[实用新型]一种阳极波纹陶瓷结构的空心轴承式X射线管

说明书

一种阳极波纹陶瓷结构的空心轴承式X射线管，属于医用探测及射线计量检测技术领域，包括空心轴套、轴杆、第一轴承外圈、轴承中间环、第二轴承外圈和阳极波纹陶瓷，所述空心轴套的中间设有空腔一，所述轴杆置于空腔一内，所述阳极波纹陶瓷套设在空心轴套的外部，并且阳极波纹陶瓷的右端部与空心轴套的右端部连接，所述阳极波纹陶瓷的外壁上设有陶瓷波纹。空心轴套设计，冷却油可直接冷却到轴套内部，并且靶盘的热量较少地传导至轴杆，再传导至轴套，通过冷却油将热量带走，可提高轴承的可靠性；阳极波纹陶瓷设计，转子铜套的热量可辐射至阳极波纹陶瓷上，再通过阳极波纹陶瓷传导至冷却油中。

技术领域

本实用新型属于医用探测及射线计量检测技术领域，具体地，涉及一种阳极波纹陶瓷结构的空心轴承式X射线管。

背景技术

X射线管主要用于X射线机、CT机等医疗设备上，在施加外部高压作用下，产生X射线，供医生对患者进行诊断或治疗。

X射线管产生X射线的机理大致如下： X射线管的灯丝 （阴极）在加热状态下，自由电子逸出灯丝表面，形成电子云。在X射线管阴极、阳极间施加高电压情况下（一般为40~150千伏），灯丝处的电子高速飞向靶盘（阳极），撞击阳极靶盘后产生X射线，并通过射线窗口输出有效X射线。如前述，在此能量转化过程中，只有1%的电子动能转化为X射线，剩余99%的动能转化为热能，通过热辐射或热传导，传至X射线管外，由X射线管管套和X射线管散热器带走。具体来说，包括：（1）靶盘的热量（占总热量的90%）一部分辐射到X射线管中部的金属壳上，另一部分透过两端玻壳或其他材料辐射到X射线管外，最后一部分通过转子铜套带走。其中辐射到金属壳的热量最大约占60%，透过玻璃辐射的热量约20%，通过转子铜套带走的热量约20%。（2）阴极的热量（占总热量10%）通过阴极玻璃和金属壳带走。

在使用过程中，X射线管只有1%的能量转化为X射线，其余99%转化为热能，必须进行快速散热。因此，X射线管的热量管理是影响其可靠性及寿命的关键因素之一。

如图4所示，在现有技术方案下，由于靶盘的在工作时温度可达到1000度以上，热量传导至滚珠轴承轴杆的温度有500度以上，而轴杆只能通过轴套传热至绝缘油中，导致散热效率很低。

现有技术中，X射线管的在散热过程中具有如下缺点：

1、阳极热容量受限；

2、对轴承材料要求高；

3、轴承寿命受限；

4、靶盘高速旋转过程中，发生固定位置偏移和脱落风险高。

导致以上结论的原因如下：

1、现有X射线管设计中，高压发生器阳极通过滚珠轴承上的螺纹和靶盘连接，该结构限制了滚珠轴承的散热效率；同时，靶盘工作时可达到1100度的高温，热量通过钼杆传导至铁座，再到轴杆，然后再由滚珠传导至轴承外圈，外圈传导至轴套，被绝缘油带走。由此可见，热传导散热的路径非常长。而以上约束条件，导致阳极热容量只能做到3.5MHU及以下，不适合5MHU及以上大热容量的X射线管；

2、现有X射线管设计中，靶盘的热量传导至轴杆，但轴杆允许的最高工作温度不高于550度，所以制造轴杆法兰盘一般采用热传导率极低的材料，故而轴承制造成本很高；

3、由于轴杆长期工作在500度左右，这就要求轴承外圈的工作温度不能低于350度（注：该种向心推力结构轴承内外温差不允许超过150度，否则轴承内外滚道易变形导致卡轴），而往往轴承外圈的温度只能满足最基本温度要求（维持在350°左右），导致轴承寿命下降；