一种液态金属轴承的制作方法

1.本实用新型涉及x射线管技术领域，特别涉及一种液态金属轴承。


背景技术：

2.x射线管包括位于高真空封闭壳体内的阴极和阳极组成，x射线管阴极的电子在高压电场作用下，高速轰击阳极靶盘，从而产生韧致辐射和特征辐射即形成x射线。在此x射线产生的过程中，只有1％的电子动能转变为x射线，而99％以上都转变为热能。在电子轰击区域内甚至可达到2600℃～2700℃的温度，所以就需要能高转速旋转的阳极组件，以此让阴极电子轰击在阳极靶盘的一个环形轨迹带上。阳极组件结构典型地由滚珠轴承支撑并在定子线包驱动下高速旋转以便分配在焦点轨迹处产生的热量。在某些高端医用x射线影像系统中，需要用到更高功率更高转速下的曝光，这对滚珠轴承提出了严格要求。
3.当前可采用液态金属轴承来代替滚珠轴承，液态金属轴承使用液态金属来替换了传统的滚珠，通过增加接触面积的量而获得的高负载能力和高热传递能力。其优点还包括低噪声运行，液态金属填充了轴承套与轴承杆之间的间隙，不存在滚珠在轴承跑道内的摩擦声以及滚珠在高速转动下的撞击声。典型地使用镓及其合金作为液态金属，因为它们倾向于在室温下呈液态并且在运行温度下具有足够低的蒸气压力以满足x射线管的严格高真空要求。但是由此，阳极靶盘的热量可以快速传递给液态金属以及轴承部件。这部分热量会引起轴承部件本身的温度升高，温度过高会引起轴承以及液态金属的膨胀导致卡轴或者液态金属泄露等故障。
4.当前液态金属轴承设计，通常将一根导油管插入轴承杆内部进行冷却，但是由于轴承杆尺寸非常狭小，绝缘油的流动方向也不受控，所以容易产生互相扰动，导致绝缘油的流速不高，散热效率不佳。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种液态金属轴承，该轴承能够冷却率高，散热效果好。
6.本实用新型通过以下技术方案实现：
7.一种液态金属轴承，包括轴承杆和轴承套，所述轴承套可旋转地套接在所述轴承杆上，所述轴承杆和轴承套之间填充有液态金属，所述轴承杆的中心处设置有流通孔，所述流通孔的中心处设置有导流管，所述流通孔和导流管之间设置有导流件。
8.进一步的，所述导流件为一体成型结构。
9.进一步的，所述导流件的内侧和所述导流管的外壁固定连接，所述导流件的外侧和所述流通孔的内壁固定连接。
10.进一步的，所述导流件包括若干个均匀分布的导流板，所述导流板共同组成辐射状。
11.进一步的，所述导流板之间形成导流槽，所述导流槽用于绝缘油的流通。
12.进一步的，所述流通孔的内壁上且对应所述导流管的下方处设置有导向块，所述导向块上表面光滑，绝缘油从所述导流管进入碰到所述内壁上的导向块时，所述导向块接触绝缘油并改变绝缘油的流动方向。
13.进一步的，所述导流管在所述内壁上的正投影覆盖所述导向块在内壁上的正投影，且所述导流管和所述导向块相互间隔。
14.进一步的，所述导向块的高度占比于所述导流管与所述内壁间隔长度的0.45-0.55，所述导向块的倾斜面与其中心轴的夹角为30-45度。
15.进一步的，所述导流管与所述内壁间隔12-18mm，所述导流件与所述内壁间隔12-18mm。
16.进一步的，所述导流管的内径为14-18mm，所述流通孔的内径为19-25mm。
17.相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
18.1、通过在流通孔和导流管之间设置导流件，导流件中的导流槽实现对绝缘油的导流，避免了绝缘油的互相扰动，较低的流动阻力从而实现绝缘油的高速流动，绝缘油沿着导流槽方向在轴承杆内流通，源源不断带走热量，从而实现高速冷却。
19.2、导流件为一体成型的结构件，包括若干个导流板，导流板之间形成用于绝缘油流通的导流槽，结构简单成本低；导流件通过与轴承杆做焊接，保证与轴承杆紧紧贴合，加工简单且不影响现有轴承结构，导流件材质可以为铜，银等高导热性金属及其合金，保证良好的导热性。
附图说明
20.图1为本实用新型一实施例的一种液态金属轴承的结构示意图；
21.图2为液态金属轴承俯视图；
22.图3为图2中的沿a-a线的剖视图。
23.1、轴承杆；2、轴承套；20、侧套；21、端盖；3、液态金属；4、流通孔；40、内壁；41、凹槽；5、导流管；50、外壁；51、进油口；6、导流件；60、内侧；61、外侧；62、导流板；63、导流槽；7、导向块；70、倾斜面；71、中心轴；72、凸部；8、螺丝。
具体实施方式
24.以下结合较佳实施例及其附图对实用新型技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.如图1至图3所示，本实用新型一实施例的一种液态金属轴承包括轴承杆1、轴承套2、液态金属3、导流管5、导流件6和导向块7，轴承套2可旋转地套接在轴承杆1上，轴承杆1和
轴承套2之间填充有液态金属3，轴承杆1的中心处设置有流通孔4，导流管5设置在流通孔4的中心处，导向块7表面光滑且设置在流通孔4的内壁40上且对应导流管5的下方处，导流件6设置在流通孔4和导流管5之间，且导流件6的内侧60和导流管5的外壁50固定连接，导流件6的外侧61和流通孔4的内壁40固定连接。
26.具体的，绝缘油从导流管5进入沿y方向进入轴承杆1的内部，当绝缘油碰到内壁40上的导向块7时，导向块7接触绝缘油并改变绝缘油的流动方向，使得绝缘油继续沿y方向从导流件6中流出。导流件6实现对绝缘油的导流，避免了绝缘油的互相扰动，提高了绝缘油的流动速率，进而提高了绝缘油对金属轴承的冷却效果。
27.轴承套2包括侧套20和端盖21，侧套20和端盖21通过螺丝8可拆卸的连接，便于后期轴承杆1的维修或更换。
28.流通孔4上设置有凹槽41，导向块7固定安装在凹槽41中，其中，流通孔4的内径d为19-25mm。
29.导流管5上设置有进油口51，其中导流管5内径c为14-18mm，且导流管5在内壁40上的正投影覆盖导向块7在内壁40上的正投影，且导流管5和导向块7相互间隔，间隔a为12-18mm。
30.导流件6为一体成型结构，包括若干个均匀分布的导流板62，导流板62共同组成辐射状，导流板62之间形成用于绝缘油的流通导流槽63，结构简单且制造成本低。导流件6通过与轴承杆1做焊接，保证与轴承杆1紧紧贴合，加工简单且不影响现有轴承结构，并且导流件6材质可以为铜，银等高导热性金属及其合金，保证良好的导热性。
31.具体的，导流件6和导向块7相互间隔，间隔b为12-18mm。导流件6中的导流槽63实现对绝缘油的导流，避免了绝缘油的互相扰动，较低的流动阻力从而实现绝缘油的高速流动，绝缘油沿着导流槽63方向在轴承杆1内流通，源源不断带走热量，从而实现速冷却。
32.导向块7上设置有凸部72，凸部72和凹槽41配接。
33.导向块7的高度占比于导流管5与内壁40间隔a长度的0.45-0.55，导向块7的倾斜面70与其中心轴71的夹角为30-45度。
34.以下，对于一种液态金属轴承的具体实施例进行说明。其中，轴承外径e为70-80mm，轴承杆1外径f为27-35mm，导流管5与内壁40间隔a为12-18mm，导流件6与内壁40间隔b为12-18mm，导流管5的内径c为14-18mm，流通孔4的内径d为19-25mm，导向块7的高度h占比于导流管5与内壁40间隔a长度的0.45-0.55。导向块7的倾斜面70与其中心轴71的夹角为30-45度。
35.当x射线管处于工作状态，阳极靶盘将热量传导给液态金属轴承，绝缘油从导流管5的进油口51进入且沿y方向进入轴承杆1的内部，当绝缘油碰到内壁40上的导向块7时，导向块7接触绝缘油并改变绝缘油的流动方向，使得绝缘油能够沿y方向且沿着导流槽63从轴承杆1中流出，导流槽63的设计使得绝缘油与轴承杆1的接触面大大增加，并且形成了一个稳定的绝缘油流动回路。导流件6实现对绝缘油的导流，避免了绝缘油的互相扰动，提高了绝缘油的流动速率，进而源源不断带走轴承处的热量，最终降低整个液态金属轴承的温度。该液态金属轴承能够提高绝缘油的流动性，冷却率高且散热效果好。
36.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通
技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。