專利名稱：用于液態(tài)金屬軸承的增強(qiáng)屏障的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及X射線管電壓的維持，且更特定而言涉及用于俘獲X射線管內(nèi)的液態(tài)金屬的特點。
背景技術(shù)：
多種診斷和其它系統(tǒng)可利用X射線管作為輻射源。在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中，例如，X射線管作為X射線輻射源用于投影X射線系統(tǒng)，透視系統(tǒng)(fluoroscopy systems)、斷層合成系統(tǒng)(tomosynthesis systems)禾口計算機(jī)斷層掃描(computer tomography, CT)系統(tǒng)。在檢查或成像順序中響應(yīng)于控制信號發(fā)出輻射。輻射穿過相關(guān)受試者(諸如人患者)，且輻射的一部分沖擊檢測器或收集圖像數(shù)據(jù)的底片。然后在常規(guī)投影X射線系統(tǒng)中沖洗底片以產(chǎn)生圖像，該圖像可由放射科醫(yī)師或主治醫(yī)師用于診斷目的。在數(shù)字X射線系統(tǒng)中，數(shù)字檢測器產(chǎn)生代表沖擊檢測器表面的離散像素區(qū)的輻射量或強(qiáng)度的信號。在CT系統(tǒng)中，檢測器陣列(包括一系列檢測器元件)隨著臺架繞患者移位而通過各個位置產(chǎn)生類似信號。X射線管通常以循環(huán)操作，循環(huán)包括在特定部件之間生成高電壓的周期(例如，當(dāng)生成X射線時)，與使用更低電壓的周期(例如，X射線管并不生成X射線輻射)交錯。舉例而言，在典型配置中，在陰極與目標(biāo)陽極之間生成高電壓，陰極生成電子束，目標(biāo)陽極由電子束擊中。高電壓用于加速朝向陽極的電子束，且電子轟擊導(dǎo)致X射線生成。因此，在高電壓不穩(wěn)定的情況下，X射線管可能會不能生成合適X射線通量用于成像。在其中X射線管在臨床上的實施例中(例如在上文所述的成像系統(tǒng)中)，這些不穩(wěn)定性可減緩或完全阻止成像系統(tǒng)執(zhí)行患者檢查的能力。因此需要一種方案來限制X射線管中的高電壓的不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
在一實施例中，提供一種X射線管。該X射線管通常包括固定構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被配置成在χ射線管操作期間相對于該固定構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。χ射線管還包括液態(tài)金屬軸承材料，其設(shè)置于固定構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的空間中；密封件，其鄰近該空間設(shè)置以密封該空間中的液態(tài)金屬軸承材料；以及，增強(qiáng)表面積的材料，其設(shè)置于與該空間在軸向相對的該密封件的一側(cè)上且被配置在增強(qiáng)表面積的材料內(nèi)截留從密封件漏出的液態(tài)金屬軸承材料。在另一實施例中，提供一種X射線管。該X射線管通常包括固定構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件， 該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被配置成在X射線管操作期間相對于該固定構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。X射線管還包括液態(tài)金屬軸承材料，其設(shè)置于軸桿與套筒之間的空間中；第一密封件，其鄰近該空間的第一端設(shè)置以密封在該空間中的液態(tài)金屬軸承材料；第二密封件，其鄰近該空間的第二端設(shè)置以密封在該空間中的液態(tài)金屬軸承材料；第一圈，其鄰近該第一密封件設(shè)置且由增強(qiáng)表面積的材料制成以在第一圈內(nèi)截留從第一密封件漏出的液態(tài)金屬軸承材料；以及，第二圈，其鄰近第二密封件設(shè)置且由增強(qiáng)表面積材料制成以在第二圈內(nèi)截留從第二密封件漏出的液態(tài)金屬軸承材料。在又一實施例中，提供一種制造X射線管的方法。該方法包括繞軸桿設(shè)置套筒； 將液態(tài)金屬軸承材料設(shè)置于套筒與軸桿之間的空間中；鄰近該空間的至少一端設(shè)置密封件以密封在該空間中的液態(tài)金屬軸承材料；以及，鄰近該密封件設(shè)置增強(qiáng)表面積的材料以在該增強(qiáng)表面積的材料內(nèi)截留從密封件漏出的液態(tài)金屬軸承材料。在一實施例中，提供一種制造X射線管的方法。在X射線管中包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；套筒，其繞一固定軸桿設(shè)置；液態(tài)金屬軸承材料，其設(shè)置于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與軸桿之間的空間中；密封件，其鄰近該空間的至少一端設(shè)置以密封該空間中的液態(tài)金屬軸承材料，該方法包括鄰近該密封件設(shè)置增強(qiáng)表面積的材料以在該增強(qiáng)表面積的材料內(nèi)截留從密封件漏出的液態(tài)金屬軸承材料。


當(dāng)參看附圖來閱讀本發(fā)明下文的詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特點、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在所有附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，其中圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的X射線管的實施例的圖解說明，其中可使用增強(qiáng)表面積的材料來防止高電壓不穩(wěn)定性；圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的圖1的X射線管的陽極組件的截面圖，其中設(shè)置增強(qiáng)表面積的材料來防止液態(tài)金屬軸承材料泄漏；圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的圖1的X射線管的陽極組件的一端的截面圖，其具有靠近軸承密封件設(shè)置的增強(qiáng)表面積的材料來防止液態(tài)金屬軸承材料泄漏；圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的圖1的X射線管的陽極組件的一端的截面圖，其具有靠近推力密封件設(shè)置的增強(qiáng)表面積的材料來防止液態(tài)金屬軸承材料泄漏；圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的圖1的X射線管的陽極組件的一端的截面圖，其具有與推力密封件成一體設(shè)置的增強(qiáng)表面積的材料來防止液態(tài)金屬軸承材料泄漏；以及圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的示出制造X射線管的方法的實施例的過程流程圖，該X 射線管具有一個或多個增強(qiáng)表面積的材料用于防止高電壓不穩(wěn)定性。元件符號列表10 X射線管12 陽極組件14 陰極組件16 封套18 轉(zhuǎn)子20 陽極22 軸承24 軸桿26 軸承套筒28 冷卻劑流動路徑30 焦面32 電子束
34陰極36電引線38中央絕緣殼體40遮罩42陰極杯46X射線輻射48X 射線孔口60區(qū)域62第一端64第二端66密封件70周向凹口72密封件74間隔件78周向凹口80第一 ESA 圈82第二 ESA 圈86內(nèi)面88肩部100 方法102 繞固定軸桿設(shè)置旋轉(zhuǎn)構(gòu)件以形成具有液態(tài)金屬潤滑劑的軸承104 至少在軸承的一側(cè)上設(shè)置密封件以在該軸承中密封液態(tài)金屬潤滑劑106 鄰近密封件設(shè)置增強(qiáng)表面積的材料以截留在使用期間從該密封件漏出的液態(tài)金屬潤滑劑
具體實施例方式如上文所述，X射線管常常在陰極與陽極之間生成高電壓。高電壓可用于加速從陰極到陽極的電子。某些X射線管具有旋轉(zhuǎn)的陽極圓盤，其允許該盤的不同部分被電子束擊中以分散因而生成的熱能。陽極圓盤可由軸承旋轉(zhuǎn)地支承，諸如由液態(tài)金屬潤滑的滾珠軸承或螺旋凹槽軸承。不利的是，在軸承置于負(fù)載下的情況下，諸如當(dāng)X射線管繞臺架上的相關(guān)受試者旋轉(zhuǎn)時，液態(tài)金屬潤滑劑材料的一部分可從軸承和相關(guān)聯(lián)的密封件漏出。所漏出的液態(tài)金屬材料可呈液態(tài)、霧化和/或蒸汽形式，且可在該管內(nèi)形成高電壓不穩(wěn)定性。因此，現(xiàn)認(rèn)識到需要改進(jìn)的方案來截留從軸承漏出的液態(tài)金屬潤滑劑材料，從而可維持該管內(nèi)的高電壓。用于俘獲漏出的液態(tài)金屬的典型方法常常是不可靠的，且不足以俘獲適量的液態(tài)金屬潤滑劑材料以便防止高電壓不穩(wěn)定性。舉例而言，典型方案常常并不截留任何顯著量的霧化和/或汽化液態(tài)金屬潤滑劑，且可能不提供充分的屏障性質(zhì)來基本上完全包含該液態(tài)金屬潤滑劑。
因此本文所公開的實施例通過提供能截留液態(tài)、霧化和汽化的液態(tài)金屬軸承材料的增強(qiáng)表面積的材料而解決現(xiàn)有方案的這些和其它缺點。增強(qiáng)表面積的材料可鄰近該X射線管的一個或多個密封件設(shè)置或者可形成為X射線管的一個或多個密封件的部分，或者為這兩種情況。增強(qiáng)表面積的材料可包括網(wǎng)格、氈、多孔圈、毛絨、編織材料、壓制/燒結(jié)材料等。在某些實施例中，增強(qiáng)表面積的材料充當(dāng)物理屏障以防止液態(tài)金屬軸承材料泄漏。在另外的實施例中，增強(qiáng)表面積的材料也可與液態(tài)金屬軸承材料化學(xué)地相互作用(例如，可為可濕潤的材料)以防止液態(tài)金屬軸承材料泄漏。在本公開內(nèi)容中，關(guān)于圖1描述了其中可使用增強(qiáng)表面積的材料的非限制性實施例。關(guān)于圖2至圖5描述了增強(qiáng)表面積的材料放置的變型?？紤]前文的描述，圖1示出根據(jù)本方案的X射線管10的實施例，X射線管10可包括被配置成提供液態(tài)金屬軸承材料的增強(qiáng)截留的特點。在圖示實施例中，X射線管10包括陽極組件12和陰極組件14。X射線管 10在封套16內(nèi)由陽極組件和陰極組件支承，封套16限定比周圍環(huán)境相對低壓(例如，真空)的區(qū)域，在其可存在高電壓。封套16可在罩殼(未圖示)內(nèi)，罩殼填充冷卻介質(zhì)(諸如油)，其包圍該封套16。冷卻介質(zhì)也可提供高電壓絕緣。陽極組件12通常包括轉(zhuǎn)子18和在X射線管10外部的定子(未圖示)，定子至少部分地包圍該轉(zhuǎn)子18用于在操作期間造成陽極20旋轉(zhuǎn)。陽極20由軸承22旋轉(zhuǎn)地支承， 軸承22在旋轉(zhuǎn)時也造成陽極20旋轉(zhuǎn)。陽極20具有環(huán)形的形狀(諸如圓盤)和在其中心的環(huán)形開口用于接納該軸承22。一般而言，軸承22包括固定部分(諸如軸桿24)和旋轉(zhuǎn)部分(諸如陽極20所附著的軸承套筒沈)。雖然目前在固定軸桿的情形下描述了軸桿M， 但應(yīng)當(dāng)指出的是本方案也可適用于其中軸桿M為旋轉(zhuǎn)軸桿的實施例。在此配置中，應(yīng)當(dāng)指出的是X射線目標(biāo)也可隨著軸桿旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)?？紤]前文的描述，在一實施例中，軸承22可為設(shè)置于軸承套筒26與軸桿M之間的螺旋凹槽軸承，螺旋凹槽軸承具有液態(tài)金屬潤滑劑。 實際上，軸承22的某些實施例可符合在2009年3月25日提交的名稱為“INTERFACE FOR LIQUID METAL BEARING ANDMETHOD OF MAKING SAME”的美國專利申請序列號 12/410518 中所描述的實施例，該申請的全部公開內(nèi)容以其全文引用的方式結(jié)合到本文中。軸桿M可選地包括冷卻劑流動路徑觀，諸如油的冷卻劑可通過冷卻劑流動路徑觀流動以便冷卻該軸承22。在圖示實施例中，冷卻劑流動路徑觀沿著X射線管10的縱向長度延伸，其被描繪為跨式配置(straddle configuration)。但是，應(yīng)當(dāng)指出的是在其它實施例中，冷卻劑流動路徑觀可延伸穿過X射線管10的僅一部分，諸如在其中X射線管10在放置于成像系統(tǒng)中時呈懸臂式的配置中。在操作期間，軸承22的旋轉(zhuǎn)有利地允許陽極20的前部(其上形成有目標(biāo)或焦面 30)由電子束32周期性地而不是持續(xù)地?fù)糁?。這種周期性的轟擊可允許分散而不是集中因而產(chǎn)生的熱能，集中熱能可導(dǎo)致一種或多種陽極故障模式(例如，開裂、變形、破裂)。一般而言，陽極20可以高速(例如，100至200Hz)旋轉(zhuǎn)。陽極20可被制造成包括多種金屬或復(fù)合物，諸如鎢、鉬、銅或當(dāng)受電子轟擊時有助于軔致輻射(Bremsstrahlimg)(即，減速輻射) 的任何材料。通常選擇陽極表面材料具有相對較高的耐火值以便耐受由沖擊該陽極20的電子而發(fā)出的熱。另外可排空在陰極組件14與陽極20之間的空間以便最小化電子與其它原子的碰撞且最大化電位。在某些X射線管中，在陰極組件14與陽極20之間形成超過 20kV的電壓，使得由陰極組件14發(fā)出的電子變得吸引到陽極20。此電壓可受到雜散原子和/或微粒存在的不利影響，諸如液態(tài)金屬軸承材料的原子和/或微粒。電子束32由陰極組件14且更具體而言由經(jīng)由一系列電引線36接收一個或多個電信號的陰極34產(chǎn)生。電信號可為定時/控制信號，其使得陰極34發(fā)出處在一個或多個能量和在一個或多個頻率的電子束32。另外，電信號可至少部分地控制在陰極34與陽極20 之間的電位。陰極34包括中央絕緣殼體38，遮罩40從中央絕緣殼體38延伸。遮罩40封閉引線36，引線36延伸到陰極杯42，陰極杯42安裝于遮罩40的端部。在某些實施例中， 陰極杯42用作靜電透鏡，靜電透鏡聚焦從杯42內(nèi)熱電子燈絲發(fā)出的電子以形成電子束32。由于控制信號經(jīng)由引線36輸送到陰極34，在杯42內(nèi)的熱電子燈絲被加熱且產(chǎn)生電子束32。束32撞擊陽極20的焦面30且生成X射線輻射46，X射線輻射46從X射線管 10的X射線孔口 48轉(zhuǎn)移出來?？捎稍赬射線管10外部產(chǎn)生的磁場或者通過在陰極34的靜電裝置及類似物控制X射線輻射46的方向和方位。所產(chǎn)生的場可通常將X射線輻射46 成形為聚焦束(諸如如圖所示的錐形束)。X射線輻射46從管10出來且在檢查程序期間大體上朝向相關(guān)受試者導(dǎo)向。如上文所述，X射線管10可用于其中X射線管10相對于患者移位的系統(tǒng)中，諸如 CT成像系統(tǒng)，其中X射線輻射源繞臺架上的相關(guān)受試者旋轉(zhuǎn)。隨著X射線管10沿著臺架旋轉(zhuǎn)，各種力(諸如離心力)置于軸承22上。在某些情況下，在軸承22上的負(fù)載可使軸承22 流失液態(tài)金屬軸承材料的一部分。舉例而言，軸承22可略微擴(kuò)張且液態(tài)金屬軸承材料的一部分可漏出。為了減輕這種泄漏的影響，本實施例提供一種或多種特點來截留漏出的液態(tài)金屬軸承材料。圖2提供陽極組件12的一部分的實施例的截面圖，其可包括液態(tài)金屬軸承材料截留特點。如上文所述，陽極組件12包括軸承22，軸承22允許陽極20(圖1)旋轉(zhuǎn)。在圖示實施例中，軸承22是在軸承套筒沈與軸桿M之間形成的螺旋凹槽軸承。使用液態(tài)金屬潤滑材料來潤滑該軸承22，液態(tài)金屬潤滑材料可包括( 和/或其合金。液態(tài)金屬軸承材料通常駐留于軸承套筒沈與軸桿M之間的區(qū)域60中，且在操作期間可在軸承22的第一端62 和/或軸承22的第二端64從軸承22漏出。第一端62通常朝向陽極20(圖1)的方向，而第二端64通常朝向轉(zhuǎn)子18 (圖1)。第一組密封件66設(shè)置于第一端62，第一組密封件66 可包括一個或多個可旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。如圖所示，第一組密封件66為具有突起的單件可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的部分，當(dāng)放置于軸桿M上時，突起形成密封件。第一組密封件66可被認(rèn)為是小間隙， 小間隙被配置成通過表面張力截留從軸承22漏出的液態(tài)金屬軸承材料。舉例而言，第一組密封件66可包括帶抗?jié)駶櫛砻娴暮苄￠g隙，其使得液態(tài)金屬軸承材料受抗?jié)駶櫛砻媾c液態(tài)金屬軸承材料之間的表面張力排斥。第一組密封件66被固定到軸承套筒沈上(例如， 經(jīng)由密封螺栓(seal bolt))以便使第一組密封件66隨著軸承22旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。除了第一組密封件66之外，可存在一個或多個周向凹口 70，周向凹口 70被配置成俘獲可從小間隙漏出的液態(tài)金屬軸承材料。舉例而言，液態(tài)金屬軸承材料可在軸承22旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷離心力， 這可迫使它被導(dǎo)向經(jīng)過第一組密封件66且到周向凹口 70的一個或多個內(nèi)。此外，在某些實施例中，周向凹口 70可被涂覆和/或包括可由液態(tài)金屬軸承材料濕潤的一種或多種材料以便提供冶金相互作用來增加保持力。就此而言，周向凹口可被視作液態(tài)金屬軸承材料截留器。除了第一組密封件66之外，軸承套筒沈還附連到第二組密封件72上，第二組密封件72設(shè)置于軸承22的第二端64。具體而言，第二組密封件72經(jīng)由間隔件74附連到軸承套筒沈上，間隔件74分隔第二組密封件72與軸承套筒26。舉例而言，裝配螺栓可將軸承套筒沈固定到間隔件74上，且將間隔件74固定到第二組密封件72上。但是，應(yīng)當(dāng)指出的是在本發(fā)明中構(gòu)想到其它配置，諸如軸承套筒沈直接固定到第二組密封件72上的配置和類似配置。第二組密封件72 (類似于第一組密封件66)通常被配置成經(jīng)由毛細(xì)力來截留從軸承22漏出的液態(tài)金屬軸承材料。如同第一端62，第二端還包括一個或多個周向凹口 78，一個或多個凹口 78可具有可由液態(tài)金屬軸承材料濕潤的表面。雖然陽極組件12包括設(shè)置于軸承22的相對端的第一組密封件66和第二組密封件72，但應(yīng)當(dāng)指出的是液態(tài)金屬軸承材料仍可能會漏出且造成X射線管12內(nèi)的高電壓不穩(wěn)定性。舉例而言，第一組密封件66和第二組密封件72通常依靠液態(tài)金屬軸承材料的表面張力來防止由于小間隙和抗?jié)駶櫛砻嬖斐傻牡蛪盒孤?。但是，在存在壓力峰的情況下，第一周向凹口 70和第二周向凹口 78可能不足以俘獲從軸承22漏出經(jīng)過第一組密封件66和第二組密封件72的液態(tài)金屬軸承材料的總量或者可不足以俘獲霧化和/或汽化液態(tài)金屬軸承材料，或者為這兩種情況。因此，作為周向凹口 70、78的補(bǔ)充或替代，本方案還提供一個或多個環(huán)形構(gòu)件，環(huán)形構(gòu)件具有增強(qiáng)表面積的材料，增強(qiáng)表面積的材料被配置成截留所漏出的液態(tài)金屬軸承材料。截留可涉及機(jī)械截留，例如由于材料的多孔性質(zhì)，或者金屬相互作用，例如由于利用液態(tài)金屬軸承材料的增強(qiáng)表面積的材料的可濕潤性，或者為這兩種情況。具體而言，陽極組件12包括第一增強(qiáng)表面面積(ESA)圈80，第一增強(qiáng)表面面積 (ESA)圈80朝向第一端62設(shè)置，在第一組密封件66的前方(S卩，在軸承60的軸向相對端)。 第二 ESA圈82朝向第二端64設(shè)置，剛好在軸承60的軸向相對端上第二組密封件72的后方。一般而言，第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可被配置成分別截留經(jīng)過第一組密封件66 和第二組密封件72和在某些實施例中周向凹口 70、78漏出的任何液態(tài)金屬軸承材料。第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可與第一組密封件66和第二組密封件72具有大約相同大小，小于第一組密封件66和第二組密封件72，或者大于第一組密封件66和第二組密封件72。但應(yīng)當(dāng)指出的是第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可至少與它們靠近設(shè)置的周向凹口具有相同大小。如圖所示，第一 ESA圈80與周向凹口 70具有大約相同大小且第二 ESA圈82大于周向凹口 78。但應(yīng)當(dāng)指出的是也可構(gòu)想到其它大小和配置，如將關(guān)于圖2至圖5所討論的那樣。第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可為完整的圈或部分圈，且通常包括環(huán)形開口以便接納該軸桿對。第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可直接附連到軸桿M上或者可附連到陽極組件12的其它部件上。在某些實施例中，第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可壓入或配合以便基本上限制軸向運動(例如，朝向和遠(yuǎn)離第一端62和第二端64)。此外，第一 ESA圈80 和第二 ESA圈82可由在X射線管10的操作條件下穩(wěn)定的材料構(gòu)成。第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可由多種材料和多種過程形成。舉例而言，第一 ESA圈80和第二ESA圈82可包括能由液態(tài)金屬軸承材料濕潤的材料，諸如金(Au)、銀(Ag)、 銅(Cu)、鎳(Ni)和類似材料。作為替代或補(bǔ)充，第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可包括基本上不可由液態(tài)金屬軸承材料濕潤的材料，諸如石墨或類似物。應(yīng)當(dāng)指出的是基本上不可濕潤的這些材料通過提供物理屏障而操作。此外，設(shè)計根據(jù)本方案的可濕潤或不可濕潤的 ESA材料使得它們在機(jī)械上是柔順的且符合接頭?；蛘?，根據(jù)本方案的非柔順配置在固定構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間并無接觸。第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可由多種多種過程形成，如
8上文所述。一般而言，由第一 ESA圈80和第二 ESA圈82形成的增強(qiáng)表面積的材料可包括網(wǎng)格、毛絨、氈、編織材料、泡沫、壓制/燒結(jié)材料和類似材料。在某些實施例中，增強(qiáng)表面積的材料可由粉末冶金產(chǎn)生以便產(chǎn)生帶有小孔隙(例如，微孔)的材料。一般而言，第一 ESA 圈80和第二 ESA圈82可被配置成使得任何漏出的液態(tài)金屬軸承材料變得截留在增強(qiáng)表面積的材料的孔隙或纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。在其中增強(qiáng)表面積的材料包括可由液態(tài)金屬軸承材料濕潤的實施例中，第一 ESA圈80和第二 ESA圈82可認(rèn)為是漏出的液態(tài)金屬軸承材料的機(jī)械和 YiB1 ^(metallurgical sink)。圖3示出第一 ESA圈80的實施例，其中它的大小大于周向凹口 70。但應(yīng)當(dāng)指出的是雖然第一 ESA圈80并不完全覆蓋第一組密封件66，在本發(fā)明中也能構(gòu)想到這樣的實施例。在圖示實施例操作期間且在液態(tài)金屬軸承材料從軸承60漏出的情況下，液態(tài)金屬軸承材料的一部分可從第二端64(例如，從靠近軸桿M中心的區(qū)域)朝向第一端62移動。在此情形下，液態(tài)金屬軸承材料可首先遇到第一組密封件66的周向凹口 70。但是，如上文所述，漏出的液態(tài)金屬軸承材料的至少一部分可完全由第一組密封件66保留。此外，某些液體金屬軸承材料可呈霧化和/或汽化形式。有利地，第一 ESA圈80可包含充分大小的孔隙以便截留液態(tài)金屬軸承材料，即使在呈霧化/汽化形式時。如上文所述，第一 ESA圈80可為金屬棉、金屬泡沫、燒結(jié)金屬、編織金屬、多孔石墨等。此外，第一 ESA圈80可為能自側(cè)部設(shè)置于軸桿M上的部分圈，或者可為完整的環(huán)形圈，完整的環(huán)形圈具有環(huán)形開口以便穿過其中心接納軸桿24，以及其它情況。雖然第一 ESA圈80被示出為獨立于第一組密封件66，但應(yīng)指出在其它實施例中， 第一 ESA圈80可形成為第一組密封件66的部分。舉例而言，第一組密封件66可包括環(huán)形凹口 70與增強(qiáng)表面積的材料的組合。或者，第一組密封件66可具有設(shè)置于周向凹口 70之一中的第一 ESA圈80，例如在朝向第一端62設(shè)置的周向凹口處。在其它實施例中，第一ESA 圈80可固定到第一組密封件66。舉例而言，第一 ESA圈80可壓配到第一組密封件66內(nèi)， 可與第一組密封件66聯(lián)鎖，或者可栓接到第一組密封件66上?，F(xiàn)轉(zhuǎn)至圖4，示出第二 ESA圈82的實施例，其中它大約與周向凹口 78相同大小。 如所描繪的那樣，第二 ESA圈82的大小可便于完全沿著轉(zhuǎn)子18的內(nèi)面86延伸。因此，從圖4的說明可了解第二 ESA圈82可防止液態(tài)金屬軸承材料進(jìn)入到轉(zhuǎn)子18的一部分內(nèi)。舉例而言，在X射線管10操作期間，軸承套筒沈可繞軸桿M旋轉(zhuǎn)。在其中負(fù)載放置于軸承60上的實施例中，液態(tài)金屬軸承材料的一部分可從軸承區(qū)域漏出，例如在從第一端62朝向第二端64的方向上。然后，漏出的液態(tài)金屬軸承材料可行進(jìn)經(jīng)過間隔件74， 間隔件74也可為抵靠軸承套筒沈的肩部88的密封件。目前構(gòu)想到間隔件74也可有益地包括一種或多種增強(qiáng)表面積的材料。隨著液態(tài)金屬軸承材料前進(jìn)穿過陽極組件12，其然后遇到第二組密封件72。第二組密封件72，如上文所述，固定到間隔件74上。因此，穿過間隔件74與肩部88之間的界面的液態(tài)金屬軸承材料，移動穿過在間隔件74與第二組密封件 72之間的界面且繼續(xù)到周向凹口 78。并未截留于周向凹口 78內(nèi)的液態(tài)金屬軸承材料(例如，霧化和/或汽化軸承材料)然后遇到第二 ESA圈82。根據(jù)本實施例，第二 ESA圈82 (類似于第一 ESA圈80)可由可由液態(tài)金屬軸承材料濕潤或者基本上不可由液態(tài)金屬軸承材料濕潤的材料制成。作為實例，第二 ESA圈82可包括Au、Cu、Ni、石墨等。第二 ESA圈82可使用本領(lǐng)域中已知的多種方法形成，包括粉末冶金、壓制、燒結(jié)、編織、拉伸等。在某些實施例中，第二 ESA圈82是機(jī)械截留器，其中它包含可吸收液態(tài)金屬軸承材料的網(wǎng)格狀或泡沫狀結(jié)構(gòu)。另外，在第二 ESA 圈82可濕潤的實施例中，其可認(rèn)為是用于漏出的液態(tài)金屬軸承材料的機(jī)械和冶金庫。以類似于第一 ESA圈80的方式，第二 ESA圈82可獨立于或連接到其靠近設(shè)置的密封件。在圖5所示的實施例中，第二 ESA圈82被描繪為與第二組密封件72成一體。作為實例，第二ESA圈82可壓配、聯(lián)鎖或另外固定到第二組密封件72。在某些實施例中，其可關(guān)于圖5理解，第二 ESA圈82可完全替換周向凹口的一個或多個。此外，隨著液態(tài)金屬軸承材料遇到第二組密封件72，其還可遇到第二 ESA圈82。實際上，在本發(fā)明中構(gòu)想到多個增強(qiáng)表面積的材料(諸如多個圈)的使用。在某些實施例中，為了生成具有一體式增強(qiáng)表面積的材料的第二組密封件72，可對第二組密封件72的一部分進(jìn)行化學(xué)處理。對第二組密封件72的一部分的這種化學(xué)處理可生成環(huán)形或半環(huán)形構(gòu)造，其具有比第二組密封件72的體積增強(qiáng)的表面面積。在其它實施例中，第二 ESA圈82可基于周向凹口 7的一個或多個公差制成。以此方式制造第二 ESA圈 82允許根據(jù)本方案利用增強(qiáng)表面積的材料來改造現(xiàn)有陽極組件12。實際上，本方案構(gòu)想到制造第一 ESA圈80和/或第二 ESA圈82以便允許改造到現(xiàn)有X射線管內(nèi)。圖6是根據(jù)本實施例用于制造X射線管的這種方法100的過程流程圖的說明。該方法100始于形成軸承60 (圖2)，軸承60旋轉(zhuǎn)地支承陽極20 (圖1)。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(諸如圖 1至圖5的軸承套筒26)設(shè)置于軸桿(諸如圖1至圖5的軸桿24)周圍(方框102)。軸承套筒沈與軸桿M —起形成軸承60，其在本實施例中利用金屬性且在室溫下呈液態(tài)的材料 (即，液態(tài)金屬軸承材料)來潤滑。密封件，如第一密封件66與第二密封件72中的任一個或二者(圖幻，設(shè)置于軸承60的側(cè)部上以便防止液態(tài)金屬軸承材料從軸承60泄漏出來(方框104)。靠近(例如，直接抵靠)該密封件在與軸承60在軸向相對的側(cè)部上設(shè)置增強(qiáng)表面積的材料(例如，第一 ESA圈80和第二 ESA圈中的任一個或二者)(方框106)。以此方式， 提供增強(qiáng)表面積的材料以便截留從密封件漏出的任何液態(tài)金屬軸承材料。增強(qiáng)表面積的材料可直接附連到軸桿上或密封件上。舉例而言，增強(qiáng)表面積的材料可為環(huán)形或半環(huán)形結(jié)構(gòu)， 其在其中央具有環(huán)形開口。該開口允許增強(qiáng)表面積的材料繞軸桿設(shè)置以便形成密封件來防止液態(tài)金屬軸承材料的進(jìn)一步泄漏。在增強(qiáng)表面積的材料附連到密封件上的實施例中，其可包括被配置成與密封件聯(lián)鎖的一個或多個特點，或者可被制造成使得其延伸幅度接近密封件的一個或多個公差(例如，周向凹口 70、78的公差)。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明(包括最佳實施方式)，且也能使本領(lǐng)域技術(shù)人員實踐本發(fā)明(包括做出和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何合并的方法)。專利保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的這些修改和其它實例。如果其它實例具有與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言并無實質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，那么其它實例預(yù)期在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種X射線管(10)，包括固定構(gòu)件(24)；旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(18)，其被配置成在所述X射線管(10)的操作期間相對于所述固定構(gòu)件 (24)旋轉(zhuǎn)；液態(tài)金屬軸承材料，其設(shè)置于在所述固定構(gòu)件04)與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(18)之間的空間 (60)中；密封件(66，72)，其鄰近所述空間(60)設(shè)置以便密封在所述空間(60)中的所述液態(tài)金屬軸承材料；以及增強(qiáng)表面積的材料(80，82)，其設(shè)置于與所述空間(60)在軸向相對的所述密封件(66， 72)的側(cè)部上，且被配置成在所述增強(qiáng)表面積的材料(80,8 內(nèi)截留從所述密封件(66，72) 漏出的液態(tài)金屬軸承材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其特征在于包括第二密封件(66,7 和第二增強(qiáng)表面積的材料(80，82)，所述第二密封件(66,7 設(shè)置于所述空間(60)的端部，所述第二增強(qiáng)表面積的材料(80,8 設(shè)置于與所述空間(60)相對的所述第二密封件(66，72)的側(cè)部上以在所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82)內(nèi)截留從所述第二密封件(66,7 漏出的液態(tài)金屬軸承材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82) 包括環(huán)形圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82) 包括多孔材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82) 包括金屬棉、燒結(jié)金屬或金屬泡沫。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82) 包括基于石墨的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82) 固定到所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(18)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82) 固定到所述固定構(gòu)件04)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80，82) 接觸所述固定構(gòu)件04)和所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其特征在于，所述增強(qiáng)表面積的材料(80， 82)包括被選擇成用于所述液態(tài)金屬軸承材料的增強(qiáng)的可濕潤性的材料。
全文摘要
本申請涉及用于液態(tài)金屬軸承的增強(qiáng)屏障。本公開內(nèi)容針對于防止X射線管內(nèi)的高電壓不穩(wěn)定性。舉例而言，在一實施例中，提供一種X射線管。該X射線管(10)通常包括固定構(gòu)件(24)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(18)，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(18)被配置成在X射線管(10)操作期間相對于該固定構(gòu)件(24)旋轉(zhuǎn)。該X射線管(10)還包括液態(tài)金屬軸承材料，其設(shè)置于固定構(gòu)件(24)與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(26)之間的空間(60)中；密封件(66，72)，其鄰近該空間(60)設(shè)置以密封(66，72)該空間(60)中的液態(tài)金屬軸承材料；以及，增強(qiáng)表面積的材料(80，82)，其設(shè)置于與該空間(60)在軸向相對的該密封件(66，72)的一側(cè)上且被配置在增強(qiáng)表面積的材料(80，82)內(nèi)截留從密封件(66，72)漏出的液態(tài)金屬軸承材料。
文檔編號H01J35/02GK102468099SQ20111004272
公開日2012年5月23日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者A·特里斯卡里, D·R·艾倫, I·S·亨特, K·戴頓 申請人:通用電氣公司