DE8705478U1

DE8705478U1 - X-ray tube with a rotating anode housed in a vacuum housing

Info

Publication number: DE8705478U1
Application number: DE8705478U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1988-08-11

Description

U/ G 3 1 2 O DEU/ G 3 1 2 O DE

it t t t
I « · « < « it ttt
I « · « < «

&igr; «&iacgr; » i &igr; i a Ii&igr;«&iacgr; » i &igr; i a Ii

&iacgr; ' i i ' * &iacgr;' ii ' *

Siemens AktiengesellschaftSiemens AG

< »it t ti i i t i I Ii< »it t ti iiti I Ii

llltt ii 4 '&Pgr;' }llltt ii 4 '&Pgr;' }

Lagerung für eine Drehanoden-Röntgenröhre 5Bearing for a rotating anode X-ray tube 5

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer in einem Vakuumgehäuse untergebrachten Drehanode, die an einer Welle in Lagern gelagert ist» die sich an einer rohrförmigen Halterung abstützen* die mit dem Vakuumgehäuse luftdicht verbunden ist.The invention relates to an X-ray tube with a rotating anode housed in a vacuum housing, which is mounted on a shaft in bearings that are supported on a tubular holder that is hermetically connected to the vacuum housing.

In der DE-PS 29 13 336 1st eine derartige Drehanode einer Röntgenröhre beschrieben,, bei der die Welle der Drehanode durch zwei in einer rohrförmigen Halterung angebrachte Kugeliager gehalten wird. Das eine Kugellager weist zwei Laufrinnen auf, die mit der Welle bzw. der Halterung fest verbunden sind. Die obere Lagerung weist eine mit der Halterung verbundene Laufrinne auf, während die Kugeln dieses Kugellagers tiirekt auf der Welle laufen, so daß sie als ein loses Lager zum Ausgleich von Ausdehnungen bei Erwärmung dienen. Zusätzlich müssen die Kugellager im kalten Zustand ein Spiel aufweisen, damit die Kugeln sich bei Erwärmung entsprechend ausdehnen können. Dies führt aber dazu, daß beim Anlaufen der Drehanode und bis zum Erreichen der Betriebstemperatur die Welle der Drehanode unkontrollierte Bewegungen ausführen kann, die sich beispielsweise durch Klappergeräusche nach außen hin mitteilen. Durch diese Bewegungen werden die Kugellager in Mitleidenschaft gezogen, so daß diese entsprechend früher ausgeschlagen sind und die Röhre somit vorzeitig ausfallen kann.In DE-PS 29 13 336, such a rotating anode of an X-ray tube is described, in which the shaft of the rotating anode is held by two ball bearings mounted in a tubular holder. One ball bearing has two running grooves that are firmly connected to the shaft or the holder. The upper bearing has a running groove connected to the holder, while the balls of this ball bearing run directly on the shaft, so that they serve as a loose bearing to compensate for expansion when heated. In addition, the ball bearings must have some play when cold so that the balls can expand accordingly when heated. However, this means that when the rotating anode starts up and until the operating temperature is reached, the shaft of the rotating anode can carry out uncontrolled movements, which can be communicated to the outside, for example, by rattling noises. These movements affect the ball bearings, causing them to wear out sooner and the tube to fail prematurely.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Bewegungen innerhalb des Vakuums und das Spiel der Lager, die Lagerlose, auch vor Erreichen der Betriebstemperatur so gering wie möglich gehalten werden.The invention is based on the task of creating an X-ray tube of the type mentioned above, in which movements within the vacuum and the play of the bearings, the bearing clearance, are kept as low as possible even before the operating temperature is reached.

333333 0202 0101 .04..04. 19871987 Gs eGs e 22 Kof /Head / .· . · * · * · · &igr;.· . · * · * · · &igr; ·» · · »·■» ·· · · ·
. . ft S · ■ ·«»· · · «·» · · »·■» ·· · · ·
. . ft S · ■ ·«»· · · « f 02 f02

.07 G 3 1 2 O DE ^J .07 G 3 1 2 O EN ^J

i ii i

' &igr; &igr; &igr; &igr; j &igr; &iacgr; , '&igr;&igr;&igr;&igr; j &igr;&iacgr; ,

&igr; &igr; 2 · · » I t· ·&igr;&igr; 2 · · » I t· ·

11 &igr; (11 &igr; (

Die Aufgäbe wird erfihdungsgefnäß dadurch gelöst, daß die Halterung durch eine bewegliche Abdeckung abgeschlossen ist, die durch eine elastische Wand luftdicht mit der Halterung verbunden ist, und daß die Abdeckung durch wenigstens ein zylin- ^färförmiges Zwischenstück auf Wenigstens eines der Lager im Sinne der Unterdrückung des Spiels des Lagers einwirkt. Dadurch wird erreicht, daß schräge Laufflächen der beiden Lagerhälften aufeinander gepreßt werden, so daß diese kein Spiel mehr aufweisen und somit die Lagerlose gleich Null sind. Die IC) auf die Lagerhälften einwirkende Kraft wird hierbei durch den auf die Abdeckung wirkenden Luftdruck erzeugt.The problem is solved according to the invention in that the holder is closed off by a movable cover which is connected to the holder in an airtight manner by an elastic wall, and in that the cover acts on at least one of the bearings through at least one cylindrical intermediate piece in order to suppress the play of the bearing. This results in the inclined running surfaces of the two bearing halves being pressed against one another so that they no longer have any play and the bearing clearance is therefore zero. The force acting on the bearing halves is generated by the air pressure acting on the cover.

Bei der Verwendung von Gleitlagern hat es sich als vorteilhaft v. erwiesen, wenn die Gleitlager einander entgegengesetzte schräge Gleitflächen aufweisen. Bei der Verwendung von Kugellagern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens eines einen in Wellenrichtung beweglichen Laufring und einen festen Laufring aufweist, wobei das zylinderförmige Zwischenstück auf den beweglichen Läufring einwirkt. Die auf die Lager wirkende Kraft kann erhöht werden, wenn eine Feder außerhalb des Vakuumgehäuses zwischen der Abdeckung und einer Befestigung angebracht ist. Dadurch wird die Feder keinen so großen Temperaturbelastungen ausgesetzt, so daß für sie einfachere Federstähle verwendet werden können und deren Federcharakteristik länger erhalten bleibt. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn f die Kraft der Feder einstellbar ist. Es lassen sich die Lagerlose von beiden Lagern reduzieren, wenn ein weiteres zylinderförmiges Zwischenstück vorgesehen ist, das zwischen den Lagern angeordnet ist und die auf das erste Lager einwirkende Kraft auf das zweite Lager weiterleitet.When using plain bearings, it has proven advantageous if the plain bearings have opposing inclined sliding surfaces. When using ball bearings, it has proven advantageous if at least one has a race that can move in the direction of the shaft and a fixed race, with the cylindrical intermediate piece acting on the movable race. The force acting on the bearings can be increased if a spring is mounted outside the vacuum housing between the cover and a fastening. This means that the spring is not exposed to such great temperature loads, so that simpler spring steels can be used for it and their spring characteristics are retained for longer. It has proven advantageous if the force of the spring is adjustable. The bearing clearances of both bearings can be reduced if a further cylindrical intermediate piece is provided, which is arranged between the bearings and transfers the force acting on the first bearing to the second bearing.

Im Nächfolgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using embodiments shown in the drawing. They show:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene mit einer erfindungsgemäß gelagerten Drehanode versehene Röntgenröhre,Fig. 1 shows a partially broken X-ray tube provided with a rotating anode mounted according to the invention,

02 0202 02

,07 &thgr; 3 1 2 O DE,07 &thetas; 3 1 2 O DE

···· it I ·· Hn···· it I ·· Hn

• I I I It ·• I I I It ·

' (III «&igr; &igr;' (III «&igr;&igr;

It. &igr; &igr; &igr; &igr; &igr; -,· &igr; &igr; &igr;It. &igr;&igr;&igr;&igr;&igr; -,· &igr;&igr;&igr;

( ) Fig, 2 und 3 Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen der Lagerung der Drehanode. ( ) Fig. 2 and 3 Further embodiments of the bearing of the rotating anode according to the invention.

In der Fig. 1 ist eine Drehanode 1 dargestellt, die in einem Väkuumk'ölben 2 aus Glas untergebracht ist. Der Vakuumkolben 2 enthält außerdem noch in äh sich bekannter Weise eine Kathode 3. Die Drehanode 1 ist mit dem Vakuumkolben 2 über eine Manschette 4 an eine rohrförmige Halterung 5, dem sogenannten Anodenstiel, angeglast. Zwischen der Anode 1 und der Halterung 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 Welle 9 befindet sich auch ein _f Rotor 10, der zusammen mit einem außen am Kolben 2 anzulegenv ' den, nicht dargestellten Stator den Antrieb der Drehanode 1 bewirkt.Fig. 1 shows a rotating anode 1 which is housed in a vacuum bulb 2 made of glass. The vacuum bulb 2 also contains a cathode 3 in a known manner. The rotating anode 1 is glass-connected to the vacuum bulb 2 via a sleeve 4 to a tubular holder 5, the so-called anode stem. Ball bearings 6 and 7 are located between the anode 1 and the holder. The rotating anode 1 itself consists of an anode plate 8 which is firmly attached to the upper end of a shaft 9. The shaft 9 also has a _rotor 10 which, together with a stator (not shown) which is attached to the outside of the bulb 2, drives the rotating anode 1.

Die beiden Kugellager 6 und 7 liegen innerhalb des Rotors 10. Das Kugellager 6 wird mit seinem äußeren Laufring 11 an der Innenseite der rohrförmigen Halterung 5 gehalten. Die rollende Lagerung ist in an sich bekannter Weise durch Kugeln 12 gewährleistet, die in einem Kugelkäfig 13 gehaltert sind. Die innere Lauffläche 14 der Kugeln 12 des tellernahen Lagers 6 liegt direkt an der Welle 9, wobei sich diese von dem Anodenteller 8 weg erweitert, so daß die innere Lauffläche 14 für die Kugeln 12 des Kugellagers 6 einseitig durch eine Schulter begrenzt ) ist. Die Laufringe 15 und 16 des tellerfernen Lagers 7 liegen an der Welle 9 bzw. der Halterung 5 an. Der innere Laufring 15 des Kugellagers 7 stützt sich dabei an einem Vorsprung der in diesem Bereich sich verjüngenden Welle 9 ab und wird durch eine auf die Welle geschraubte Mutter 17 gehalten. Der gleitendThe two ball bearings 6 and 7 are located inside the rotor 10. The ball bearing 6 is held with its outer race 11 on the inside of the tubular holder 5. The rolling bearing is ensured in a known manner by balls 12, which are held in a ball cage 13. The inner race 14 of the balls 12 of the bearing 6 closest to the plate lies directly on the shaft 9, which widens away from the anode plate 8, so that the inner race 14 for the balls 12 of the ball bearing 6 is limited on one side by a shoulder. The races 15 and 16 of the bearing 7 remote from the plate lie on the shaft 9 or the holder 5. The inner race 15 of the ball bearing 7 is supported on a projection of the shaft 9, which tapers in this area, and is held by a nut 17 screwed onto the shaft. The sliding

gelagerte äußere Laufring 16 wird über ein zylinderförmiges j Zwischenstück 18 von einer beweglichen Abdeckung 19 in Richtung auf den Anodenteller 8 gedrückt. Die Abdeckung 19 ist über eine j elastische Wand 20, beispielsweise einen Federbalg, luftdicht &igr; 35 mit der Halterung 5 verbunden. Durch den auf die Abdeckung 19The outer race 16 mounted on the anode plate 8 is pressed by a movable cover 19 via a cylindrical intermediate piece 18 in the direction of the anode plate 8. The cover 19 is connected to the holder 5 in an airtight manner via an elastic wall 20, for example a bellows. The cover 19

333 02 03333 02 03

• t « i &igr;• t « i &igr;

f »ti ·.· f »ti ·.·

&Iacgr;0 6 3 1 2 O DE &Iacgr;0 6 3 1 2 O DE

I N wirkenden Luftdruck sowie eine diese Kraft verstärkende FederI N acting air pressure and a spring amplifying this force

\ 21} die sich an einer Befestigung 22 abstützt, wird der äußere \ 21} which is supported on a fastening 22, the outer

; Läufring 16 des Kugellagers 7 derart in Richtung auf den Ano·^; Race ring 16 of the ball bearing 7 in such a way towards the Ano·^

dehteller 8 gedruckt ^ daß die Kugeln 1-2 des Kugellagers 7 diesedehteller 8 printed ^ that the balls 1-2 of the ball bearing 7 this

\ 5 Kraft auf den inneren Laufring 15 übertragen, so* daß dieser gegen den Vorsprung der Welle 9 gepreßt wird. Die Welle 9 drückt \ 5 Force is transmitted to the inner race 15 so that it is pressed against the projection of the shaft 9. The shaft 9 presses

f, mit der inneren Lauffläche 14 über die Kugeln 12 des Kugellä-f, with the inner running surface 14 over the balls 12 of the ball bearing

*^; gers 6 dessen äußeren Laufring 11 gegen den Vorsprung 23 der* ^; gers 6 whose outer race 11 against the projection 23 of the

ö Halterung 5. Dadurch wird erreicht, daß die Kugeln 12 des &Kgr;&ugr;&rgr; ö Bracket 5. This ensures that the balls 12 of the &Kgr;&ugr;&rgr;

gellagers 6 und 7 fest auf ihre Laufflächen 14, 24 bis 26 der Laufringe 11, 15 und 16 gedruckt werden, so daß sie kein Spiel aufweisen und damit die Lagerlose eiiminiei't sind.bearings 6 and 7 are pressed firmly onto their running surfaces 14, 24 to 26 of the races 11, 15 and 16 so that they have no play and the bearing clearances are thus minimized.

Die Röntgenröhre wird in üblicher Weise durch Anschließen entsprechender Spannungen zwischen den Zuleitungen 27 für die Kathode 3 und der Abdeckung 19 der als Anodenstiel dienenden rohrförmigen Halterung 5 betrieben, die über einen gefederten Stift 28 mit dei Welle 9 der Drehanode 1 verbunden ist. Dadurch treten aus der Fassung 29 einer Glühkathode Elektronen aus, die auf die Brennfleckbahn des Anodentellers 8 auftreffen und dort Röntgenstrahlen auslösen.The X-ray tube is operated in the usual way by connecting appropriate voltages between the supply lines 27 for the cathode 3 and the cover 19 of the tubular holder 5 serving as an anode stem, which is connected to the shaft 9 of the rotating anode 1 via a spring-loaded pin 28. As a result, electrons emerge from the holder 29 of a hot cathode, which strike the focal spot of the anode plate 8 and trigger X-rays there.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Lagerung der Drehanode 1 der Röntgenröhre dargestellt. Es sind wiederum zwei Kugellager 30 und 31 vorgesehen, die diesmal alle innere und äußere Laufringe 32 bis 35 aufweisen. Durch einen Vorsprung 23 der Halterung 5 wird der äußere Laufring 34 des tellernahen Kugellagers 30 gehalten. Die beiden inneren Laufringe 32 und 33 sind mit der Welle 9 fest verbunden. Der Laufring 32 wird da-30 bei von einem erstun Zwischenstück 36 gegen die sich erwei^r ternde Welle 9 gepreßt. Gegen das erste Zwischenstück 36 drücktFig. 2 shows a further embodiment of the bearing of the rotating anode 1 of the X-ray tube. Again, two ball bearings 30 and 31 are provided, which this time all have inner and outer races 32 to 35. The outer race 34 of the ball bearing 30 near the plate is held by a projection 23 of the holder 5. The two inner races 32 and 33 are firmly connected to the shaft 9. The race 32 is pressed against the ^expanding shaft 9 by a first intermediate piece 36.

der von einer Mutter 37 gehaltene innere Laufring 33. Die » äußeren Laufringe 34 und 35 sind gleitend gelagert. Durch den auf die Abdeckung 19 wirkenden Luftdruck wird eine Kraft über ein zweites Zwischenstück 38 auf den äußeren Laufring 35 desthe inner race 33 held by a nut 37. The » outer races 34 and 35 are slidingly mounted. The air pressure acting on the cover 19 exerts a force via a second intermediate piece 38 on the outer race 35 of the

02 0402 04

.$7 G 3 1 2 O DE.$7 G 3 1 2 O EN

¹ · 'I &igr; ■ · # ¹ · 'I &igr; ■ · #

&Ggr; tellerfernen Kugellager^ 31 ausgeübt. Durch die Kugeln 12 wird diese Kraft auf den inneren Laufring 33 übertragen, der über das erste zylinderförmige Zwischenstück 36 mit dem inneren Laufring 32 des tellernahen Kugellagers 30 in Verbindung steht. Dieser weist eine einseitig durch eine Schulter begrenzte Lauffläche 39 auf und drückt über die Kugeln 12 den äußeren Laufring 34 gegen den Vorsprung 23 der Halterung 5. Über eine federnde Membran 40 ist die Abdeckung 19 mit der Halterung 5 luftdicht verbunden. Durch diese Kraftübertragung mittels der beiden Zwischenstücke 36 und 38 werden die Lagerlose in beiden Kugellagern 30 und 31 eliminiert.The force is exerted on the ball bearing 31 far from the plate. The balls 12 transfer this force to the inner race 33, which is connected to the inner race 32 of the ball bearing 30 near the plate via the first cylindrical intermediate piece 36. This has a running surface 39 delimited on one side by a shoulder and presses the outer race 34 against the projection 23 of the holder 5 via the balls 12. The cover 19 is connected to the holder 5 in an airtight manner via a spring membrane 40. This force transfer by means of the two intermediate pieces 36 and 38 eliminates the bearing slack in both ball bearings 30 and 31.

In Fxg. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgev mäßen Lagerung dargestellt. Hierbei finden Gleitlager 41 und 42 Verwendung. Die Gleitlager 41 und 42 weisen dabei schräge Gleitflächen 52 und 53 auf, die entgegengesetzt ausgerichtet sind. Hier erfolgt wiederum die Übertragung eier auf die Abdeckung 19 wirkende Kraft über ein erstes Zwischenstück 18, den beiden Laufringen 43 und 44 des tellerfernen Gleitlagers 42 und einem zweiten Zwischenstück 45 auf die Laufringe 46 und 47 des tellernahen Gleitlagers 41, das gegen einen in die Halterung 5 eingedrehten Schraubring 48 gepreßt ist. Die beiden inneren Laufringe 43 und 46 der Gleitlager 41 und 42 und das zweite Zwischenstück 45 sind fest mit der Welle 9 der Drehanode 1 durch eine Mutter 49 verbunden. Die inneren Laufringe 43 und 46 / und das zweite Zwischenstück 45 können auch einteilig erstellt sein.Fig. 3 shows a further embodiment of the bearing according to the invention. Here, plain bearings 41 and 42 are used. The plain bearings 41 and 42 have inclined sliding surfaces 52 and 53 which are aligned in opposite directions. Here, the force acting on the cover 19 is again transmitted via a first intermediate piece 18, the two races 43 and 44 of the plain bearing 42 remote from the plate and a second intermediate piece 45 to the races 46 and 47 of the plain bearing 41 close to the plate, which is pressed against a screw ring 48 screwed into the holder 5. The two inner races 43 and 46 of the plain bearings 41 and 42 and the second intermediate piece 45 are firmly connected to the shaft 9 of the rotating anode 1 by a nut 49. The inner races 43 and 46 / and the second intermediate piece 45 can also be made in one piece.

Die auf die Abdeckung 19 wirkende Kraft wird durch die Feder 21 erhöht, die sich an einer Zwischenplatte 50 abstützt. Diese Zwischenplatte 50 läßt sich durch eine an der Befestigung 22 angebrachte Schraube 51 verstellen, so daß die Kraft der Feder 21 und somit die auf die Lager 41 und 42 wirkr-nde Kraft einstellbar ist.
35The force acting on the cover 19 is increased by the spring 21, which is supported on an intermediate plate 50. This intermediate plate 50 can be adjusted by a screw 51 attached to the fastening 22, so that the force of the spring 21 and thus the force acting on the bearings 41 and 42 can be adjusted.
35

02 0302 03

<l Mil M I ft I I Ht(Ii<l Mil M I ft I I Ht(Ii

ti ««It I .' ·n 'ti ««It I .' ·n '

t ■ ■t ■ ■

t · · ■ · ■ t·· t · · ■ · ■ t··

-fi7 6 3 1 2 O DE-fi7 6 3 1 2 O EN

■ &igr; I ,A
' &iacgr; D■ &igr; I ,A
'&iacgr; D

' ■ i' ■ i

Durch diese Anordnungen werden die Laufringe direkt oder über die Kugeln 12 gegen schräge Lauf- bzw. Gleitflächen gedruckt, so daß das Spiel in den Lagern, die Lagerlose, aufgehoben werden. Dehnen sich nunmehr durch Erwärmung der Drehanode 1 die Lager und Kugeln aus, so können die entsprechenden Laufringe entgegen der auf sie wirkenden Kraft ausweichen. Durch diese Anordnung ist es weiterhin möglich, für verschiedene Röntgenröhren, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturbelastung verschiedene Lagerlose benötigen, die gleichen Lager zu verwenden, die größere Toleranzen in bezug auf das Spiel aufweisen, da dieses ja durch die Anordnung eliminiert wird. Dadurch vereinfacht sich, die Lagerhaltung derartiger Lager, da hierbei keine spezielle Auswahl getroffen werden muß.Through these arrangements, the races are pressed directly or via the balls 12 against inclined running or sliding surfaces, so that the play in the bearings, the bearing clearance, is eliminated. If the bearings and balls expand due to the heating of the rotating anode 1, the corresponding races can give way against the force acting on them. This arrangement also makes it possible to use the same bearings for different X-ray tubes, which require different bearing clearances due to their different temperature loads, and which have larger tolerances with regard to the clearance, since this is eliminated by the arrangement. This simplifies the storage of such bearings, since no special selection has to be made.

6 Schutzansprüche
3 FIG 6 Protection claims
3 FIG

0202

It 4**1* * i * It 4**1* * i * ii

Claims

■ f · C

-# ß 3 1 2 O DE

&igr; • &lgr;. · · a&igr;•&lgr;. · · a

( ) Protection claims

!.^X-ray tube with a rotating anode (1) accommodated in a vacuum housing (2) which is mounted on a shaft (9) in bearings (6, 7, 30, 31, 41, 42) which are supported on a tubular holder (5) which is hermetically connected to the vacuum housing (2), characterized in that the holder (5) is closed off by a movable cover (19) which is hermetically connected to the holder (5) by an elastic wall (20, 40), and that the cover (19) acts on at least one of the bearings (6, 7, 30, 31, 41, 42) through at least one cylindrical intermediate piece (18, 36, 38, 45) in order to suppress the play of the bearing (6, 7).

2. X-ray tube according to claim 1, characterized in that the bearings are plain bearings (41, 42) which have mutually opposing sliding surfaces (52, 53).

3. X-ray tube according to claim 1, characterized in that the bearings are ball bearings (6, 7, 30, 31), at least one of which has a race (16, 35) that is movable in the shaft direction and a fixed race (11, 34), the cylindrical intermediate piece (18, 38) acting on the movable race (16, 35).

4. X-ray tube according to one of claims 1 to 3, characterized in that a spring (21) is mounted outside the vacuum housing (2) between the cover (19) and a fastening (22).

5. X-ray tube according to claim 4, characterized in that the force of the spring (21) is adjustable.

05 01

&THgr;7 G 3 1 2 O DE&THgr;7 G 3 1 2 O DE

•^me:• ^m e:

6. X-ray tube according to one of claims 1 to 5, characterized in that a further cylindrical intermediate piece (36, 45) is provided, which is arranged between the bearings (30, 31, 41, 42) and transmits the force acting on the first bearing (31, 42) to the second bearing (30, 41).

333 05