專利名稱：以液態金屬填充軸承間隙的滑動軸承的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以液態金屬填充軸承間隙的滑動軸承，它具有兩個帶有與液態金屬相鄰接的面的滑動軸承部件，其與液態金屬相鄰接的面相互毗鄰并同時構成使軸承間隙與周圍空間相連通的縫隙。
以液態金屬填充軸承間隙的滑動軸承，簡稱為液態金屬滑動軸承，例如在X射線管中被用來支承旋轉陽極，并且在這種場合下通常被設在X射線管的真空罩內(參見DE 2 852 908 A1或EP 0 479197 A1)。作為液態金屬一般采用鎵、銦或錫的合金，它們在室溫即為液態。這些種類的合金為高活性物質，因此不希望液態金屬滑動軸承遺失其液態金屬，在用于X射線管中時尤其是這樣，因為當液態金屬小液滴離開陽極區時，它會損害X射線管的高壓強度。
在EP-0 373 705 A2所公開的旋轉陽極X射線管中，一個安裝在旋轉陽極上的并隨該陽極旋轉的轉子的和一個固定的支座的相互對置的面上具有對液態金屬起潤濕劑作用的、并與液態金屬反應結合的材料層、即金層，以避免從支承旋轉陽極的液態金屬滑動軸承中溢出的液態金屬小液滴離開陽極區。
為避免液態金屬從兩個相互毗鄰的滑動軸承部件間的縫隙中溢出，在EP 0 141 476 A1所公開的液態金屬滑動軸承中，在所述的平面上設有對液態金屬起抗潤濕劑作用的氧化鈦涂層。該涂層雖然能有效避免液態金屬從軸承間隙溢出，但存在這樣的危險，即氣體進入被填充的液態金屬滑動軸承內，這將形成有害的氣泡。對為X射線管所設置的液態金屬滑動軸承而言，只要X射線管的真空罩沒有抽空，就一直存在這種危險。
本發明的目的在于提供一種前言部分所述類型的滑動軸承，使氣體進入的危險得以避免。
按照本發明，上述目的是通過一種用液態金屬填充軸承間隙的滑動軸承來達到的，它具有兩個帶有一個與液態金屬相鄰接的面的滑動軸承部件，其與液態金屬相鄰接的面相互毗鄰并同時構成使軸承間隙與周圍空間連通的縫隙，其中這些面中的至少一個在其與液態金屬毗連的區域內帶有對液態金屬起潤濕劑作用的材料層。在本發明的液態金屬滑動軸承中，也有意通過潤濕劑層來實現縫隙的一部分的潤濕和填充。通過毛細力而保留在縫隙中的液態金屬可以說起到了密封縫隙的密封裝置的作用。
另外“鄰接”的概念不應理解為各平面的潤濕劑涂層區必須直接與軸承間隙鄰接，相反在二者之間可以有一間隙或間隔。重要之處僅在于，帶有潤濕劑涂層的區域沿縫隙的整個長度伸展或對圓環型縫隙而言沿間隙的整個周長伸展并因此形成一連貫的阻礙氣體進入的屏障。另外，與縫隙的長度或周長不同，應把縫隙的寬度理解為縫隙的起始端和終端之間的間隔。應把縫隙的厚度理解為限定縫隙的面之間的間隔。
如果按照本發明的另一實施形式，選定一種與液態金屬反應結合的材料，如以鎵合金為液態金屬時選用含金、銅、鎳材料組中的至少一種材料為潤濕劑，則其氣密性可被進一步改善，因為可以說起密封裝置作用的液態金屬會更加牢固地被固定在原有位置上。
盡管縫隙區內存在潤濕劑，為確保無液態金屬從縫隙中溢出，這些面中的至少一個在與縫隙的潤濕劑材料涂層區相接的區域內應帶有對液態金屬起抗潤濕劑作用的材料層。
在采用鎵合金作為液態金屬時，可選用金屬氧化物、尤其是氧化鋁或氧化鈦作抗潤濕劑。而碳也適合用作抗潤濕劑，尤其是當碳至少在涂層前為玻璃碳時。名稱為“sigradur”的玻璃碳是商業上可買到的。其它適合的抗潤濕劑材料是硅化合物，如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)。
下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的說明，附圖中

圖1為旋轉陽極式X射線管的縱向局部剖視圖，該X射線管帶有按本發明的滑動軸承部件組合而成的、用于旋轉陽極的液態金屬滑動軸承；圖2和圖3為圖1中II和III的局部放大圖。
圖1示出了一種旋轉陽極式X射線管，它具有一個旋轉陽極，該旋轉陽極被安置在一真空瓶2內。另外真空瓶2還包含一個陰極3、它在陰極杯4內含有一個在圖1中看不到的螺旋燈絲。
旋轉陽極1具有一陽極圓盤5，它被牢固地安裝在支承軸6的一端。為保證可旋轉地支承旋轉陽極1，設置一個用7表示的液態金屬滑動軸承，它由多個滑動軸承部件組合而成，其中之一是支承軸6。其它的滑動軸承部件還有圓筒8、底板9和蓋板10。
圓筒8、底板9和帶有孔的蓋板10是這樣被相互擰緊的(僅示出幾個螺釘的中心線)，使穿過蓋板10的孔的支承軸6的加粗的一端被裝在圓筒8的孔內。由此，底板9的平的內側、圓筒8的空心圓柱狀孔壁和蓋板10的圓環形的平的內側構成第一支承面11、12和13。支承軸6另一端上的平的圓形端面、支承軸6加粗段的圓柱形外側面和支承軸6向加粗段過渡的凸緣處的圓環形上端面構成第二支承面14、15和16。
在支承面11至13為一方和支承面14至16為另一方之間有一在圖1中看不到的、用液態金屬、如鎵、銦或錫合金填充的軸承間隙。
為使旋轉陽極1能夠旋轉，設有一電動機，它作為轉子17具有一用導電材料制成的罐狀構件，該罐狀構件與圓筒8的帶蓋板10的一端交疊在一起。示意出的定子18在轉子17區域內設置在真空瓶的外壁上并與轉子17組成一鼠籠式電動機，它在供給相應電流的同時使旋轉陽極1旋轉。
滑動軸承部件，即支承軸6、圓筒8、底板9和蓋板10由鉬、鎢、鉭、錸等金屬之一、一種至少含有這些金屬之一的合金、優質鋼或陶瓷構成。滑動軸承部件最好由鉬或含鉬合金構成，并且考慮了這些材料的真空適用性。
如從圖2和3所見到的，滑動軸承部件8、9和10的所有限定了使軸承間隙與周圍相連的毛細縫隙的面21和22及23和24，在其與液態金屬20相毗連的區域內帶有對液態金屬20起潤濕劑作用的材料層25和26及27和28，否則所有的這些面21和22及23和24會直接接觸。因此液態金屬進入滑動軸承部件8、9和10之間處于面21至24區內的毛細縫隙內并借助毛細力停留在那里。在毛細縫隙內的液態金屬在真空瓶抽真空之前作為密封可避免氣體進入軸承間隙。
如果采用一種能與液態金屬反應結合的材料如采用金、銅或鎳或一種含有至少上述一種成分的材料作為潤濕劑，則其氣密性會被進一步改善，因為液態金屬在與涂層25至28的交界處因形成合金而被更加牢固地固定在毛細縫隙中。
在圖1至3所示的實施例中，為使滑動軸承部件8和9或8和10相互相對地中心對齊，面21至24分別由筒狀面21a至24a和圓環面21b至24b組合而成。
在圖1至3所示的實施例中，潤濕劑涂層25至28僅限制在筒狀面部分21a至24a上。如果需要的話，單個或所有的涂層25至28也可以延至圓環形平面21b至24b。
在圖1至3所示的實施例中，筒狀面21a至24a分別由各自的涂層25至28完全覆蓋。如果面21a至24a有足夠的寬度，單個或所有的面21a至24a也可以僅在寬度的一部分上帶有涂層25至28。
但重要的是，各涂層25至28連續地沿各面21至24的總長、即總周長上伸展，使進入毛細縫隙的液態金屬20能形成一個連貫的密封。
在某些情況下也可以按圖2和3中未示出的方式僅面21或22之一及23或24之一帶有對液態金屬20起潤濕作用的材料層。
為使毛細縫隙中的液態金屬20更難從軸承中溢出，在面21至24上與有潤濕劑涂層并因此由液態金屬20潤濕的區域相連的區域內分別帶有對液態金屬20起抗潤濕劑作用的材料層29至32。因此實際上液態金屬是不可能從毛細縫隙中溢出的，因為液態金屬不能潤濕層29至32。
層29至32的材料為一種金屬氧化物、碳、二氧化硅或氮化硅。
在圖1至3所示的實施例中，環形面21b至24b分別由層29至32完全覆蓋。如果面21b至24b有足夠的亮度，則單一或所有面21b至24b僅在寬度的一部分上帶有各自的層29至32。
在圖1至3所示的實施例中，層25和29、26和30、27和31以及28和32基本上各自相互毗連。不過，在多個或所有相鄰層25和29、26和30、27和31及28和32之間也可存在間隔，如果由于制造工藝方面的原因這種實施形式更有利的話。
按圖2和3未示出的方式，僅有面21或22中的一個面及23或24中的一個面帶有對液態金屬20起抗潤濕劑作用的材料層或許也可以。
另外，支承面11至16可按已分開的，圖中未示出的方式特別帶有螺旋形開槽，由此來避免液態金屬20從軸承間隙內溢出。
為更明顯易見，圖1和圖2中涂層25至3 2的厚度被放大示出。其真實厚度只要能保證獲得密封層25至32就夠了。
權利要求
1.一種以液態金屬(20)填充軸承間隙的滑動軸承，其具有兩個帶與液態金屬(20)毗連面(21至24)的滑動軸承部件(8、9、10)，這些面相互毗鄰并構成使軸承間隙與周圍空間連通的縫隙，其中，這些面(21至24)中的至少一個在其與液態金屬(20)毗連的區域內帶有對液態金屬(20)起潤濕劑作用的材料層(25至28)。
2.按權利要求1所述的滑動軸承，其中，起潤濕劑作用的材料為能與液態金屬反應結合的材料。
3.按權利要求2所述的滑動軸承，其中，起潤濕劑作用的材料含有金、銅、鎳中的至少一種。
4.按權利要求1至3中任一項所述的滑動軸承，其中，面(21至24)中的至少一個在其縫隙內與帶有起潤濕劑作用的材料層區域相連的區域內具有對液態金屬(20)起抗潤濕劑作用的材料層(29至32)。
5.具有如權利要求1至4中任一項所述的、用于支承旋轉陽極(1)的液態金屬滑動軸承(7)的旋轉陽極式X射線管。
6.如權利要求1至4中任一項所述的、用于支承旋轉陽極式X射線管的旋轉陽極(1)的滑動軸承的用途。
全文摘要
一種用液態金屬(20)填充軸承間隙的滑動軸承，它具有兩個帶有與液態金屬(20)毗鄰的面(21至24)的滑動軸承部件(8、9、10)，這些面(21至24)又相互毗鄰并構成使軸承間隙與周圍空間連通的縫隙。這些平面(21至24)中的至少一個在其與液態金屬毗連區具有對液態金屬(20)起潤濕劑作用的材料層(25至28)。
文檔編號H05G1/66GK1144889SQ9610425
公開日1997年3月12日 申請日期1996年3月20日 優先權日1995年3月20日
發明者伯恩哈德·希勒, 埃德溫·格默爾, 羅蘭·凱普爾, 沃爾夫岡·庫奈爾 申請人:西門子公司