WO2023195758A1 - 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링 및 이를 구비한 양극 회전형 x선관 - Google Patents

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WO2023195758A1
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heat dissipation
sliding bearing
lubricated sliding
rotating shaft
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채영훈
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경북대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid metal lubricated sliding bearing that can be used in a vacuum atmosphere. More specifically, it relates to a liquid metal lubricated sliding bearing that can be used in an improved vacuum atmosphere so that the sliding average coefficient of friction is reduced and heat can be quickly dissipated. It relates to a bearing and a bipolar rotating X-ray tube equipped with the same.
  • 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.
  • the anode rotating X-ray tube is an
  • the target 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.
  • a bearing assembly has been designed that improves the durability of the bearing assembly by promoting heat dissipation of the bearing assembly.
  • 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.
  • the bearing assembly configured in this way quickly dissipates the generated heat to the outside through the heat conduction member.
  • Patent No. 10-1759090 registered on July 12, 2017 for an anode rotating X-ray tube (hereinafter referred to as prior patent 1).
  • 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.
  • 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. .
  • 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. .
  • the present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to provide a liquid metal lubricated sliding bearing with a surface texturing pattern that reduces the friction coefficient, improves the durability of the bearing assembly, and extends the lifespan. .
  • Another object of the present invention is to provide a liquid metal lubricated sliding bearing that can be used in a high-temperature vacuum atmosphere and extends the life of the bearing by quickly dissipating high-temperature heat.
  • the present invention provides a bipolar rotating The purpose is to provide.
  • a 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, and the rotating shaft.
  • a plurality of surface texturing patterns are formed on at least one of the upper and lower surfaces of the fixing flange.
  • a 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, and the rotating shaft. Multiple surface texturing patterns are formed on the outer surface of .
  • a 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, and the rotating shaft.
  • the upper end of the shaft is closed so that heat can be released, and the lower end is open, and a heat dissipation space is formed inside the shaft, and the heat dissipation space is provided with at least one heat dissipation means to dissipate heat. It is available in
  • the heat dissipating means may be usable in a high-temperature vacuum atmosphere, wherein the heat dissipating means is made of a metal heat dissipating member fixed to the wall of the heat dissipating space.
  • the metal heat dissipation member may be fixedly installed around the entire wall of the heat dissipation space.
  • the metal heat dissipation member may be made of either Cu or Al thin plates.
  • the metal heat dissipation member can be used in a high-temperature vacuum atmosphere, wherein the metal plate is formed as a single piece with repeated zigzags. Two or more zigzag integrated metal heat dissipation members may be provided radially.
  • the zigzag integrated metal heat dissipation member includes a first metal heat dissipation member fixed to the wall of the heat dissipation space, a support member closely adhered to and supported by an outer end of the first metal heat dissipation member, and the support member. It may include; a second metal heat dissipation member fixed to the wall of.
  • a plurality of surface texturing patterns may be 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.
  • 'V'-shaped grooves of a predetermined depth may be formed continuously and repeatedly in the up, down, left, and right directions.
  • one side of the 'V' shaped groove may be formed as an inclined surface dug at a predetermined inclination angle, and the other end of the inclined surface may be formed as a vertical surface up to the surface of the fixing flange.
  • the inclination angle may be 30 to 45 degrees.
  • the angle between the 'V' shapes may be 120 to 135 degrees.
  • the width and depth of the 'V' groove may be 90 to 110 ⁇ m.
  • the 'V' shaped grooves may be formed at intervals of 100 to 500 ⁇ m.
  • the surface texturing pattern may be formed by electrical discharge machining.
  • a bipolar rotating In the anode rotary It is provided with a shaft and liquid metal filled between the rotating shaft and the bearing housing.
  • 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.
  • 'V'-shaped grooves of a predetermined depth may be formed continuously and repeatedly in the up, down, left, and right directions.
  • one side of the 'V' shaped groove may be formed as an inclined surface dug at a predetermined inclination angle, and the other end of the inclined surface may be formed as a vertical surface up to the surface of the fixing flange.
  • the inclination angle may be 30 to 45 degrees.
  • the angle between the 'V' shapes may be 120 to 135 degrees.
  • the width and depth of the 'V' groove may be 90 to 110 ⁇ m.
  • the 'V' shaped grooves may be formed at intervals of 100 to 500 ⁇ m.
  • the surface texturing pattern may be formed by electrical discharge machining.
  • the rotating shaft may have a heat dissipation space formed inside the rotating shaft having an upper end closed and a lower end open so that heat can be dissipated, and the heat dissipation space may be provided with at least one heat dissipation means for dissipating heat.
  • the heat dissipation means consists of a metal heat dissipation member fixed to the wall of the heat dissipation space, and the metal heat dissipation member may be fixedly installed around the entire circumference of the wall of the heat dissipation space.
  • the metal heat dissipation member may be made of either Cu or Al thin plates.
  • the metal heat dissipation member may be formed as an integrated zigzag structure in which metal plates are repeated.
  • Two or more zigzag integrated metal heat dissipation members may be provided radially.
  • the zigzag integrated metal heat dissipation member includes a first metal heat dissipation member fixed to the 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; It may include a second metal heat dissipation member fixed to the wall of the support member.
  • 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.
  • the heat generated from the liquid metal lubricated sliding bearing or the device to which the liquid metal lubricated sliding bearing is applied is quickly dissipated to the outside. It can be released as
  • an oil film of liquid metal can be continuously maintained.
  • liquid metal lubricated sliding bearing 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, thereby reducing the heat generated in the liquid metal lubricated sliding bearing. It can extend the life of liquid metal lubricated sliding bearings and improve the performance of liquid metal lubricated sliding bearings.
  • an oil film of liquid metal can be continuously maintained on the fixed flange operating in a vacuum atmosphere, allowing the rotating shaft 115 to rotate quietly in its original position without the fixed flange being separated from the bearing housing.
  • the rotating shaft of the liquid metal lubricated sliding bearing can be used continuously in a vacuum atmosphere.
  • Figure 1 is an external perspective view of the liquid metal lubricated sliding bearing that can be used in a vacuum atmosphere according to the present invention.
  • Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of Figure 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an external perspective view of the rotating shaft of Figure 2;
  • Figure 4 is a detailed view of the surface texturing pattern of Figure 3;
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 4.
  • Figure 6 is a longitudinal cross-sectional view of Figure 1 according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is an external perspective view of the rotating shaft of Figure 6;
  • Figure 8 is a longitudinal cross-sectional view of Figure 1 according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a perspective view showing the metal heat dissipation member of Figure 8 in detail.
  • Figure 10 is an external perspective view of a rotating shaft according to an embodiment of Figure 8.
  • Figure 11 is an external perspective view of a rotating shaft according to another embodiment of Figure 8.
  • Figure 12 is a cross-sectional view of an anode rotating X-ray tube equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to another aspect of the present invention.
  • Figure 1 shows an external perspective view of a liquid metal lubricated sliding bearing with a surface texturing pattern according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a longitudinal cross-sectional view of FIG. 1
  • FIG. 3 shows an external perspective view of the rotating shaft of FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the main portion of the surface texturing pattern of FIG. 3, and FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 4.
  • the liquid metal lubricated sliding bearing 100 on which the surface texturing pattern according to the present invention is formed includes a bearing housing, a rotating shaft 115 rotating within the bearing housing, and this rotating shaft ( 115) and liquid metal (LM; Liquid Metal, or liquid metal bearing, or liquid metal lubricant) 101 filled between the bearing housing.
  • LM Liquid Metal, or liquid metal bearing, or liquid metal lubricant
  • 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. .
  • the temperature of the Ga-In-Sn alloy is maintained at 22-27°C.
  • 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.
  • 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.
  • heat from the rotating shaft 115 can be discharged to the outside through the heat dissipation space 115a.
  • This rotating shaft 115 may be made of stainless steel.
  • 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. .
  • the liquid metal lubricated sliding bearing 100 on which the surface texturing pattern according to the present invention is formed includes an external case 111 that supports the upper housing 113 and accommodates constituent members below the upper housing 113, and An inner case 121 that supports the flange support housing 119 and 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. is provided.
  • components other than the rotating shaft 115 are not limited.
  • the components other than the rotating shaft 115 may vary depending on the device to which the liquid metal lubricated sliding bearing 100 is applied. Because.
  • liquid metal lubricated sliding bearing 100 with a surface texturing pattern according to the present invention is not limited to the configuration shown in FIGS. 1 and 2.
  • a plurality of surface texturing patterns 103 are formed on the outer surface of the rotating shaft 115.
  • this surface texturing pattern 103 is formed by repeatedly forming 'V'-shaped grooves 103a of a predetermined depth continuously up, down, left and right.
  • One side of the 'V'-shaped groove 103a of the surface texturing pattern 103 is formed as an inclined surface 103b cut at a predetermined inclination angle ⁇ , and the other end of the inclined surface 103b is formed by a rotating shaft 115. It is formed as a vertical surface (103c) up to the outer surface of.
  • the inclination angle ( ⁇ ) is preferably set to 30 to 45 degrees.
  • 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 ( ⁇ ) 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).
  • the included angle ⁇ of the 'V' shaped groove 103a is 120 to 135 degrees.
  • the included angle ( ⁇ ) When the included angle ( ⁇ ) 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 ( ⁇ ) 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.
  • width (W1) and depth (h) of the 'V' shaped groove (103a) are preferably formed to be 90 to 110 ⁇ m.
  • 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 ⁇ m 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.
  • the 'V' shaped grooves 103a are preferably formed at intervals of 100 to 500 ⁇ m (W2).
  • the 'V' grooves (103a) are formed at intervals (W2) of 100 ⁇ m 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 ⁇ m or more, the effect of forming the surface texturing pattern 103 is reduced.
  • 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 ⁇ m (W2).
  • 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.
  • 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.
  • the surface texturing pattern 103 is limited to a 'V' shaped groove 103a or a herringbone groove pattern, dimples may be formed repeatedly.
  • V'-shaped groove pattern 103 is superior to the dimple in terms of processability and friction coefficient reduction.
  • the 'V' groove pattern 103 applied to the present invention has an excellent lubricant reserve effect even in boundary lubrication.
  • 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.
  • the liquid metal lubricated sliding bearing 100 on which the surface texturing pattern according to the present invention is formed has a plurality of V'-shaped grooves on the outer peripheral surface of the rotating shaft 115 rotating at high speed, as shown in FIG. 3.
  • the surface texturing pattern 103 of (103a) By repeatedly forming the surface texturing pattern 103 of (103a), the oil film of the liquid metal (LM, 101) can be continuously maintained and loss of the liquid metal (LM, 101) can be prevented.
  • the average sliding friction coefficient of the liquid metal lubricated sliding bearing 100 can be reduced.
  • the lubrication performance can be continuously maintained during the operation of the liquid metal lubricated sliding bearing 100.
  • the heat generated can be reduced, the lifespan of the liquid metal lubricated sliding bearing 100 can be extended, and the performance of the liquid metal lubricated sliding bearing 100 can be improved.
  • the liquid metal lubricated sliding bearing 200 that can be used in a vacuum atmosphere according to the second embodiment of the present invention is located on the upper part of the fixed flange 215b of the rotating shaft 215 and A plurality of surface texturing patterns 103 are formed on at least one of the lower surfaces.
  • the shape and function of the plurality of surface texturing patterns 103 are the same as those of FIGS. 4 and 5 and the surface texturing pattern 103 formed on the rotating shaft 115 illustrated in FIGS. 4 and 5, so detailed information about this is provided. The explanation is omitted.
  • the liquid metal lubricated sliding bearing 200 that can be used in a vacuum atmosphere according to the second embodiment of the present invention is, as shown in FIG. 7, the fixed flange of the rotating shaft 215 rotating at high speed ( 215b)
  • the surface texturing pattern 103 of a plurality of V'-shaped grooves 103a on at least one of the upper and lower surfaces, the oil film of the liquid metal (LM, 101) can be continuously maintained, and the liquid Loss of metal (LM, 101) can be prevented.
  • the average sliding friction coefficient of the liquid metal lubricated sliding bearing 200 can be reduced.
  • liquid metal lubricated sliding bearing 200 Accordingly, high friction phenomenon can be prevented during the operation of the liquid metal lubricated sliding bearing 200, and lubrication performance can be continuously maintained during the operation of the liquid metal lubricated sliding bearing 200.
  • the heat generated can be reduced, the lifespan of the liquid metal lubricated sliding bearing 200 can be extended, and the performance of the liquid metal lubricated sliding bearing 200 can be improved.
  • the oil film of liquid metal (LM, 101) can be continuously maintained on the fixed flange (215b) operating in a vacuum atmosphere, so that the fixed flange (215b) does not separate from the bearing housing and the rotating shaft 215 remains intact. Allows quiet rotation in position.
  • liquid metal lubricated sliding bearing 200 which can be used in a vacuum atmosphere according to the present invention and is equipped with the rotating shaft 215, can be continuously used in a vacuum atmosphere like a bipolar rotating X-ray tube such as prior patent 1. .
  • the liquid metal lubricated bearing 300 that can be used in a vacuum atmosphere according to the third embodiment of the present invention releases heat in the heat dissipation space 115a of the rotating shaft 315. At least one heat dissipation means to achieve this is provided.
  • this heat dissipation means consists of a metal heat dissipation member 130 fixed to the wall of the heat dissipation space 115a.
  • the metal heat dissipation member 130 is fixedly installed around the entire wall surface of the heat dissipation space 115a, and is made of a zigzag integrated structure in which metal plates are repeated.
  • 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.
  • the number of the first and second metal heat dissipation members 131 and 135 installed was three, but the length of the rotating shaft 315, the size of the heat dissipating space 115a, and/or rotation It may vary depending on the degree of heat generated in the shaft 315.
  • first and second metal heat dissipation members 131 and 135 are formed in a zigzag shape is to maximize the heat dissipation area.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • FIGS. 10 and 11 the configuration of the rotating shaft 315 applied to the liquid metal lubricated sliding bearing 300 usable in a vacuum atmosphere according to the third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 10 and 11.
  • a surface texturing pattern 103 is formed on the outer surface of the rotation shaft 315. Since the rotary shaft 315 shown in FIG. 10 has the same structure as the rotary shaft 115 shown in FIG. 3, detailed description thereof will be omitted.
  • the rotating shaft 315 may have a surface texturing pattern 103 formed on at least one of the upper and lower surfaces of the fixed flange 315b. Since the rotation shaft 315 has the same configuration as the rotation shaft 215 of FIG. 7, detailed description thereof will be omitted.
  • a surface texturing pattern may not be formed on the rotating shaft, and a surface texturing pattern may be formed on at least one of the upper and lower surfaces of the fixed flange, as well as the outer surface of the rotating shaft. It may be possible.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a bipolar rotating X-ray tube 1000 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing having the configuration of FIGS. 1 to 11 in another aspect of the present invention.
  • the bipolar rotating X-ray tube 1000 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention is an It is inserted and mounted inside the cell to generate and emit X-rays, and includes a vacuum tube (201), a cathode assembly (220), an anode assembly (210), and a liquid metal. It is comprised of a lubricated sliding bearing 100, a rotor 250, and a stator (not shown).
  • anode rotating X-ray tube 1000 equipped with a liquid metal lubricated sliding bearing is an anode assembly ( It is composed of a connecting shaft 230 that rotates 210 and a connecting member 230a.
  • This vacuum tube 201 is made of a metal material.
  • 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).
  • 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).
  • 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.
  • liquid metal lubricated sliding bearings (100) (200) (300) include a bearing housing, a rotating shaft (115) (215) (315) rotating within the bearing housing, and the rotating shaft (115) (215). ) (315) and a liquid metal (or liquid metal bearing, or liquid metal lubricant) (LM; Liquid Metal, 101) filled between the bearing housing.
  • LM liquid metal (or liquid metal bearing, or liquid metal lubricant)
  • liquid metal lubricated sliding bearings (100) (200) (300) or liquid metal lubricated sliding bearings (100) (200) (300) are applied for example, devices in the aerospace field and rotating anode X-ray tubes, etc. ) can be quickly released to the outside.
  • the performance of the liquid metal lubricated sliding bearings (100) (200) (300) can be continuously maintained, the life of the liquid metal lubricated sliding bearings (100) (200) (300) can be extended, and the liquid metal lubricated sliding bearings (100) (200) (300) can be maintained.
  • the sliding bearings (100, 200, and 300) can be continuously used even in a high temperature and vacuum atmosphere.
  • the rotating shafts 115, 215, and 315 of the anode rotating X-ray tube 1000 equipped with the liquid metal lubricated sliding bearing according to the present invention can be continuously used in a vacuum atmosphere.
  • the present invention is applicable to industries where bearings are used at high temperatures, such as medical devices and machine tools.

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Abstract

본 발명은 미끄럼 평균 마찰계수가 감소되고 신속하게 열이 방출될 수 있도록 개선된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링 및 이를 구비한 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.

Description

진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링 및 이를 구비한 양극 회전형 X선관
본 발명은 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미끄럼 평균 마찰계수가 감소되고, 신속하게 열이 방출될 수 있도록 개선된 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링 및 이를 구비한 양극 회전형 X선관에 관한 것이다.
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.
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.
그러나 사용온도 350℃ 이상에서 상기 납(Pb)과 은(Ag)은 증발되어 소착되는 현상으로 인해 고체 윤활제의 역할이 사라지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 고온에서 사용할 수 있는 금속 윤활 베어링이 연구된 바 있다.
하지만, 고온 금속윤활 베어링에서 원활한 작동 및 특성을 보장하는 액체금속 윤활제인 Galinstan 합금(실온에서 액체인 Ga-In-Sn의 합금) 등이 주로 사용되고 있다.
하지만, 높은 마찰계수로 인해 제한적인 응용을 가질 수밖에 없는 실정이다.
한편, 전자가 고속으로 타겟(target)에 충돌하면 엑스선(X-ray)이 방출되는데, 엑스선관(X-ray tube)이 의도적으로 상기 엑스선을 방출시키는데 사용된다.
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.
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.
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.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 상기 베어링 조립체의 방열을 촉진하도록 하여 베어링 조립체의 내구성을 향상시킨 베어링 조립체가 고안된 바 있다.
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.
이와 같이 구성된 베어링 조립체는, 발생된 열을 열전도 부재를 통해 바깥으로 신속하게 방출시킨다.
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.
이와 같은 베어링 조립체는 등록특허 제10-1759090호(2017년 07월 12일, 등록)의 양극 회전형 엑스선관(이하, 선행특허 1이라 함)에 개시되어 있다.
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.
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.
이에 따라 종래의 베어링 조립체는 내구성이 떨어지게 되고, 결국 베어링 조립체의 수명을 단축시킨다.
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.
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.
그런데, 상기 그루브 베어링이 로터에 고정되게 하는 플랜지에서 액체금속 윤활제 또는 액체금속 윤활제의 유막이 손실(loss)되면, 상기 X선관(선행특허 1도 포함)이 진공 분위기(또는 환경)에서 그루브 베어링이 로터에서 이탈되거나 본래의 위치에서 벗어나게 된다.
이에 따라 상기 그루브 베어링과 그루브 베어링의 주변 부품이 손상되어, 결국 베어링의 수명을 단축시키게 된다.
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.
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.
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.
이에 따라 상기 그루브 베어링과 그루브 베어링의 주변 부품이 손상되어, 결국 베어링의 수명을 단축시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 마찰계수가 저감되게 하여 베어링 조립체의 내구성을 향상시키고 수명이 연장되도록 한 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 고온의 열을 신속하게 방출되게 하여 베어링의 수명이 연장되고 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 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.
본 발명의 일실시예에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링은, 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하고, 상기 회전 샤프트의 고정 플랜지 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된다
본 발명의 다른 실시예에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링은, 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하고, 상기 회전 샤프트의 외부 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된다.
본 발명의 더 다른 실시예에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링은, 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하고, 상기 회전 샤프트는 열이 방출되도록 상단부는 폐쇄되고 하단부는 개방된 내부에는 열방출 공간이 형성되되, 상기 열방출 공간에는 열방출이 이루어지도록 하는 열방출수단이 적어도 하나 이상 구비된 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능하다.
상기 열방출수단은, 상기 열방출 공간의 벽면에 고정된 금속 방열부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능가능할 수 있다.
이 경우, 상기 금속 방열부재는 상기 열방출 공간의 벽면 전 둘레에 걸쳐 고정 설치될 수 있다.
또한, 상기 금속 방열부재는 Cu 및 Al 박판 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 금속 방열부재는 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능할 수 있다. 상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재가 2개 이상이 방사상으로 구비될 수 있다.
이 경우, 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 될 수 있다.
상기 회전 샤프트의 외주 표면과 상기 회전 샤프트의 고정 플랜지의 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성될 수 있다.
한편, 상기 표면 텍스쳐링 패턴은, 소정 깊이의 'V'자 홈이 상하좌우로 연속하며 반복 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 'V'자 홈은, 일측은 소정 각도의 경사각으로 파인 경사면으로 형성되고, 상기 경사면의 타단은 상기 고정 플랜지의 표면까지 수직면으로 형성될 수 있다. 상기 경사각은 30~45도일 수 있다.
상기 'V'자의 사이각은 120~135도일 수 있다.
상기 'V'자 홈의 폭과 깊이는 90~110㎛로 형성될 수 있다.
상기 'V'자 홈은 100~500㎛ 간격으로 형성될 수 있다.
상기 표면 텍스쳐링 패턴은 방전가공에 의해 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에서의 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관은, 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 구비한다. 이 경우, 상기 회전 샤프트의 외주 표면과 상기 회전 샤프트의 고정 플랜지의 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된다.
상기 표면 텍스쳐링 패턴은, 소정 깊이의 'V'자 홈이 상하좌우로 연속하며 반복 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 'V'자 홈은, 일측은 소정 각도의 경사각으로 파인 경사면으로 형성되고, 상기 경사면의 타단은 상기 고정 플랜지의 표면까지 수직면으로 형성될 수 있다. 상기 경사각은 30~45도일 수 있다.
상기 'V'자의 사이각은 120~135도일 수 있다.
상기 'V'자 홈의 폭과 깊이는 90~110㎛로 형성될 수 있다.
상기 'V'자 홈은 100~500㎛ 간격으로 형성될 수 있다.
상기 표면 텍스쳐링 패턴은 방전가공에 의해 형성될 수 있다.
상기 회전 샤프트는 열이 방출되도록 상단부는 폐쇄되고 하단부는 개방된 내부에는 열방출 공간이 형성되고, 상기 열방출 공간에는 열방출이 이루어지도록 하는 열방출수단이 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 열방출수단은, 상기 열방출 공간의 벽면에 고정된 금속 방열부재로 이루어지되, 상기 금속 방열부재는 상기 열방출 공간의 벽면 전 둘레에 걸쳐 고정 설치될 수 있다.
또한, 상기 금속 방열부재는 Cu 및 Al 박판 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 금속 방열부재는 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어질 수 있다.
상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재가 2개 이상이 방사상으로 구비될 수 있다.
또한, 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 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고속으로 회전하는 회전 샤프트의 외주 표면에 표면 텍스쳐링 패턴을 반복 형성함으로써, 액체금속의 유막이 지속적으로 유지할 수 있다.
또한, 열방출수단으로써 고속으로 회전하는 회전 샤프트의 열방출 공간의 벽면에 고정된 금속 방열부재를 구비함으로써, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링 또는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 적용된 장치에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있다.
또한, 상기 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.
따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 미끄럼 평균 마찰계수를 감소시킬 수 있다.
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 있어, 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.
또한, 진공 분위기 속에 작동 중인 고정 플랜지에 액체금속의 유막이 지속적으로 유지할 수 있어, 고정 플랜지가 베어링 하우징에서 이탈이 생기지 않고 회전 샤프트(115)가 본래 위치에서 정숙 회전을 할 수 있게 해 준다.
따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 회전 샤프트가 진공 분위기 속에서 지속적으로 사용 가능하다.
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.
도 1은 본 발명인 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 1의 종단면도.
도 3은 도 2의 회전 샤프트의 외관 사시도.
도 4는 도 3의 표면 텍스쳐링 패턴의 요부 상세도.
도 5는 도 4에서 A-A선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도.
도 6은 본발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 종단면도.
도 7은 도 6의 회전 샤프트의 외관 사시도.
도 8은 본발명의 제3실시예에 따른 도 1의 종단면도.
도 9는 도 8의 금속 방열부재를 상세하게 도시한 사시도.
도 10은 도 8의 일실시예에 따른 회전 샤프트의 외관 사시도.
도 11은 도 8의 다른 일실시예에 따른 회전 샤프트의 외관 사시도.
도 12는 본 발명에 다른 측면에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링의 외관 사시도가 도시되어 있다.
그리고 도 2에는 도 1의 종단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 회전 샤프트의 외관 사시도가 도시되어 있다.
또한, 도 4에는 도 3의 표면 텍스쳐링 패턴의 요부 상세도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4에서 A-A선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 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(LM; Liquid Metal, 또는 액체금속 베어링, 또는 액체금속 윤활제)(101)을 포함하여 구성된다.
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.
상기 Ga-In-Sn합금의 온도는 22~27℃를 유지한다.
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.
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.
따라서 상기 회전 샤프트(115)의 열이 열방출 공간(115a)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
이러한 회전 샤프트(115)는 스테인리스 스틸(stainless steel)로 이루어질 수 있다.
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.
또한, 본 발명에 따른 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 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.
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)에서는, 회전 샤프트(115) 이외의 구성들은 한정되지 않는다.
그 이유는 본 발명에 따른 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 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.
따라서 본 발명에 따른 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 구성으로 한정되지 않는다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전 샤프트(115)의 외부 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴(surface texturing pattern)(103)이 형성된다.
이러한 표면 텍스쳐링 패턴(103)은, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 소정 깊이의 'V'자 홈(103a)이 상하좌우로 연속하며 반복 형성된다.
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 회전 샤프트(115)의 외부 표면까지 수직면(103c)으로 형성된다.
이때, 상기 경사각(α)은 30~45도로 이루어지는 것이 바람직하다.
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.
따라서 상기 경사각(α)은 30~45도로 이루어지는 경우에는 액체금속(LM, 101)에 의한 유막 형성에 유리하다.
또한, 상기 'V'자 홈(103a)의 사이각(θ)은 120~135도인 것이 바람직하다.
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.
그리고 상기 'V'자 홈(103a)의 폭(W1)과 깊이(h)는, 90~110㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
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.
또한, 상기 'V'자 홈(103a)은 100~500㎛ 간격(W2)으로 형성되는 것이 바람직하다.
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.
따라서 상기 'V'자 홈(103a)은 100~500㎛ 간격(W2)으로 형성되는 경우에 액체금속(LM, 101)의 유막 형성에 가장 유리하다.
그리고 상기 표면 텍스쳐링 패턴(103)은 방전가공에 의해 형성된다. 이러한 방전가공은 가공이 쉽고, 가공비용도 저렴하다.
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.
또한, 상기 표면 텍스쳐링 패턴(103)을 'V'자 홈(103a) 또는 헤링본(herringbone) 홈 패턴으로 한정하였지만, 딤플(dimple)을 반복하여 형성할 수도 있다.
하지만, 가공성이나 마찰계수 저감 정도는 V'자 홈 패턴(103)이 딤플에 비해 더 우수하다.
특히, 본 발명에 적용된 'V'자 홈의 패턴(103)은 경계윤활에서도 윤활 저장효과(Lubricant reserve effect)가 우수하다.
다른 한편으로, 도면에서 설명되지 않은 도면번호 111a는 외부 케이스(111) 내부를 확인하고 상부 하우징(113)을 고정하기 위한 커버고정부재를 나타내 보인 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 고속으로 회전하는 회전 샤프트(115)의 외주 표면에 다수 개의 V'자 홈(103a)의 표면 텍스쳐링 패턴(103)을 반복 형성함으로써, 액체금속(LM, 101)의 유막이 지속적으로 유지할 수 있고, 액체금속(LM, 101)의 손실을 방지할 수 있다.
따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 미끄럼 평균 마찰계수를 감소시킬 수 있다.
이에 따라 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 작동 중에 높은 마찰 현상을 방지할 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 작동 중에 윤활 성능이 지속적으로 유지할 수 있어, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)에서 발생되는 열을 낮출 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 회전 샤프트(215)의 고정 플랜지(215b) 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴(surface texturing pattern)(103)이 형성된다.
이 경우, 상기 다수개의 표면 텍스쳐링 패턴(103)의 형상 및 기능은, 도 4, 5 및 상기 도 4, 5를 설명하는 회전샤프트(115)에 형성된 표면 텍스쳐링 패턴(103)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 고속으로 회전하는 회전 샤프트(215)의 고정 플랜지(215b) 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에 다수 개의 V'자 홈(103a)의 표면 텍스쳐링 패턴(103)을 반복 형성함으로써, 액체금속(LM, 101)의 유막이 지속적으로 유지할 수 있고, 액체금속(LM, 101)의 손실을 방지할 수 있다.
따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)의 미끄럼 평균 마찰계수를 감소시킬 수 있다.
이에 따라 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)의 작동 중에 높은 마찰 현상을 방지할 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)의 작동 중에 윤활 성능이 지속적으로 유지할 수 있어, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)에서 발생되는 열을 낮출 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)의 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 진공 분위기 속에 작동 중인 고정 플랜지(215b)에 액체금속(LM, 101)의 유막이 지속적으로 유지할 수 있어, 상기 고정 플랜지(215b)가 베어링 하우징에서 이탈이 생기지 않고 회전 샤프트(215)가 본래 위치에서 정숙 회전을 할 수 있게 해 준다.
따라서 상기 회전 샤프트(215)가 구비된 본 발명에 따른 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(200)은, 선행특허 1과 같은 양극 회전형 엑스선관처럼 진공 분위기 속에서 지속적으로 사용 가능하다.
본 발명의 제3실시예에 따른 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 베어링(300)은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 회전 샤프트(315)의 열방출 공간(115a)에는 열방출이 이루어지도록 하는 열방출수단이 적어도 하나 이상 구비된다.
이러한 열방출수단은, 도 8에 도시된 바와 같이, 열방출 공간(115a)의 벽면에 고정된 금속 방열부재(130)로 이루어진다.
상기 금속 방열부재(130)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 열방출 공간(115a)의 벽면 전 둘레에 걸쳐 고정 설치되며, 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어진다.
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.
상기 제1,2 금속방열부재(131,135)의 설치 개수는 도 8에 도시된 바와 같이, 3개를 설치하였으나, 회전 샤프트(315)의 길이, 열방출 공간(115a)의 크기, 또는/및 회전 샤프트(315)에서 발생하는 열 정도에 따라 달라질 수 있다.
또한, 상기 제1,2 금속방열부재(131,135)를 지그재그 형태로 만든 이유는, 방열면적을 최대한 넓게 하기 위해서이다.
따라서 상기 제1,2 금속방열부재(131,135)의 지그재그의 간격(또는 각도)은 방열에 지장을 주지 않는 한도에서 최대한 밀착하여 형성하는 것이 바람직하다.
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.
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.
한편, 본 발명의 제3실시예에 따른 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(300)에 적용되는 회전샤프트(315)의 구성은 도 10 및 도 11에 도시되어 있다. 도 10에서는, 상기 회전샤프트(315)의 외부 표면에 표면 텍스쳐링 패턴(103)이 형성된다. 도 10에 도시된 회전샤프트(315)의 구성은 도 3에 도시된 회전샤프트(115)와 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 달리, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 회전샤프트(315)는 고정 플랜지(315b) 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에 표면 텍스쳐링 패턴(103)이 형성될 수도 있다. 상기 회전샤프트(315)는 도 7의 회전샤프트(215)와 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 더불어 표면 텍스쳐링 패턴(103)의 형상은 도 4 및 도 5의 표면 텍스쳐링 패턴(103)의 형상과 동일하므로 동일한 기호부호를 부여하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 더 달리, 도면에는 도시되지 않았으나, 회전샤프트에 표면 텍스쳐링 패턴이 형성되지 않을 수도 있고, 회전샤프트의 외부 표면과 더불어, 고정 플랜지 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에, 표면 텍스쳐링 패턴이 형성될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 다른 측면에서, 도 1 내지 도 11의 구성을 가진 액체금속 윤활 미끄럼 베어링을 구비한 양극 회전형 X선관(1000)을 도시한 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(1000)은, CT(computed tomography) 촬영 기기와 같은 의료용 영상 기기에 포함되는 엑스선관 장치(미도시)의 내부에 삽입 장착되어 엑스선을 생성 방출하는 것으로, 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.
그리고 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(1000)은, 상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300)에 양극조립체(210)를 연결하여 양극조립체(210)를 회전되게 하는 연결축(230)과 연결부재(230a)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(1000)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.
이와 같은 진공튜브(201)는 금속소재로 이루어진다.
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.
이러한 음극 조립체(220)는 진공튜브(201)와 밀봉 결합되며, 예컨대, 알루미나(Al2O3)와 같은 세라믹(ceramic) 소재로 이루어진다.
또한, 상기 양극 조립체(210)는 디스크(disk) 형태의 부재로서, 상기 필라멘트에서 생성된 전자가 고속으로 충돌되는 타겟(target)과 서브스트레이트(substrate)로 이루어진다.
그리고 상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300)은, 베어링 하우징과, 이 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트(115)(215)(315)와, 이 회전 샤프트(115)(215)(315)와 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속(또는 액체금속 베어링, 또는 액체금속 윤활제)(LM; Liquid Metal, 101)을 포함하여 구성된다.
상기 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300)의 구성은 도 2 내지 도 11에 기재된 내용과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
따라서 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300) 또는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300)이 적용된 장치(예를 들어, 우주항공 분야의 장치 및 회전형 양극 X선관 등)에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있다.
이에 따라 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300)의 성능을 지속적으로 유지할 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300)의 수명을 연장시킬 수 있고, 액체금속 윤활 미끄럼 베어링(100)(200)(300)을 고온 진공 분위기에서도 지속적으로 사용할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관(1000)의 회전 샤프트(115)(215)(315)가 진공 분위기 속에서 지속적으로 사용 가능하다.
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.
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.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명은 의료기기, 공작기기 등 고온에 베어링이 사용되는 산업에 적용가능하다.

Claims (31)

  1. 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하여 된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링에 있어서,
    상기 회전 샤프트의 고정 플랜지 상부 및 하부 표면 중 적어도 어느 한 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  2. 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하여 된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링에 있어서,
    상기 회전 샤프트의 외부 표면에는 다수 개의 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 표면 텍스쳐링 패턴이 형성된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  3. 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징 내에서 회전하는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트와 상기 베어링 하우징 사이에 충전된 액체금속을 구비하여 된 액체금속 윤활 미끄럼 베어링에 있어서,
    상기 회전 샤프트는 열이 방출되도록 상단부는 폐쇄되고 하단부는 개방된 내부에는 열방출 공간이 형성되되,
    상기 열방출 공간에는 열방출이 이루어지도록 하는 열방출수단이 적어도 하나 이상 구비된 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열방출수단은, 상기 열방출 공간의 벽면에 고정된 금속 방열부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속 방열부재는 상기 열방출 공간의 벽면 전 둘레에 걸쳐 고정 설치된 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 금속 방열부재는 Cu 및 Al 박판 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 금속 방열부재는 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재가 2개 이상이 방사상으로 구비된 것을 특징으로 하는 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  9. 제8항에 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 고온 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  10. 제3항에 있어서,
    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 진공 분위기에서 사용 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  11. 제1항, 제2항, 및 제10항 중에 선택된 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 표면 텍스쳐링 패턴은, 소정 깊이의 'V'자 홈이 상하좌우로 연속하며 반복 형성된 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 'V'자 홈은, 일측은 소정 각도의 경사각으로 파인 경사면으로 형성되고, 상기 경사면의 타단은 상기 고정 플랜지의 표면까지 수직면으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 경사각은 30~45도인 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 'V'자의 사이각은 120~135도인 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 'V'자 홈의 폭과 깊이는 90~110㎛로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 'V'자 홈은 100~500㎛ 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 표면 텍스쳐링 패턴은 방전가공에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링.
  18. 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.
  19. 제18항에 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.
  20. 제19항에 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.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 경사각은 30~45도인 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 'V'자의 사이각은 120~135도인 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 'V'자 홈의 폭과 깊이는 90~110㎛로 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 'V'자 홈은 100~500㎛ 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 표면 텍스쳐링 패턴은 방전가공에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  26. 제18항에 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.
  27. 제26항에 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.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 금속 방열부재는 Cu 및 Al 박판 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 금속 방열부재는 금속판재가 반복된 지그재그 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 지그재그 일체형의 금속 방열부재가 2개 이상이 방사상으로 구비된 것을 특징으로 하는 액체금속 윤활 미끄럼 베어링이 구비된 양극 회전형 X선관.
  31. 제29항에 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.
PCT/KR2023/004569 2022-04-05 2023-04-05 진공 분위기에서 사용이 가능한 액체금속 윤활 미끄럼 베어링 및 이를 구비한 양극 회전형 x선관 WO2023195758A1 (ko)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08507647A (ja) * 1994-01-07 1996-08-13 バリアン・アソシエイツ・インコーポレイテッド 高熱伝導性流体により冷却される回転アノードを有するｘ線チューブ
US20140355743A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 General Electric Company Liquid bearing assembly and method of constructing same
WO2015176861A1 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Koninklijke Philips N.V. A hydrodynamic bearing, an x-ray tube, an x-ray system, and a method for manufacturing a hydrodynamic bearing
US20160047415A1 (en) * 2014-08-13 2016-02-18 General Electric Company Method and systems for texturing liquid bearing surfaces in x-ray tubes
US20190103244A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 General Electric Company Cooling Spiral Groove Bearing Assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08507647A (ja) * 1994-01-07 1996-08-13 バリアン・アソシエイツ・インコーポレイテッド 高熱伝導性流体により冷却される回転アノードを有するｘ線チューブ
US20140355743A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 General Electric Company Liquid bearing assembly and method of constructing same
WO2015176861A1 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Koninklijke Philips N.V. A hydrodynamic bearing, an x-ray tube, an x-ray system, and a method for manufacturing a hydrodynamic bearing
US20160047415A1 (en) * 2014-08-13 2016-02-18 General Electric Company Method and systems for texturing liquid bearing surfaces in x-ray tubes
US20190103244A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 General Electric Company Cooling Spiral Groove Bearing Assembly

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