DE2913336C2 - Röntgenröhren-Drehanode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röc „genröhren-Drehanode nach dem Oberbegrifr des Patentanspruches 1. Solche Drehanoden sind etwa beka nt aus der DE-OS 27 24 732.

Bei bekannten Röntgenröhren werden an die Lager der Drehanoden große Anforderungen gestellt Sie müssen im Hochvakuum unter Temperaturwechselbe- -to anspruchung laufen. Man hat daher bei derartigen Lagern Reibungsflächen aus schmierfähigem Werkstoff vorgesehen, wie es etwa aus der GB-PS 12 47 316 bekannt ist. Dabei besteht aber die Gefahr, daß das Schmiermittel einen Abrieb bildet, der aus dem Lager herausfallen kann. Ebenso können andere in das Lager in bekannter Weise eingebrachte Schmiermittel, wie etwa Molybdänsulfid und Silber etc, unter Beeinträchtigung der Schmierung des Lagers aus diesem herausgelangen.

Bei Röntgenröhren mit einem an einer Vakuumpumpe liegenden Gehäuse, in welchem sich eine Anode befindet, die über eine Drehdurchführung von außen in Rotation versetzt wird, ist es etwa aus der DE-OS 27 24 732 bekannt, eine hochvakuumdichte Lageranordnung vorzusehen. Dadurch wird zur Vereinfachung der dichten Lagerung, die hohe Lebensdauer haben und das Aufdampfen von öl in den Hochvakuumraum verhindern soll, auf der dem Vakuum und der der Außenluft zugewandten Seite der Lageranordnung je mindestens ein mit zwei Dichtscheiben geschlossenes Kugellager angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung ist aber vom Aufbau her die Verwendung einer Vakuumpumpe notwendig. Außerdem kann an der zwischen den Laufringen liegenden Dichtscheibe ein Abrieb entstehen, der in den Hochvakuumraum fallen kann.

Bei einer Drehanoden-Röntgenröhre nach der DE-AS 23 08 508 ist ein mit derjenigen nach der obengenannten DE-OS 27 24 732 übereinstimmender Aufbau gegeben. Dabei soll eine von der Drehdurchführung der Anode ausgehende Beeinträchtigung des Vakuums reduziert werden. Eine dazu verwendete, den Hochvakuumraum abschließende, von einem feststehenden Kolbenteil aus an der drehenden Anode angreifende Spaltdichtung kann aber schädlichen Abrieb in den Anodenraum abgeben.

Auch bei den in der DE-AS 19 15 958 beschriebenen Drehanoden-Röntgenröhren kann mangels ener Abdeckung der Lager eine Verunreinigung des Vakuumraums durch Abrieb eintreten. Dieser kann u. a. an den Kugelkäfigen, die zur Erzielung einwandfreien dauerhaften Betriebs aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, entstehen und unmittelbar in den Hochvakuümraum fallen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Röntgenröhren-Drehanode nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 Maßnahmen vorzusehen, die sowohl das Schmiermittel im Lager halten als auch das Herausfallen von Abrieb verhindern.

Diese Aufgabe wird bei einer Röntgenröhren-Drehanode nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst

Durch die Verwendung einer größenordnungsmäßig bis auf die für den Lauf des Lagers nötige Radiallose an die Welle der Anode heranreichende Abdeckung des Lagers, die mit dem anodenseitigen Rand des Ringes, auf dem die äußere Kugellaufbahn liegt fest verbunden ist wobei die Abdeckung ein Blech ist. auf welches eine Stufe an der Welle folgt und seitlich der Stufe der rinnenförmige Raum eines ringförmigen Teiles angeordnet ist, werden Abrieb und lose vorliegendes Schmiermaterial am Verlassen des Lagers gehindert. Im Gegensatz dazu kann bei den in vorbekannten geschlossenen Lagern verwendeten Dichtscheiben, die sich zwischen den Laufringen des Kugellagers befinden, Abrieb ablösen und in den Vakuumraum gelangen.

Die Hauptmenge abzufangender Teilchen wird durch das Abdeckblech aufgefangen, »veil sie von der drehenden Welle unter diese am Außenrand befestigte Abdeckung abgeschleudert werden. Der zwischen dem inneren Rand des Abdeckbleches und der Drehwelle verbleibende Spalt wird dabei zweckmäßig in der Größenordnung der radialen Lagerlose gehalten, um den losen Teilchen möglichst wenig Gelegenheit zum Austreten aus dem Lager in die Röhre zu lassen, d. h. in einer solchen, die sich ergibt aus der für den Lauf des Lagers nötigen Radiallose und den der Herstellung zuzugestehenden Toleranzen und der bei der Zentrierung verbleibenden Mittenabweichung. Bei einer 10 mm dicken Welle aus härtbarem Stahl ist dies ein Luftspalt von + 0,2 bis + 0,265 mm. Nach der anderen Seite des Lagers hin ist eine Verschmutzung des Röhreninnenraumes in der Regel vermieden, weil die Lager in einem vom Raum der Röhre getrennten dichten Rohr angeordnet sind.

Durch das rinnenförmige Teil wird eine Verbesserung des Auffangvermögens der Abdeckung erreicht. Sie kann z. B. erhalten werden, indem sie auf einem seitlichen, an die äußere Laufform sich anschließenden Ring aufgebaut wird, eine zur Achse hinführende Verbindung aufweist und dann entlang der Achse wieder zurückgebogen ist. Sie erhält so die Form einer Fangrinne, in welche lose Teilchen noch besser als durch ein Blech festgehalten werden. Auch bei dieser Anordnung ist der Zwischenraum zwischen der Innenseite der Umbiegung und der Außenseite der

Achse zweckmäßig in der Größenordnung der Lagerlose. Insbesondere wegen der Umbiegung kann so ein verlängerter Weg entlang der Achse und damit ein verbessertes Zurückhalten loser Teilchen erreicht werden.

Die Wirkung der Fangrinne wird mit der stufenförmig an die Anodenwelle angesetzte Verdickung noch verbessert. Die Stufe liegt zwischen dem Blech und dem Ende der Umbiegung der Rinne. Ihre radiale Höhe sollte wenigstens 0,7 mm sein und wegen des Axialspiels (bei in einer Radialloi ■; 30 μπι, maximal 03 mm) eine Größenordnung von 1 mm nicht übersteigen. Dies führt bei Benutzung eines Bleches, dessen innerer Durchmesser so gewählt ist, daß der Abstand vom äußeren Rand des dort noch dünneren Teiles der Achse wenigstens etwa r» der Lagerlose entspricht, dazu daß durchtretende Teilchen auf die Stufe gelangen und von dieser wegen der Drehung der Achse in die Auffangrinne hineingeschleudert werden. So wird den Teilchen der direkte Wanderweg entlang der Achse abgeschnitten. Zwischen der Stufe und der Auffangrinne können in entsprechender Weise ausgebildete weitere Stufen und Abdeckungen, etwa Abdeckbleche, angeordnet sein, um die Wirkung zu erhöhen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung 2"> werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. In der

F · g. 1 ist teilweise aufgebrochen eine mit einer erfindungsgemäß verbessert gelagerten Drehanode versehene Röntgenröhre dargestellt, in der so

F i g. 2 ein Ausschnitt aus dem tellernahen Lager, in der

F i g. 3 eine Ausbildung mit erhöhter Wirksamkeit, und in der

F i g. 4 eine abgewandelte Lösung. r>

In der F i g. 1 ist mit 1 eine Drehanode bezeichnet, die in einem Vakuumkolben 2 aus Glas untergebracht ist. Der Kolben 2 enthält außerdem noch in an sich bekannter Weise eine Kathode 3. Die Anode ist mit dem Kolben 2 über eine Manschette 4 an einem rohrförmi- ■»> gen Teil 5, dem sog. Anodenstiel, angeglast. Zwischen der Anode 1 und der Halterung 5 befinden sich Kugellager 6 und 7. Die Drehanode 1 selbst besteht aus einem Anodenteller 8, der am oberen Ende einer Welle 9 fest angebracht ist. An der Achse befindet sich auch *~> ein Rotor 10, der zusammen mit einem außen am Kolben 2 anzulegenden, nicht dargestellten Stator den Antrieb der Anode 1 bewirkt.

Die beiden Kugellager 6 und 7 liegen innerhalb des Rotors 10 und sind mit ihren äußeren Laufringen 13 und ">" 14 an der Innenseite der rohrförmigen Halterung 5 befestigt. Die rollende Lagerung ist in an sich bekannter Weise durch Kugeln 15 gewährleistet, die in einem Kugelkäfig 16 gehaltert sind und an äußeren 13', 14 und inneren 15', 17 Laufbahnen liegen. Dabei liegt die >> Laufbahn 15' der Kugeln 15 des tellernahen Lagers 6 direkt an der Welle 9. während für die Laufbahn 17 der Kugeln 15 des tellerfernen Lagers 7 an der Welle 9 eine Laufrinne vorgesehen ist, um Längsverschiebungen der Achse zu verhindern. to

An dem tellerseitigen Ende des Lagers 6 ist ein Abcleckblech 18 vorgesehen, welches an seinem äußeren Rand zwischen dem Laufring 13 und dem rinnenförmigen Teil 19 festgeklemmt ist, indem es sich zwischen dem unteren Ende des ringförmigen Außen-1" teils des Teiles 19 und dem Ring 13 befindet. Das rinnenförmige Teil )9 besteht außerdem aus einem sich am anderen Ende des ringförmigen Teiles 20 nach innen erstreckenden Teil 21 und einer in Richtung der Achse wieder zurückführenden Umbiegung 22. So wird der durch die Innenränder des Ringes 20, des Teiles 21 und der Umbiegung 22 gebildete rinnenfönnige Raunt 23 erhalten, der gut geeignet ist, lose Teilchen aufzufangen, die den Spalt zwischen der Innenseite des Bleches 18 und der Welle 9 überwinden. Dieser Spalt stimmt ebenso wie derjenige zwischen der Umbiegung 22 und dem verdickten Teil 24 der Welle 9 mit der Lagerlose überein.

Eine weitere Verbesserung der Abdichtung wird durch eine Stufe 25 erhalten, die zwischen dem verdickten Teil 24 und dem normalen Teil der Welle 9 liegt. Diese ist so angeordnet, daß sie sich zwischen dem oberen Rand der Abdeckung 18 und dem unteren Rand der Umbiegung 22 befindet So werden Teilchen, die den inneren Rand der Abdeckung 18 überwinden, wegen der Drehbewegung der Welle 9 an der Stufe 25 nach außen in den Raum 23 des rinnenförmigen Teils 19 geschleudert und dort festgehalten. Die gesamte Anordnung wird mittels eines Schließwerkzeuges 26 verstemmt, so daß eine Fixierung -'.τ Teile 18 und 19 zusammen mit dem Lager 6 erreicht w-rd. Gegebenenfalls kann zusätzlich noch die an der Unterseite des Lagers 6 gestrichelt angedeutete Abdeckung 18' mit festgeklemmt werden, um Schmiermittel am Lager festzuhalten.

In ähnlicher Weise wie das Lager 6 kann auch das Lager 7 mit Abdeckungen 18,18' versehen werden. Für diese sind insbesondere nur Abdeckungen entsprechend 18 und 18' vorzusehen, weil aus diesem Lager keine losen Teilchen in den Raum des Kolbens 2 gelangen können. Durch eine solche Abdeckung beider Lager hat sich ergeben, daß eine Erhöhung der Lebensdauer bei dauerhaft vermindertem Laufgeräusch, insbesondere von sehr schnell laufenden Röhren, um 300% erreichbar ist.

Die Wirkung kann durch mehrfache Auslegung der Kombination Blech 18 und Stufe 25 erhöht werden. In der Fig.3 ist eine solche angedeutet, b^i der durch Einfügung eines Bleches 18" und einer Stufe 25' zwischen der Stufe 25 und dem Ende der Umbiegung 22 die Kombination unter Erzeugung eines weiteren auffangenden Raumes 23' verdoppelt ist. Zur Halterung ist ein Abstandsring 20' eingelegt und an der Achse ergibt sich ein zusätzlich verdickter Teil 24'.

Die Stufen 25 und 25' können, wie gezeichnet, durch Bearbeitung der Welle 9 erhalten werden. Sie sind aber, wie durch gestrichelte Linien 29 und 30 in F i g. 2 angedeutet, auch herstellbar mittels eines Ringes 31, der auf der Welle 9 so verfestigt wird, daß er die Verdickung 24 bildet und seine eine Stirnseite die Stufe 25 darstellt. Der Ring kann etwa angelötet oder angeschweißt etc. sein.

In F i g. 4 ist diese Ausbildung in einem Ausschnitt gezeichnet, wobei auch die Stufe 25' als Ring 31' ausgebildet ist. Zm eckmäßig werden dabei für Welle 9 und Ringe 31, 3Γ gleiches Material verwendet ode.-wenigstens solches mit sehr ähnlichem Ausdehnungskoeffizienten.

Die Röhre kann ansonsten in üblicher Weise durch Anschließen entsprechender Spannungen zwischen den Zuleitungen 27 und der als Anodenstiel dienenden rohrförmigen Halterung in Betrieb gesetzt werden. Dazu kommen aus der Fassung 28 einer Glühkathode austretende Elektronen auf die Brennfleckbahn des Anodentellers 8 und iösen dort Röntgenstrahlen aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Röntgenröhren-Drehanode, die an einer Welle (9) in Kugellagern (6, 7) gelagert ist, die innere (15', 17) und äußere (13', 14') Laufbahnen für Kugeln (15) aufweisen und weiche ein Schmiermittel enthalten sowie eine das Schmiermittel im Lager haltende Abdeckung, wobei die innere Laufbahn (15') der Kugeln (15) des anodenseitigen Lagers (6) der Welle (9) und die äußere Laufbahn (13') der Innenseite n> eines fest mit dem Kolben (2) der Röhre verbundenen Ringes(13)zugeordnet ist gekennzeichnet durch eine größenordnungsmäßig bis auf die für den Lauf des Lagers (6) nötige Radiallose an die Welle (9) heranreichende Abdeckung (18 bis ΐί 22), die mit dem anodenseitigen Rand des Ringes (13) fest verbunden ist, wobei die Abdeckung ein Blech (18,18') ist, auf welches eine Stufe (25) an der Welle (9) folgt und daß seitlich der Stufe der rinnenförmige Raum (23) eines ringförmigen Teiles (19) angeordnet ist

2. Röntgcnröhren-Drehanode nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Ende der Umbiegung (22) des Teiles (19) weitere Stufen (25') und Bleche (18") angeordnet sind ^

3. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Stufen (25,25') die Stirnseite eines auf die Welle (9) aufgeschobenen Ringes (31,31') sind.

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