液态金属‑滑动轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种液态金属‑滑动轴承，包括至少一个具有外直径(11)的第一轴承件(1)以及至少一个具有内直径(21)的第二轴承件(2)，其中在所述轴承件(1、2)之间形成至少一个以液态金属(7)填充的轴承间隙(5；6)，根据本发明专利技术至少一个所述轴承件(1、2)包括至少一个用于承载能力的局部提高的装置。此种液态金属‑滑动轴承在经受长时间出现的较高的热和机械负载的情况下具有较高工作安全性和较长的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液态金属-滑动轴承。
技术介绍
此种类型的液态金属-滑动轴承例如由DE10318194A1已知。在已知的情况下，该液态金属-滑动轴承布置在伦琴射线管中并且用于旋转阳极的支承。液态金属-滑动轴承近乎无磨损地工作，在生成较小的噪声的同时具有很大的平滑性并且因此保证了所支承的组件(旋转阳极)的良好的散热。液态金属-滑动轴承包括至少一个具有外直径的第一轴承件以及至少一个具有内直径的第二轴承件。第一轴承件涉及固定的轴承件，相反第二轴承件形成旋转的轴承件。为了满足例如液体的高耐热性、良好的导热性以及良好的润湿性的较高要求，通常对于轴承件来说使用钼基的材料可选的尤其是也可以使用钢或陶瓷材料。在液态金属-滑动轴承的轴承件之间存在至少一个轴承间隙，其由第一轴承件的外直径以及第二轴承件的内直径形成并且由液态金属进行填充。在该轴承间隙中流动的液态金属是用于润滑并且适用于真空的，以及在经受较高温度时具有必要的粘性。这里适合的液态金属是由镓(Ga)、铟(In)和锡(Sn)组成的共熔合金。这种类型的GaInSn合金例如由商标已知并且由68.5％比重的镓、21.5％比重的铟以及10％比重的锡组成。因为所要求的在同时降低伦琴射线辐射量下的计算机层析成像-摄影的高图像质量，因此对于相关的伦琴射线管的要求非常之高。在改善图像质量(较小的噪点(Foken))的同时，要么是门型架(Gantry)的旋转速度要么是每次门型架旋转的患者检查床行进速度需持续地提高(例如在对患者进行全身扫描时)。为了在焦点-短路(Brennfleck-Kurzleistung)最大化时实现改善，在计算机层析成像仪中生成最高到200Hz的阳极旋转速度。因为在计算机层析成像仪-系统中门型架(旋转组件组，在其中布置有伦琴射线管)以高达4Hz旋转，其带有大约40g(几乎400m/s2)或更多的负载。这样非常高的机械负载必须能够由流体动力的液态金属-滑动轴承承受。因此必须这样设计液态金属-滑动轴承，即在所有工作状态下，旋转的轴承件通过润滑介质与静止的轴承件分开。因此能够在轴承间隙中构成这种约束条件，液态金属-滑动轴承由多个组件组成，其必须非常精确地彼此协调一致。在伦琴射线技术中，这些组件例如是内轴承(作为轴线)，套筒，中间环以及一个或多个覆盖件。在此轴承间隙仅为几微米。通常在具有在整个轴承长度上的最大可允许的容忍度方面的特别高的要求时为小于20μm。然而在实际情况中，在液态金属-滑动轴承中的轴承间隙例如也通过以下各项减小：-在门型架的旋转期间由于偏转造成的内轴承的形变；-通过旋转阳极的旋转造成的轴承套筒的形变；-通过由于不均匀的热前端的热膨胀出现的内轴承和轴承套筒的形变；-通过与其他部件的力作用造成的轴承套筒的形变。前述的形变导致在液态金属-滑动轴承中的轴承间隙在工作期间被减小。在这方面其导致液体摩擦的摩擦转变成不期望的混合摩擦以及固体摩擦，也就是说，邻近的轴承的表面彼此接触。其要么导致液态金属-滑动轴承的快速故障，要么由于摩擦引起轴承件的逐渐地损坏。这种在轴承间隙中的过窄的位置通常是区域性地集中的。由于在计算机层析成像-发射器中的内轴承的偏转，其例如是内轴承端部。然而其同样地可以涉及局部区域，因为这里通过非对称的热导入在轴承间隙的阳极连接的区域中局部地扩展并且因此降低在该位置的承载能力。为了普遍地提高在液态金属-滑动轴承中的承载能力并且放置损害问题，下列措施是已知的，其可以单独地或以组合的形式来使用：提高液态金属-滑动轴承的长度；增大液态金属-滑动轴承的直径；减小液态金属-滑动轴承的轴承间隙；提高液态金属-滑动轴承的旋转速度。前述措施的实现能够与单个情况相关的引起特定的缺点。即使随着液态金属-滑动轴承的长度的提高，承载能力线性增长。然而其由于伦琴射线管的构造空间的原因被严重地限制，由此在更长的液态金属-滑动轴承的情况下，内轴承在给定的负载下发生更大的偏转，由此该措施适得其反。因为液态金属-滑动轴承的直径以其三次方给出其承载能力，因此增大液态金属-滑动轴承的直径的措施在这方面来说是有效的。然而，该措施要么由于伦琴射线发射器的可供使用的构造空间要么由于更高的所需的驱动功率而被限制。减小液态金属-滑动轴承的轴承间隙由二次方间接成比例地得出。然而迄今为止使用的轴承间隙关于可加工性(可制造性、可接合性、可填充性)方面是有限的。因此对于轴承间隙来说显著减小的值在整个的轴承长度上是很难实现的。液态金属-滑动轴承的旋转速度的提高使其承载能力线性增长。比迄今为止的通常最大200Hz更高的旋转速度带来在旋转阳极和在强度和爆裂保护方面的伦琴射线管的设计的极其高的要求。此外，更大的旋转速度带来液态金属-滑动轴承的不稳定的风险和形成振动的风险的增大，其能够导致不平衡并因此导致旋转阳极的中断。因此需要显著增大的驱动功率。此外的，原理上可能的措施，例如，来自液态金属-滑动轴承的热量被完全地隔离或者液态金属-滑动轴承的负载通过门型架的旋转速度的降低而减小，这些措施引起医学成像系统的效能减小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现一种液态金属-滑动轴承，其在经受长时间出现的较高的热和机械负载的情况下具有较高工作安全性和较长的使用寿命。根据本专利技术该目的通过液态金属-滑动轴承通过根据权利要求1来解决。根据本专利技术的液态金属-滑动轴承的优选的实施方式分别是其他权利要求的内容。根据权利要求1的液态金属-滑动轴承包括至少一个具有外直径的第一轴承件以及至少一个具有内直径的第二轴承件，其中在轴承件之间形成至少一个以液态金属填充的轴承间隙。根据本专利技术至少一个轴承件包括至少一个用于承载能力的局部提高的装置。第一轴承件例如是静止的轴承件，第二轴承件例如被构造成旋转的轴承件。然而在本专利技术的范畴内，第一轴承件也可以是旋转的轴承件以及第二轴承件也可以是是静止的轴承件。根据本专利技术的方案不仅能在一侧悬挂的液态金属-滑动轴承上实现，也能在两侧悬挂的液态金属-滑动轴承上实现。通过根据本专利技术的方案，至少一个轴承件设置有至少一个用于承载能力的局部提高的装置，保持液态金属-滑动轴承的外直径不改变，从而使得传统的液态金属-滑动轴承能够通过根据权利要求1所述的液态金属-滑动轴承以及根据权利要求2至7中的至少一项所述的优选的实施方式无问题地替代。通过在权利要求1中限定的方案，在至少一个轴承件设置有至少一个用于承载能力的局部提高的装置的情况下，轴承间隙的形变的不利效果可靠地降低或完全地避免。这能够通过在第一轴承件和第二轴承件中的适合的几何结构实现。根据权利要求2的特别优选的液态金属-滑动轴承的实施例，用于承载能力的局部提高的装置包括在恒定保持轴承间隙的情况下在第一轴承件中的至少一个外直径的逐部段地增大。因为轴承间距恒定，这本身可以理解为，在根据权利要求2的实施方式中，第二轴承件的内直径相应地增大。通过第一轴承件的外直径的逐部段地增大，液态金属-滑动轴承的承载能力例如在轴承间隙强烈地经受热-机械作用的区域中以简单的方式局部地提高，其中在运行中给出在液态金属-滑动轴承的长度上的均匀的轴承间隙的变化曲线。在运行中调节的轴承间隙将由此变大，使得在第一轴承件和第二轴承件之间的不期望的混合摩擦被可靠地避免。根据权利要求3的特别优选的液态金属-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态金属‑滑动轴承，包括至少一个具有外直径(11)的第一轴承件(1)以及至少一个具有内直径(21)的第二轴承件(2)，其中在所述轴承件(1、2)之间形成至少一个以液态金属(7)填充的轴承间隙(5；6)，其特征在于，至少一个所述轴承件(1、2)包括至少一个用于承载能力的局部提高的装置。

【技术特征摘要】
2015.08.11 DE 102015215308.81.一种液态金属-滑动轴承，包括至少一个具有外直径(11)的第一轴承件(1)以及至少一个具有内直径(21)的第二轴承件(2)，其中在所述轴承件(1、2)之间形成至少一个以液态金属(7)填充的轴承间隙(5；6)，其特征在于，至少一个所述轴承件(1、2)包括至少一个用于承载能力的局部提高的装置。2.根据权利要求1所述液态金属-滑动轴承，其特征在于，用于所述承载能力的局部提高的装置包括在恒定保持所述轴承间隙(6)的情况下在所述第一轴承件(1)中的至少一个所述外直径(11)的逐部段地增大。3.根据权利要求1所述的液态金属-滑动轴承，其特征在于，用于所述承载能力的局部提高的装置包括在所述第二轴承件(2)中的至少一个所述内直径(21)的逐部段地减小。4.根据权利要求1所述的液...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·舍费，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE