DE69124179T2

DE69124179T2 - Drehanoden-Röntgenröhre

Info

Publication number: DE69124179T2
Application number: DE69124179T
Authority: DE
Inventors: Hidero Anno; Takayuki Kitami; Katsuhiro Ono; Hiroyuki Sugiura; Hiroaki Tazawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2011-10-01
Also published as: CN1060739A; CA2052474C; EP0479198B1; KR920008825A; US5210781A; EP0479198A1; CN1022007C; DE69124179D1; CA2052474A1; KR940009324B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehanoden- Röntgenröhre und insbesondere eine Verbesserung am Drehmechanismus (in) der Drehanoden-Röntgenröhre.
Bei einer Drehanoden-Röntgenröhre ist bekanntlich ein scheibenförmiges Anodentarget durch eine Drehstruktur und eine feststehende Achse, die dazwischen einen Lagerabschnitt aufweisen, gelagert; während das Anodentarget mit hoher Drehzahl rotiert, wird ein durch Erregen von außerhalb eines Vakuumkolbens angeordneten elektromagnetischen Spulen oder Wicklungen von einer Kathode emittierter Elektronenstrahl auf das Anodentarget aufgestrahlt, so daß Röntgenstrahlung abgestrahlt wird. Der Lagerabschnitt ist durch ein Rollen- bzw. Wälzlager, etwa ein Kugellager, oder durch ein Hydrodynamikdruck-Gleitlager gebildet, das Lagerflächen mit Wendel- oder Spiralrillen aufweist und ein sich im Betrieb verflüssigendes Metallschmiermittel aus z.B. Gallium (Ga) oder einer Gallium- Indium-Zinn-(Ga-In-Sn-) Legierung verwendet. Dieses letztere Lager verwendende Drehanoden-Röntgenröhren sind z.B. in der geprüften veröffentlichten JP-Patentanmeldung 60-21463 und in den veröffentlichten ungeprüften JP-Patentanmeldungen 60- 113817, 60-117531 und 2-244545 offenbart.
Bei der mit einem der in den obigen Veröffentlichungen offenbarten Hydrodynamikdruck-Gleitlager ausgestatteten Drehanoden-Röntgenröhre, bei der das flüssige oder Flüssigmetallschmiermittel verwendet wird, ist unvermeidbar ein Zwischenraum oder Spiel (clearance) zwischen Drehstruktur und feststehender Struktur bzw. Standstruktur geöffnet oder offen und mit einem Raum in einem Vakuumkolben verbunden, so daß das Flüssigmetallschmiermittel durch die Öffnung in den Raum des Vakuumkolbens hineindringen kann. Wenn das Flüssigmetallschmiermittel aus der Lagersektion herausleckt oder austritt, wird sein Volumen in der Lagersektion unzureichend. Infolgedessen kann ein stabiler Dynamikdruck-Lagerbetrieb nicht über eine längere Zeit hinweg aufrechterhalten werden. Wenn das Flussigmetallschmiermittel in den Raum im Vakuumkolben ver spritzt, wird die Stehspannung der Röntgenröhre erheblich beeinträchtigt.
Zur Vermeidung solcher Schäden offenbart die genannte JP-Patentveröffentlichung 2-244545, daß ein Seltenmetallfilm (rare metal film), der mit dem Schmiermittel zur Bildung einer Mischphase oder Legierung benetzt ist oder wird, auf den einander zugewandten Flächen von Stand- und Drehstruktur geformt wird. Bei dieser Anordnung konzentriert sich jedoch das aus der Lagersektion herausdringende Flüssigmetallschmiermittel unter dem Einfluß von Fliehkraft an Ecken eines Zwischenraums zwischen Stand- und Drehstruktur, um sich dort abzusetzen und damit eine Legierung zu bilden. Wenn sich auf diese Weise das Flüssigmetallschmiermittel an den Ecken des Zwischenraums ansammelt, wird der Zwischenraum durch das so angesammelte Schmiermittel fortlaufend kleiner, bis sich der Rotorzylinder nicht mehr drehen kann. Zudem ist der Zwischenraum zwischen Stand- und Drehstruktur im Halbschnitt einfach L-förmig geformt, so daß das Flüssigmetallschmiermittel leicht herausdringen und in den Raum im Vakuumgefäß verspritzen kann, indem es den Zwischenraum passiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist damit die Schaffung einer Drehanoden-Röntgenröhre, bei der ein Herausdringen oder eine Leckage von Flüssigmetallschmiermittel aus einer Lagersektion und ein Verspritzen desselben in einen Raum im Vakuumkolben zuverlässiger verhindert werden und der zuverlässige Dynamikdruck-Lagerbetrieb über einen langen Zeitraum hinweg erhalten bleiben kann.
Eine Ausführungsform dieser Erfindung ist im Anspruch 1 definiert, während eine andere Ausführungsform dieser Erfindung im Anspruch 7 definiert ist.
Erfindungsgemäß kann das Flüssigmetallschmiermittel, auch wenn es aus der Lagersektion herausdringt, durch die Einschlußeinrichtung abgefangen und zuverlässiger an einem Verspritzen nach außen in den Raum des Vakuumkolbens der Röntgenröhre gehindert werden. Demzufolge kann ein stabilerer Betrieb des Dynamikdruck-Gleitlagers über einen längeren Zeitraum hinweg gewährleistet werden.
Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung des Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht eines Teils der Drehanoden-Röntgenröhre nach Fig. 1,
Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht eines Hauptteils der Drehanoden- Röntgenröhre gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 4 eine im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Darstellung eines Teils der Drehanoden-Röntgenröhre nach Fig. 4,
Fig. 6 eine in vergrößertem Maßstab und im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung des Hauptteils einer Drehanoden-Röntgenröhre gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 7 eine im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 8 eine im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 9 eine im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 10 eine in vergrößertem Maßstab und im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer Ringscheibe gemäß Fig. 10,
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines in eine Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eingebauten Dichtrings,
Fig. 13 eine im Schnitt gehaltene perspektivische Darstellung einer mit dem Dichtring nach Fig. 12 versehenen Drehstruktur,
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung eines anderen, in eine Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung eingebauten Dichtrings,
Fig. 15 eine in vergrößertem Maßstab und im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 16 eine in vergrößertem Maßstab und im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 17 eine in vergrößertem Maßstab und im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 18 eine in vergrößertem Maßstab und im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung und
Fig. 19 eine im lotrechten Schnitt gehaltene Darstellung der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Im folgenden sind Ausführungsformen dieser Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Einander gleiche Bauteile dieser Ausführungsformen sind dabei mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine Drehanoden- Röntgenröhre gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung. Bei der Röntgenröhre gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein aus Schwermetall bestehendes, scheibenförmiges Anodentarget 11 am einen Ende einer Drehstruktur 12 befestigt. Die Drehstruktur 12 umfaßt einen Innenzylinder 13a mit einer Bodensektion, eine vom Innenzylinder 13a abgehende drehbare Welle 13b und einen drehbaren oder Dreh-Zylinder 13c mit Eisen- und Kupferzylindern, die mit festem Sitz auf den Innenzylinder 13a aufgesetzt sind. Das Anodentarget 11 ist an der (dreh.baren) Welle 13b mittels einer Befestigungsmutter 14 befestigt. In den Innenzylinder 13a der Drehstruktur 12 ist durch eine Öffnung oder Bohrung 12a derselben eine säulenförmige feststehende Struktur bzw. Standstruktur 15 eingesetzt und darin koaxial zum Zylinder 13a gehalten. Die Standstruktur 15 weist an ihrem unteren Ende im Bereich der Bohrung 12a des Drehkörpers 12 einen Abschnitt eines kleinen Durchmessers bzw. dünnen Abschnitt 15a auf. Ein den dünnen Abschnitt 15a der Standstruktur 15 umschließender Schließring 16 ist an der Öffnung oder Bohrung 12a der Standstruktur 12 mittels mehrerer Schrauben 17 befestigt, um die Bohrung 12a praktisch zu verschließen. Ein Abschnitt 15b geht weiter vom dünnen Abschnitt 15a der Standstruktur 15 längs deren Mittelachse ab, und ein Anodenträger oder -lager 18a aus Eisen, der bzw. das zum Abstützen oder Lagern von Dreh- und Standstruktur 12 bzw. 15 dient, ist am verlängerten Abschnitt 15b der Standstruktur 15 angeschweißt. Weiterhin ist daran ein Hilfsträger oder -lager 18b angeschweißt und dann mittels eines Metalldichtrings 19 vakuumdicht mit einem Glas-Vakuumkolben 20 verbunden. Diese Anoden- und Hilfsträger 18a bzw. 18b bilden im wesentlichen einen Teil des verlängerten Abschnitts 15b der Drehstruktur 15.
Die Innen- und Außenflächen von Dreh- und Standstruktur 12 bzw. 15, die einander zugewandt sind, wenn die Standstruktur 15 in die Drehstruktur 12 eingesetzt ist, bilden in Radial- und Schub- bzw. Axialrichtung eine Hydrodynamikdruck- Gleitlagersektion 21, wie sie in den oben angegebenen JP- Patentveröffentlichungen beschrieben ist. In der Außenumfangsfläche und der Stirnfläche der Standstruktur 15 sowie der Innenfläche des Schließrings 16, die als Lagerflächen an der Seite der Standstruktur dienen, sind Wendel- bzw. Spiralrillen 22 und 23 eines Fischgrätmusters, wie es in den oben angegebenen JP-Patentveröffentlichungen beschrieben ist, geformt. Den Lagerflächen der Standstruktur 15 zugewandte oder gegenüberliegende Lagerflächen der Drehstruktur 12 können flach und glatt ausgebildet oder erforderlichenfalls mit Wendel- bzw. Spiralrillen versehen sein. Die Lagerflächen mit den Spiralrillen 22 und 23 an der Seite der Standstruktur sowie diejenigen an der Seite der Drehstruktur, welche die Gleitlagersektion 21 bilden, stehen einander mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 20 µm (dazwischen) gegenüber. Die Standstruktur 15 ist mit einer sich in dieser auf ihrer Längsmittelachse erstreckenden Schmiermittelkammer 24 versehen. Die Öffnung der Schmiermittelkammer 24 in der Standstruktur 15 steht mit dem Zwischenraum des Schub- bzw. Axiallagers in Verbindung. Der mittlere Abschnitt der Standstruktur 15 ist unter Bildung eines anderen dünneren Abschnitts 25 etwas abgeschrägt bzw. eingezogen und mit vier Durchgängen 26 versehen, die - symmetrisch zur Mittelachse der Standstruktur 15 - von der Schmiermittelkammer 24 zu ihrem dünneren Abschnitt 25 in der Radialrichtung verlaufen und zwischen sich jeweils einen Winkel von 90º festlegen. Der Zwischenraum und die Schmiermittelkammer 24 sowie die mit dem Zwischenraum in Verbindung stehende Durchgänge 26 sind mit einem Flüssigmetallschmiermittel gefüllt. Ferner ist im dünneren Abschnitt 15a der Standstruktur 15 längs des Innenumfangs des Schließrings 16 eine Umfangsnut 27 ausgebildet.
Der Schließring 16 weist einen zylindrischen Abschnitt 16a auf, der nahe dem dünneren Abschnitt und dem verlängerten Abschnitt 15a bzw. 15b der Standstruktur 15 angeordnet ist und diese Abschnitte umschließt, wobei in der Innenfläche dieses zylindrischen Abschnitts 16a des Schließrings 16 eine Wendel- bzw. Spiralnut 28 zum Pumpen des Schmiermittels ausgebildet ist. Die Spiralnut 28 erstreckt sich in der Axialrichtung der Standstruktur 15 über eine vorbestimmte Strecke um den Außenumfang von dünnem und verlängertem Abschnitt 15a bzw. 15b. Die Spiralnut 28 dient dazu, bei der Drehung P der Drehstruktur 12 das in sie eingedrungene Schmiermittel zurückzudrücken. Dies bedeutet, daß die Spiralnut 28 ein erstes Mittel zur Verhinderung eines Austritts von Schmiermittel nach außen bildet. Ferner ist ein Hilfsdrehzylinder 29, der im Halbschnitt die Form eines liegenden "U" besitzt, unter dem Schließring 16 positioniert und zusammen mit letzterem mittels der erwähnten mehreren Schrauben 17 am unteren Ende der Drehstruktur 12 befestigt. Vorzugsweise besteht der Hilfsdrehzylinder 29 aus einem Werkstoff, wie Titandioxid (TiO&sub2;) oder Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;), das eine Benetzung des Hilfsdrehzylinders 29 durch das Flüssigmetallschmiermittel nicht zuläßt, sondern letzteres abstößt. Der verlängerte Abschnitt 15b der Standstruktur 15 ist in einen zylindrischen Abschnitt 29a des Hilfsdrehzylinders 29 mit einem kleinen Zwischenraum bzw. Spiel dazwischen eingesetzt. Falls Schmiermittel aus dem Zwischenraum zwischen dem zylindrischen Abschnitt 16a des Schließrings 16 und dem verlängerten Abschnitt 15b der Standstruktur 15 herausdringt, kann das Schmiermittel durch den Hilfsdrehzylinder 29 zum Schließring 16 zurückgetrieben (repelled) werden, um einen Austritt von Schmiermittel zur Außenseite hin zu verhindern. Der Hilfsdrehzylinder 29 bildet somit ein zweites Mittel zur Verhinderung eines Herausdringens des Schmiermittels. Der Zwischenraum zwischen den zylindrischen Abschnitten 16a und 29a und dem verlängerten Abschnitt 15b besitzt eine Größe im Bereich von 30-100 µm. Die Öffnung G des kleinen Zwischenraums an den beiden Schmiermittelleckage-Schutzmitteln oder zwischen dem verlängerten Abschnitt 15b und dem zylindrischen Abschnitt 29a dient als Grenze, um den Zwischenraum an der Gleitlagersektion 21 praktisch vom Raum im Vakuumkolben zu trennen oder zu unterteilen.
Von der Unterseite des Hilfsdrehzylinders 29 geht ein Flansch 30 in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse der Röntgenröhre ab. Eine Ringscheibe 21 mit einem Außendurchmesser entsprechend dem des Flansches 30 ist am verlängerten Abschnitt 15b und an den Anodenträgern 18a, 18b so gehaltert und befestigt, daß sie dem Flansch 30 parallel dazu zugewandt ist. Diese Ringscheibe 31 besteht ebenfalls aus einem Werkstoff, der das Flüssigmetallschmiermittel abstößt. Am Außenrand des Anodenträgers 18b, den zylindrischen Abschnitt 29a, den Flansch 30 und die Ringscheibe 31 umschließend, ist ein ringförmiger Mantel 32 befestigt. Ein im Halbschnitt L- förmiger Hilfsmantelring 33 ist an einer Öffnungssektion des Mantels 32 so befestigt, daß er sich mit einem Trennabstand nahe der Außenumfangsflächen von Flansch 30 und zylindrischem Abschnitt 29a befindet, so daß dazwischen ein kleiner Zwischenraum R gebildet sein kann. Der Raum innerhalb des Mantels 32 und des Hilfsmantelrings 33 bildet einen vergleichsweise großen ringförmigen Hohlraum S. Zur Vereinfachung des Zusammenbaus der Röntgenröhre wird der Mantel 32 im voraus in Form von zwei in der Radialrichtung geteilten Hälften angefertigt, und diese beiden Hälften werden beim Zusammenbau der Röntgenröhre miteinander kombiniert.
Im hohlen Abschnitt innerhalb des Mantels 32 ist ein poröser Stoff 34 aus einem Werkstoff, der leicht mit dem Flüssigmetallschmiermittel reagiert, längs der Innenumfangsfläche des Mantels 32 verlaufend, fest untergebracht. Der poröse Stoff 34 kann beispielsweise durch Flechten von vergoldeten Drähten in eine Ringform oder durch einen ringförmigen Block mit Poren geformt sein. Eine äußere Öffnung H eines Durchgangs Q, der zwischen dem Flansch 30 und der Ringscheibe 32 in der Radialrichtung verläuft, ist wie ein aufgefalteter Fächer geformt und steht dem porösen Stoff 34 im hohlen Abschnitt des Mantels 32 mit einem vergleichsweise großen Zwischenraum dazwischen gegenüber. Falls das Schmiermittel durch die Öffnung G des Zwischenraums zwischen Hilfsdrehzylinder 29 und verlängertem Abschnitt 15b austritt, kann es den Durchgang Q zwischen dem Flansch 30 und der Ringscheibe 31 passieren und über die äußere Öffnung H des Durchgangs Q in den hohlen Abschnitt innerhalb des Mantels 32 verspritzt werden, insbesondere gegen den porösen Stoff 34, welcher der äußeren Öffnung H des Durchgangs Q mit einem gewissen Abstand zugewandt ist oder gegenübersteht, wobei dies durch die vom Flansch 30, der sich mit der Drehstruktur 12 mit hoher Drehzahl mitdreht, hervorgerufene Zentrifugalkraft bewirkt wird. Das Schmiermittel kann somit am Innenumfang des porösen Stoffs 34 zum Anhaften gebracht und von diesem Stoff abgefangen werden. Eine Öffnung E des Zwischenraums R zwischen dem Flansch 30 und dem Hilfsmantelring 33 steht mit dem hohlen Abschnitt im Mantel 32 in Verbindung. Die Öffnung E besitzt im hohlen Abschnitt innerhalb des Mantels 32 eine kleine Öffnungsfläche; wenn Schmiermittel innerhalb des hohlen Abschnitts im Mantel 32 vorhanden ist, wird ein Verspritzen des Schmiermittels in den Raum im Vakuumkolben aus der Öffnung E des Zwischenraums P über den Zwischenraum R verhindert. Infolgedessen braucht nicht befürchtet zu werden, daß das in der Lagersektion vorhandene Flüssigmetallschmiermittel in den Raum im Vakuumkolben herausdringt.
Fig. 3 zeigt eine Drehanoden-Röntgenröhre gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung. Bei der Röntgenröhre gemäß Fig. 3 ist der Flansch 30 des Hilfsdrehzylinders 29 fächerartig geformt, und er erstreckt sich in den hohlen Abschnitt S innerhalb des Mantels unter zunehmender Vergrößerung seines Durchmessers zu seinem offenen unteren Ende hin. Die Ringscheibe 31 ist ebenfalls fächerartig (like an unfolded fan) geformt, und sie verläuft zusammen mit dem Flansch 30 über eine gewisse Strecke dazwischen und ist am verlängerten Abschnitt 15b der Standstruktur 15 befestigt. Der Mantel 32 ist mit dem Hilfsmantelring 33 materialeinheitlich geformt. Bei Betrachtung von hohlem Abschnitt S innerhalb des Mantels 32 ist die äußere Öffnung H von der Auslaßöffnung E durch einen scharfkantigen äußeren Umfangsrand 30a des Flansches 30 getrennt. Vorzugsweise besteht die den hohlen Abschnitt S umschließende Innenumfangsfläche des Mantels 32 aus einem Werkstoff, der mit dem Flüssigmetallschmiermittel leicht benetzbar ist und mit diesem voll reagiert. Der poröse Stoff aus einem solchen Werkstoff, der an seiner Oberfläche voll bzw. stark mit dem Schmiermittel reagiert, kann im hohlen Abschnitt S innerhalb des Mantels 32 angeordnet sein.
Bei einer in den Fig. 4 und 5 dargestellten Röntgenröhre ist der Mantel 32, den vergleichsweise dicken zylindrischen Abschnitt 16a des Schließrings 16 umschließend, am verlängerten Abschnitt 15b der Standstruktur 15 befestigt. Der Mantel 32 besitzt im Halbschnitt die Form eines liegenden "U", wobei sein Mittelteil 32a unter Verschweißung zwischen den verlängerten Abschnitt 15b der Standstruktur 15 und den Anodenträger 18a eingefügt ist und seine einen großen Durchmesser besitzende bzw. weite Öffnung 32b mit einem Abstand nahe am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 16a des Schließrings 16 liegt. Der Innenumfang des Mantels 32 besteht aus einem Werkstoff, der durch das Flüssigmetallschmiermittel leicht benetzbar ist und voll oder stark damit reagiert. Der poröse Stoff aus einem Werkstoff, der an seiner Oberfläche mit dem Schmiermittel voll bzw. stark reagiert, kann im hohlen Abschnitt S innerhalb des Mantels 32 angeordnet sein. Auch wenn Schmiermittel aus dem Zwischenraum zwischen dem dünnen Abschnitt der Standstruktur und dem zylindrischen Abschnitt des Schließrings austritt oder herausdringt und in den hohlen Abschnitt innerhalb des Mantels 32 verspritzt wird, kann es in diesem hohlen Abschnitt zurückgehalten und an einem Verspritzen in den Raum im Vakuumkolben der Röntgenröhre gehindert werden.
Bei einer in Fig. 6 dargestellten Röntgenröhre steht der Flansch 30 vom unteren Ende des zylindrischen Abschnitts 16a des Schließrings 16 in einer Richtung senkrecht zur Achse der Röntgenröhre ab, wobei der Endabschnitt 31a des Anodenträgers 18b, der ein Teil des verlängerten Abschnitts der Standstruktur 15 bildet, in der gleichen Richtung absteht und dabei mit einem Abstand neben dem Flansch 30 angeordnet ist, um die Funktion der Ringscheibe 31 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen zu erfüllen. Weiterhin ist der Oberteil des Mantels 32 zur Bildung des Hilfsmantelrings 33 nach innen gebogen. Bei dieser Ausführungsform können deren Konstruktion vergleichsweise vereinfacht, die Zahl der verwendeten Einzelteile verkleinert und der Zusammenbau der Anordnung einfacher sein.
Bei einer Röntgenröhre gemäß Fig. 7 weist ein Schließring 16 eine abgestufte Umfangsfläche 41 und einen an dieser angeordneten Dichtring 42 auf, der einen Austritt des Schmiermittels verhindert. Der Dichtring 42 wird durch mehrere Federdrähte 40 in enger Anlage an der abgestuften Fläche 41 gehalten und ist mit seiner Innenumfangsfläche 42a in inniger Berührung mit dem verlängerten Abschnitt 15b unter Gleitbewegung am verlängerten Abschnitt 15b der Standstruktur drehbar. Der Dichtring 42 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff mit Selbstschmiereigenschaften, wie Molybdändisulfid, der Verschleißfestigkeit besitzt. Ein Mantel 32 ist den Dichtring 42 abdeckend angeordnet und am verlängerten Abschnitt 15b der Standstruktur befestigt.
Bei einer Röntgenröhre gemäß Fig. 8 ist ein einen Dichtring 42 abdeckender Mantel 32 an einem Schließring 16 befestigt und mit letzterem mitdrehbar.
Bei einer in Fig. 9 gezeigten Röntgenröhre besteht ein Dichtring 42 aus einem dünnen Metall-Zylinderelement, das elastisch ist und zufriedenstellende Verschleißbeständigkeitseigenschaften besitzt. Der Dichtring 42 ist an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 16a eines Schließrings 16 befestigt und sich verjüngend ausgebildet. Die Innenumfangsfläche des oberen Endabschnitts des Dichtrings 42 liegt am betreffenden Abschnitt an der Außenumfangsfläche des verlängerten Abschnitts 15b an. In diesem Zustand ist der Dichtring 42 drehbar.
Bei einer Drehanoden-Röntgenröhre gemäß den Fig. 10 und 11 ist eine abgestufte Umfangsfläche 41 am unteren und äußeren Umfang des zylindrischen Abschnitts 16a des Schließrings 16 angeformt, wobei ein Dichtring 42, wie eine dünne Ringscheibe, an seinem inneren Randabschnitt an der abgestuften Fläche 41 anliegt. Der Dichtring 42 besteht aus einem verschleißfesten und vergleichsweise elastischen Werkstoff, wie Wolfram, einer Dicke von etwa 30 µm. Er weist eine Anzahl von Befestigungs- und Ventilationsbohrungen 43 und 44 auf und ist mit Hilfe mehrerer Schrauben 45 an der Innenwand des Mantels 32 befestigt. Er steht mit der abgestuften Fläche 41 des zylindrischen Abschnitts 16a des Schließrings 16 in Berührung, wobei er unter seiner Eigenelastizität leicht gegen die abgestufte Fläche 41 angedrückt wird. Bei einer Anordnung dieser Art besteht keine Gefahr für einen Schmiermittelaustritt in den Raum im Vakuumkolben, auch wenn ein Teil des Schmiermittels in den hohlen Abschnitt innerhalb des Mantels über die Öffnung G des Zwischenraums austritt, weil der dünne Dichtring 42 an der abgestuften Fläche 41 an der Seite der Drehstruktur 12 anliegt und den hohlen Abschnitt im Mantel 32 verschließt. Der Mantel 32 ist mit mehreren gegeneinander versetzten Ventilationsbohrungen 46 versehen, die zum Abführen von in der Lagersektion 21 entstehendem und über die Zwischenraum-Öffnung G entweichendem Gas dienen, wobei diese Bohrungen jedoch so positioniert sind, daß das Schmiermittel sie nicht passieren kann. Der Dichtring 42 kann mit einer das Schmiermittel abstoßenden Oberflächenschicht versehen sein; auf diese Weise kann das Heraussickern oder Austreten des Schmiermittels noch zuverlässiger verhindert werden. Die Innenwand des Mantels 32 kann aus einem Werkstoff bestehen, der mit dem Schmiermittel voll bzw. stark reagiert; wahlweise kann der poröse Stoff aus einem an seiner Oberfläche mit dem Schmiermittel reagierenden Werkstoff im hohlen Abschnitt S innerhalb des Mantels 32 angeordnet sein.
Bei einer in den Fig. 12 und 13 dargestellten Röntgenröhre weist ein Dichtring 42 eine Anzahl von spiraligen Schlitzen 48 auf, die von einer Zentralbohrung 42b aus in einer Radialrichtung verlaufen. Jeder dieser Schlitze 48 besitzt eine Breite von 10-50 µm. Ein zylindrischer Abschnitt 16a weist eine abgestufte Fläche 41 auf, die unter Ermöglichung einer Drehung mit dem Mittelabschnitt des Dichtrings 42 in Berührung steht. Die Schlitze 48 legen zur Innenfläche des Dichtrings 42 einen solchen Winkel fest, daß ein zwischen dem Dichtring 42 und dem zylindrischen Abschnitt 16a eingeschlossenes Flüssigmetallschmiermittel aufgrund der Zentrifugalkraft bei Drehung des Schließzylinders an einem Fließen in Auswärtsrichtung gehindert wird. Aufgrund des Vorhandenseins der Schlitze 48 besitzt der Dichtring 42 eine derart zufriedenstellende Federwirkung, daß er mit einer zweckmäßigen Kraft an der abgestuften Fläche 41 des Schließzylinders 16a anliegt.
Bei einer Röntgenröhre gemäß Fig. 14 weist ein Dichtring 42 eine Anzahl von spiraligen Schlitzen 49, die von einer Zentralbohrung 42b zu einem mittleren Abschnitt T zwischen der Bohrung 42a verlaufen, und einen Kontaktabschnitt W auf, der mit dem zylindrischen Abschnitt 16a in Kontakt bzw. Berührung bringbar ist. Bei dieser Anordnung wird ein Schmiermittelaustritt durch den flachen Kontaktabschnitt (den Bereich zwischen T und W) bei stillstehendem Zylinder verhindert. Wenn der Zylinder mit hoher Drehzahl rotiert, wird ein Schmiermittelaustritt zusätzlich zum flachen Kontaktabschnitt durch die Schmiermittelverdrängungsfunktion der spiraligen Schlitze 49 verhindert. Der Mittelabschnitt des Dichtrings 42 ist geringfügig in Richtung auf den zylindrischen Abschnitt 16a verlängert oder hochgezogen (projected), wodurch die Federwirkung vergrößert ist.
Bei einer Drehanoden-Röntgenröhre gemäß Fig. 15 ist die abgestufte Fläche 41 am unteren und äußeren Umfang des Hilfsdrehzylinders 29 angeformt, wobei der aus dem das Schmiermittel abstoßenden Werkstoff bestehende Dichtring 42 mit der abgestuften Fläche 41 in Berührung steht. Außerdem ist innerhalb der Ventilationsbohrungen 46 der poröse Stoff 34 mit guter Ventilations- bzw. Belüftungsleistung angeordnet. Bei der Ausführungsform dieser Anordnung kann unter Abführung von Gas zur Außenseite hin der Schmiermittelaustritt verhindert werden.
Bei der Drehanoden-Röntgenröhre gemäß Fig. 16 ist ein als sich verjüngende bzw. konische, dünne Ringscheibe geformter Dichtring 42 elastisch in Berührung mit dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 16 des Schließrings 16 gebracht. Genauer gesagt: ein Zylinder 47 aus einem selbstschmierenden Werkstoff, wie Molybdändisulfid, ist fest mit dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 16a verbunden, wobei der dünne Dichtring 42 mit diesem selbstschmierenden Zylinder 47 in Berührung steht, um eine ungehinderte Drehung der Drehstruktur 12 zuzulassen. Zwischen der Innenwand des Mantels und dem im hohlen Abschnitt S innerhalb des Mantels angeordneten zylindrischen, porösen Stoff 34 ist ein Raum 48 geformt. Mit dem Raum 48 in Verbindung stehende Ventilationsbohrungen 46 sind im oberen Bereich des Mantels 32 ausgebildet. Mit der Ausführungsform dieser Anordnung lassen sich eine noch bessere Gasabfuhr oder eine bessere Verhinderung eines Schmiermittelaustritts erzielen.
Bei einer Drehanoden-Röntgenröhre gemäß Fig. 17 ist der Mantel 32 am Schließring 16 befestigt, der mit der Spiralrille 23 für das Schub- bzw. Axiallager, der Umfangsnut 27 und der Spiralrille 28 versehen ist. Der mit dem Schließring 16 zur Bildung eines Teils der Drehstruktur 12 kombinierte Mantel 32 weist einen aus einem schmiermittelabstoßenden Werkstoff bestehenden Ring 49 an seinem neben der Zwischenraum-Öffnung G befindlichen Innenumfang auf. Ein ebenfalls aus dem schmiermittelabstoßenden Werkstoff bestehender Zylinder 50 ist am Außenumfang des verlängerten Abschnitts 15b, innerhalb des Rings 49 positioniert, befestigt. Die Anordnung dieses Rings 49 und des Zylinders 50, zwischen denen ein kleiner Zwischenraum gebildet ist, läßt Gas hindurchtreten, hält jedoch das Schmiermittel zurück, so daß dieses nicht durch den Zwischenraum hindurchtreten kann.
Bei einer Röntgenröhre gemäß Fig. 18 sind ein erster Mantel 32 am Schließring 16 der Drehstruktur 15 befestigt und ein zweiter Mantel am verlängerten Abschnitt 15b angebracht. Der poröse Stoff 34 guter Ventilationsleistung ist innerhalb der jeweiligen hohlen Abschnitte S in beiden Mänteln 32 angeordnet. Der Ring 47 aus einem selbstschmierenden Werkstoff ist am verlängerten Abschnitt 15b befestigt, und die Drehstruktur 12 wird in Drehung versetzt, während die dünne Ringscheibe 42 mit dem Ring 47 in Berührung bleibt. Bei der Ausführungsform mit dieser Anordnung ist zwar die Teilezahl etwas vergrößert, doch kann ein Schmiermittelaustritt bei weitem besser verhindert werden.
Bei einer Röntgenröhre gemäß Fig. 19 ist die im wesentlichen säulenförmig ausgebildete Drehstruktur 12 auf der Mittelachse der Röntgenröhre angeordnet, während die zylindrisch ausgebildete Standstruktur 15 eine Bodensektion aufweist, in welche die Drehstruktur 12 eingesetzt ist. Der Schließring 16 ist an einem Öffnungsteil 15c der Standstruktur 15 befestigt. Andererseits ist der Mantel 32, die Zwischenraum-Öffnung G umschließend, an der Drehstruktur 12 angebracht. An der drehbaren Welle 13b ist ein Rotorzylinder 13c befestigt.
Bei der vorstehend beschriebenen Erfindung kann das aus der Lagersektion austretende Flüssigmetallschmiermittel zuverlässiger abgefangen und durch die Innenwand eines (entsprechenden) Stoffs im hohlen Abschnitt innerhalb des Mantels daran gehindert werden, in den Raum im Vakuumkolben der Röntgenröhre verspritzt zu werden. Eine Drehanoden-Röntgenröhre dieser Art vermag daher ihre Stehspannungseigenschaft unverändert beizubehalten und einen zuverlässigeren Gleitlagerbetrieb des Dynamikdrucklagers über einen längeren Zeitraum hinweg zu gewährleisten.

Claims

1. Drehanoden-Röntgenröhre, umfassend:

ein Anodentarget (11),

eine Drehstruktur (12) mit einem Zylinder, der am einen Ende eine eine Bohrung bzw. Öffnung (12a) des Zylinders festlegende offene Bodensektion aufweist, einem an der offenen Bodensektion befestigten Schließring (16) und einer Dreh-Welle (13b), die an der drehbaren Zylindersektion an dem der offenen Bodensektion gegenüberliegenden Ende befestigt ist, die vom Zylinder abgeht und an der das Anodentarget (11) befestigt ist,

eine feststehende bzw. Standstruktur (15) mit einem säulenförmigen Körper, der mit einem Zwischenraum oder Spiel zwischen Dreh- und Standstruktur koaxial in die Drehstruktur (12) eingesetzt ist, um die Drehstruktur (12) drehbar zu lagern, wobei zwischen dem Schließring (16) der Drehstruktur (12) und der Standstruktur (15) eine Zwischenraum-Öffnung (G) geformt ist,

eine zwischen Dreh- und Standstruktur (12, 15) vorgesehene Gleitlagersektion (21) mit Wendel- oder Spiralrillen (22, 23) ,

ein auf die Gleitlagersektion (21) zwischen Dreh- und Standstruktur (12, 15) aufgebrachtes Flüssigmetallschmiermittel und

einen Vakuumkolben (19) mit einem Vakuumraum, in welchem das Anodentarget (11), die Stand- und die Drehstruktur (15, 12), die Gleitlagersektion (21) und das Flüssigmetallschmiermittel angeordnet sind,

ferner gekennzeichnet durch eine Einschlußeinrichtung (32, 33, 42) mit einem Hohlraum (S), über den der Vakuumraum des Vakuumkolbens (19) mit der Zwischenraum-Öffnung (G) in Verbindung steht, welche Einschlußeinrichtung die Zwischenraum-Öffnung (G) umschließt und ein Verspritzen des Schmiermittels aus dem Hohlraum in den Vakuumraum verhindert.

2. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlußeinrichtung (32, 33, 42) einen den Hohlraum (S) festlegenden Mantel (32, 33) aufweist, der an der Standstruktur (15) befestigt ist und eine Sektion aus einem Werkstoff, der mit dem Flüssigmetallschmiermittel reagiert, beinhaltet.

3. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen im Hohlraum angeordneten porösen Stoff (34) aus einem Werkstoff, der mit dem Flüssigmetallschmiermittel reagiert.

4. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlußeinrichtung (32, 33, 42) einen an einer der Dreh- und Standstrukturen (12, 15) befestigten und mit der anderen der Dreh- und Standstrukturen (12, 15) in Gleitberührung stehenden Dichtring (42) aufweist.

5. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlußeinrichtung (32, 33, 42) Entlüftungs- oder Ventilationsstrecken (46) zur Ermöglichung des Durchtritts eines Gases durch diese aufweist.

6. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch ein Mittel (29) zur Festlegung einer die Zwischenraum-Öffnung (G) mit dem Hohlraum (S) verbindenden und längs einer Radialrichtung der Drehstruktur (12) verlaufenden Strecke (Q), welches Mittel an der Drehstruktur (12) befestigt und mit der Drehstruktur (12) mitdrehbar ist.

7. Drehanoden-Röntgenröhre, umfassend:

eine feststehende bzw. Standstruktur (15) mit einem Zylinder, der am einen Ende eine eine Öffnung des Zylinders festlegende offene Bodensektion aufweist, und einem an der offenen Bodensektion befestigten Schließring (16),

eine Drehstruktur (12) mit einem säulenförmigen Körper, der mit einem Zwischenraum oder Spiel zwischen Dreh- und Standstruktur koaxial in die Standstruktur (15) eingesetzt ist, und einer Dreh-Welle (13b), die vom säulenförmigen Körper an der Seite mit der offenen Bodensektion (15c) abgeht und an welcher eine Welle oder Achse des Anodentargets (11) befestigt ist, wobei die Drehstruktur (12) durch die Standstruktur (15) drehbar gelagert und eine Zwischenraum-Öffnung (G) zwischen dem Schließring (16) der Standstruktur (15) und der Drehstruktur (12) gebildet ist,

ein zwischen Dreh- und Standstruktur (12, 15) auf die Gleitlagersektion (21) aufgetragenes Flüssigmetallschmiermittel und

einen Vakuumkolben (19) mit einem Vakuumraum, in welchem das Anodentarget (11), die Stand- und die Drehstruktur (15, 12), die Gleitlagersektion (21) und das Flüssigschmiermittel angeordnet sind,

ferner gekennzeichnet durch

eine Einschlußeinrichtung (32, 33, 42) mit einem Hohlraum (S), über den der Vakuumraum des Vakuumkolbens (19) mit der Zwischenraum-Öffnung (G) in Verbindung steht,

welche Einschlußeinrichtung die Zwischenraum-Öffnung (G) umschließt und ein Verspritzen des Schmiermittels aus dem Hohlraum in den Vakuumraum verhindert.

8. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlußeinrichtung (32) einen den Hohlraum (S) festlegenden Mantel (32, 33) aufweist, der an der Drehstruktur (12) befestigt ist und eine Sektion aus einem Werkstoff, der mit dem Flüssigmetallschmiermittel reagiert, beinhaltet.

9. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch einen im Hohlraum angeordneten porösen Stoff (34) aus einem Werkstoff, der mit dem Flüssigmetall schmiermittel reagiert.

10. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch ein Mittel (30, 31) zur Festlegung einer die Zwischenraum-Öffnung (G) mit dem Hohlraum (S) verbindenden und längs einer Radialrichtung der Drehstruktur (12) verlaufenden Strecke (Q), welches Mittel an der Standstruktur (15) befestigt ist.