에 자동적으로 순환하고 베어링영역에 확실하게 공급된다.
제8도에 나타내는 실시예는 헤링본패턴의 나선구멍(19a,19b)의 각 양측의 나선구멍을 연속해서 형성함과 동시에 고정체의 상하 양측의 나선구멍을 짧게, 중앙쪽의 나선구멍을 길게 형성한 것이다. 그리고 상대적으로 긴 중앙쪽의 나선구멍을 고정체(15)의 중앙부에 형성한 소직경부(24)에 연소시키고 있다. 그것에 따라 각 나선구멍(19a,19b)은 소직경부(24)의 공간(S1)에 연통되어 있다. 또 상대적으로 짧은 쪽의 나선구멍의 외단부근방에 복수의 방사방향통로(25)의 개구부를 위치하고 있다.
이 실시예에 의하면 소직경부(24)의 공간(S1)에 공급되고 있는 윤활제가 상대적으로 긴 나선구멍에 공급되어 베어링영역을 통해 상대적으로 짧은 나선구멍의 영역의 외단부에 형성한 방사방향통로(25)의 개구부에서 윤활제 수용실(23)로 들어가는 유동을 발생한다. 이렇게 해서 윤활제의 일부는 회전시에 자동적으로 순환해서 베어링영역에 확실하게 공급된다. 그리고 이 실시예에서는 상대적으로 긴쪽의 나선구멍의 영역에는 방사방향통로를 설치할 필요가 없어 제작이 쉬워진다.
제9도 및 제10도에 나타내는 실시예는 드러스트 미끄럼베어링(22a)을 구성하는 고정체(15)의 선단부에 이 선단면의 나선구멍(21a)의 영역내의 외주부근방에 개구하는 4개의 오목부(31)를 뚫어 설치한 것이다.
즉 써클형상으로 되어 있는 헤링본패턴의 나선구멍(21a)의 영역내이고 동작중에 윤활제가 희박해지는 외주부분에 오목부(31)를 설치한 것이다. 이러한 오목부(31)는 그 깊이가 나선구멍의 깊이의 50배 이상의 길이이고 내부에 윤활제가 들어가 있다. 따라서 회전기동시 또는 연속회전시에 이러한 오목부내의 윤활제의 이 드러스트베어링의 나선구멍 및 베어링면에 흘러 베어링틈에 공급된다. 또한 써클상의 헤링본패턴의 나선구멍(21a)의 내측영역에는 윤활제 수용실(23)의 개구부(23a)에서 윤활제가 공급된다. 오목부(31)의 제작은 비교적 쉽다. 또한 동일의 오목부를 레디얼 미끄럼베어링의 나선구멍의 영역내의 외단부근방에 설치해도 좋다.
이상 설명한 실시예는 원통형상의 회전체에 양극타게트를 고정한 것이지만 그것에 한하지 않고 제11도에 나타낸 것 같이 양극타게트가 일체 결합되어 회전하는 원기둥형상의 회전체(12)를 회전중심축상에 배치한 것에도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉 원기둥형상 회전체(12)의 상부에는 회전축(13)이 고정부착되고 그것에 양극타게트(11)가 고정되어 있다. 그리고 회전체(12)를 둘러싸서 바닥이 있는 원통형상의 고정체(15)가 설치되어 있다. 이 고정체(15)의 상단개구부(15b)에는 개구부폐쇄체(16)가 복수개의 볼트(16a)에 의해 체결되어 있다. 고정체(15)의 외주에는 모터의 회전원통으로서 기능하는 강자성체원통(41) 및 그 외측에 끼워맞춤 동체의 최외측원통(42)이 동축상에 배치되어 있다. 또한 강자성체원통(41)의 상단부(41a)가 회전축(13)에 기계적으로 견고하게 고정부착되어 있다. 개구부폐쇄체(16)는 회전체(12)의 상단면에 접해 있고 그 접촉면에 나선구멍(21)이 형성되어 있다. 이 개구부폐쇄체(16)의 회전축에 접근하는 내주벽의 하반부 및 회전체(12)의 회전축주위에 원주상으로 도려낸 공동부(26)가 형성되어 있다. 이 공동부(26)는 드러스트베어링(22b)의 베어링간극의 안쪽끝에 연통해서 설치되어 있다. 또 이 공동부(26)에서 고정체외주벽과 강자성체 원통 내주벽과의 사이의 간극을 거쳐 진공용기내의 공간에 통하는 도중에 윤활제 누출방지를 위한 미소간극(Q) 및 반경방향의 절곡부(43)이 설치되어 있다. 또한 이 절곡부(43)의 내면에 액체금속윤활제가 부착해 반응하는 피막을 형성해도 좋다. 그것에 따라 만일 이 부근까지 윤활제의 일부가 누출되어도 절곡부(43)의 내면에 부착해 그것보다 외부로는 누출되지 않는다.
그리고 회전체(12)에는 그 중심부가 축방향을 따라 도려내진 구멍으로 이루어지는 윤활제 수용실(23)이 설치되어 있다. 이 윤활제 수용실(23)의 하단개구부(23a)는 도시하부의 써클형상 나선구멍(21a)의 내측중심부에 위치하고 이 드러스트베어링(22a)의 베어링간극에 연통되고 있다. 그리고 방사방향통로(25)가 윤활제 수용실(23)에서 연장되어 각 레디얼 미끄럼베어링(20a,20b)의 헤링본패턴의 나선구멍(19a,19b)의 영역내의 각 외단부근방에 각각 개구되어 있다. 그것에 따라 각 미끄럼베어링에 확실하게 윤활제가 공급된다. 또한 레디얼 베어링에 제9도 및 제10도에 나타낸 것과 같은 오목부를 나선구멍영역에 개구하도록 형성해도 좋다. 그것에 따라 방사방향통로(25)는 소직경부(24)에 개구하는 통로만으로 할 수 있다. 또 각 베어링 구성부재의 적어도 나선구멍을 가진 미끄럼베어링면에 미리 베어링모재와 윤활제와의 반응층을 얇게 형성해두어도 좋다. 또는 진공가열처리에서 각 베어링면에 베어링모재와 윤활제와의 반응층을 얇게 형성시켜도 좋다. 이 경우 윤활제의 충전량은 반응층의 형성에 소모되는 양만큼 여분으로 많이 주입해 두는 것이 바람직하다.
또한 금속윤활제는 Ga, Ga-In 합금, 또는 Ga-In-Sn 합금과 같은 Ga를 주체로 하는 것을 사용할 수 있지만 그것에 한하지 않고 예를들면 비스무트(Bi)를 상대적으로 많이 함유하는 Bi-In-Pb-Sn 합금, 또는 In을 상대적으로 많이 포함하는 In-Bi 합금, 또는 In-Bi-Sn 합금을 사용할 수 있다. 이러한 것들은 융점이 실온이상이기 때문에 양극타게트를 회전시키기 전에 금속윤활제를 그 융점이상의 온도로 예열한 후에 회전시키는 것이 바람직하다.
이상 설명한 것과 같이 본 발명에 의하면 미끄럼베어링의 베어링면 사이에 회전기동시도 연속고속회전시도 액체금속윤활제가 확실하게 빠짐없이 고루 미치고 베어링면의 파손이 미연에 방지되고 또 안정된 동압식 미끄럼베어링동작이 유지된다.

Claims (4)

  1. 양극타게트가 고정된 회전체와, 이 회전체에 동축상으로 끼워맞춰진 해당 회전체를 회전가능하게 유지하는 고정체와, 상기 회전체 및 고정체의 끼워맞춘 부분에 설치된 나선구멍을 갖는 동압식 미끄럼베어링과, 상기 베어링에 공급되는 적어도 동작중은 액상인 금속윤활제를 구비하는 회전양극형 X선관에 있어서, 회전중심축상에 위치하는 상기 고정체 또는 회전체의 내부에 윤활제의 일부를 수용하는 윤활제 수용실이 설치되고 또한 일단부가 상기 윤활제 수용실로 통하고 다른 단부가 상기 베어링의 나선구멍이 형성되어 있는 영역에 개구하는 적어도 한개의 윤활제통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전양극형 X선관.
  2. 제1항에 있어서, 동압식 미끄럼베어링의 나선구멍은 헤링본패턴이고 윤활제통로의 개구부는 적어도 한쪽편 패턴의 구멍이 있는 외단부근방에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 회전양극형 X선관.
  3. 제2항에 있어서, 헤링본패턴의 나선구멍은 양측의 나선구멍의 길이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 회전양극형 X선관.
  4. 양극타게트가 고정된 회전체와, 이 회전체에 동축상에 끼워맞춰진 해당 회전체를 회전가능하게 유지하는 고정체와, 상기 회전체 및 고정체의 끼워맞춘 부분에 설치된 나선구멍을 갖는 동압식 미끄럼베어링과, 상기 베어링에 공급되는 적어도 동작중은 액상인 금속윤활제를 구비하는 회전양극형 X선관에 있어서, 상기 미끄럼베어링을 구성하는 회전체 또는 고정체에 상기 미끄럼베어링의 나선구멍이 형성되어 있는 영역에 개구됨과 동시에 내부에 윤활제가 수용되어 있는 적어도 한개의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전양극형 X선관.
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