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公開番号2025010559
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-22
出願番号2024091903
出願日2024-06-06
発明の名称液体金属ベアリングアセンブリのシステムおよび方法
出願人ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー
代理人個人,個人,個人
主分類F16C 33/12 20060101AFI20250115BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】液体金属ベアリングアセンブリのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】液体金属ベアリングアセンブリ(300)は、液体金属リザーバ(312)をスリーブ(302)とシャフト(304)との間の隙間(316)に流体的に結合する流路(314)を含み、流路は、第1の角度で傾斜した第1の部分(314a)と、第2の角度で傾斜した第2の部分(314b)とを含み、第1の角度は第2の角度とは異なり、湾曲移行部(458)が第1の部分と第2の部分との間に配置されている。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
液体金属ベアリングであって、
液体金属リザーバをスリーブとシャフトの間の隙間に流体連通させる流路を含み、
前記流路は、第１の角度で傾斜した第１の部分と、第２の角度で傾斜した第２の部分とを有し、前記第１の角度は、前記第２の角度とは異なる、液体金属ベアリング。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１の部分が第１の長さを有し、前記第２の部分が前記第１の長さとは異なる第２の長さを有する、請求項１に記載の液体金属ベアリング。
【請求項３】
前記液体金属リザーバが第１の容積を有し、前記隙間が前記第１の容積以上の第２の容積を有する、請求項１に記載の液体金属ベアリング。
【請求項４】
前記液体金属リザーバに開口する第１の端部とプラグが設けられる第２の端部とを有する充填ポートをさらに含む、請求項１に記載の液体金属ベアリング。
【請求項５】
前記シャフトの内面によって半径方向に取り囲まれている前記スリーブの第１の領域は、第１の表面仕上げを有し、前記シャフトの内面によって半径方向に取り囲まれていない前記スリーブの第２の領域は、前記第１の表面仕上げとは異なる第２の表面仕上げを有する、請求項１記載の液体金属ベアリング。
【請求項６】
前記シャフトのフランジと前記スリーブの相補的な部分とのインターフェースに設けられたピン止め特徴部をさらに備え、前記ピン止め特徴部は、前記スリーブと前記シャフトとの間に形成された膨張チャンバから前記隙間を分離する、請求項１に記載の液体金属ベアリング。
【請求項７】
前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置された湾曲移行部をさらに含む、請求項１に記載の液体金属ベアリング。
【請求項８】
前記隙間は、前記第１の角度及び前記第２の角度とは異なる第３の角度を有する、請求項１に記載の液体金属ベアリング。
【請求項９】
前記隙間によって前記液体金属リザーバに流体的に結合された湿潤リザーバをさらに含み、前記湿潤リザーバが、ピン止め特徴部によって膨張チャンバから流体的に分離される、請求項１に記載の液体金属ベアリング。
【請求項１０】
Ｘ線源であって、
カソードアセンブリと、
アノードを備えるアノードアセンブリと、を含み、
前記アノードは、ベアリングアセンブリによって回転するように支持され、
前記ベアリングアセンブリは、回転部材の中に静止部材が配置された前記回転部材により形成され、
前記ベアリングアセンブリは、液体金属リザーバを前記回転部材と前記静止部材との間の間隙に流体的に結合する流路と、前記間隙を気体リザーバから分離する前記静止部材から環状に延びる特徴部とを含む、Ｘ線源。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題の実施形態は、液体金属ベアリングアセンブリを有するシステム、および液体金属ベアリングアセンブリを組み立てる方法に関する。
続きを表示（約 4,800 文字）【背景技術】
【０００２】
液体金属ベアリング（Liquid metal bearings）は、ローラーベアリング（roller bearings：ころ軸受）に比べて寿命が長く、熱負荷をより効果的に管理できるため、様々な使用環境で使用されている。例えば、ある種のＸ線源やＸ線管は、その耐久性と熱力学的特性の少なくとも一部により、液体金属ベアリングを利用している。しかし、非対称な液体金属分布や、ベアリングの液体金属インターフェース（bearing’s liquid metal interface）でのガス形成がベアリング内で発生する可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態では、液体金属ベアリングアセンブリが提供され、液体金属リザーバをスリーブとシャフトとの間の間隙に流体結合する流路と、第１の角度で傾斜した第１の部分と第２の角度で傾斜した第２の部分とを有し、第１の角度が第２の角度と異なり、湾曲移行部が第１の部分と第２の部分との間に配置される流路と、を備える。
【０００４】
本明細書の上記の利点および他の利点、ならびに特徴は、単独で、または添付の図面と関連して考慮した場合、以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。上記の要約は、詳細な説明にさらに記載される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されることを理解されたい。これは、特許請求される主題の重要な特徴または必須の特徴を特定することを意図するものではなく、その範囲は、詳細な説明に続く特許請求の範囲によって独自に定義される。さらに、特許請求される主題は、上記または本開示のいずれかの部分で指摘された欠点を解決する実施態様に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本開示は、添付図面を参照しながら、以下の非限定的な実施形態の説明を読むことにより、より良く理解されるであろう。
実施形態による例示的なＸ線撮像システムのブロック概略図である。
実施形態によるＸ線源の一部を示す絵画図である。
実施形態による液体金属ベアリングアセンブリを示す。
図４Ａは、液体金属リザーバを含む、図３に示す液体金属ベアリングアセンブリの一部分の詳細図である。
図３および図４Ａに示す液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの第１の実施形態を示す。
実施形態による液体金属ベアリングアセンブリの別のシャフトを示す。
実施形態による液体金属ベアリングアセンブリの別のシャフトを示す。
液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの追加実施形態を示す。
実施形態による、ピン止め特徴部を含む、図３に示す液体金属ベアリングアセンブリの一部分の詳細図である。
図９Ａと図９Ｂは、実施形態による、図３に示す液体金属ベアリングアセ実施形態による液体金属ベアリングアセンブリのスリーブの第２の実施形態を示す。
実施形態による液体金属ベアリングアセンブリのスリーブの第２の実施形態を示す。
図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、実施形態による液体金属ベアリングアセンブリの追加実施形態を示す。
実施形態による、スリーブへのシャフトの挿入を含む液体金属ベアリングアセンブリの様々な図を示す。
実施形態による、液体金属ベアリングアセンブリの例示的な組み立て方法である。
液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの追加実施形態を示す。
液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの追加実施形態を示す。
液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの追加実施形態を示す。
液体金属ベアリングアセンブリの追加実施形態を示す。
液体金属ベアリングアセンブリのピン止め特徴部の追加例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下の説明は、システム（例えば、Ｘ線撮像システム）及びそこに配備される液体金属ベアリングアセンブリの様々な実施形態に関する。液体金属ベアリングは、システムにおいて所望のレベルの液体金属充填精度（liquid metal filling precision）を達成することを可能にする。液体金属中に浮遊するガスが減少し、場合によっては、ベアリングインターフェースにおける液体金属の分布がより均一になることが、液体金属充填精度の所産（outcome：結果）であると考えられる。その結果、摩擦係数の低減が達成され、ベアリングの耐久性と寿命が向上する。
【０００７】
開示された液体金属ベアリングアセンブリは、シャフトと、その間に隙間を有するスリーブとを含み、毛細管現象を利用して、ガリウムのような液体金属を隙間に導入することができる。本開示は、良好な毛管濡れ性と液体金属の保持を促進することにより、液体金属ベアリングの製造に関する現在の課題に対処する。これは、ガリウムリザーバから隙間への漸進的な移行（gradual transition：緩やかな移行／漸次移行、例えば、鋭い面取りのない移行：sharp chamfer transitions）を導入することによって達成される。緩やかな移行は、シャフトとスリーブの位置合わせの難しさを軽減し、組立工程でのセルフアライメント（self-alignment：自己整合）を可能にし、それによって歩留まりを向上させ、製造時の容量制約を軽減する。別の例として、シャフトとスリーブの構成は、ガリウムを汚染し、ガリウムの潤滑能力を阻害する可能性のある、組立時に使用される潤滑剤への依存を減らすことができる。さらに、スラストベアリングの外表面には、液体ガリウムとの完全な濡れを促進（encourage full wetting）するために滑らかな移行部が使用されている。戦略的に配置されたピン止め特徴部（strategically placed pinning feature：戦略的に位置付けれたピン留め特徴）により、ジャーナル表面の外側でベアリング内の下部回転シールやリザーバに好ましくない形で流れるガリウムの量を減らすことができる。このようにして、隙間内の毛細管力がガリウムを隙間に保持する。
【０００８】
Ｘ線撮像システムは、図１に示され、Ｘ線を発生するように構成されたＸ線源（Ｘ線管など）と、Ｘ線コントローラとを含む。Ｘ線源の一実施形態が図２に示されており、Ｘ線源は、アノード回転を提供（provide anode rotation）するために液体金属ベアリングと共に構成されている。図３は、液体金属ベアリングアセンブリの第１の実施形態を示し、図４Ａは、液体金属リザーバを液体金属ベアリングアセンブリの間隙に流体結合する流路の詳細図を示す。図４Ｂは、図４Ａの流路を形成する角度の付いた表面を含む、液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの詳細図である。図５は、液体金属ベアリングアセンブリの別のシャフトの詳細図である。図６は、図５に示されるシャフトとは異なる、液体金属ベアリングアセンブリの別のシャフトの詳細図である。図７は、液体金属ベアリングアセンブリの寸法範囲内で異なる角度の表面を有する液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの追加的な実施形態を示す。図８は、ピン止め特徴部を含む、図３の液体金属ベアリングアセンブリの断面の詳細図である。図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、図３の液体金属ベアリングのスリーブの第１図および第２図を示す。スリーブの追加構成は、図１０に示されている。図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、液体金属ベアリングアセンブリの追加の実施形態を示す。図１２は、スリーブへのシャフト挿入を含む液体金属ベアリングアセンブリの組立例を示す。図１３は、液体金属ベアリングアセンブリを含むシステムの操作方法を示す図である。図１４、図１５、および図１６は、液体金属ベアリングアセンブリのシャフトの追加の実施形態を示し、各実施形態は、液体金属ベアリングアセンブリの寸法範囲内で異なる角度の表面を有する。図１７は、液体金属ベアリングアセンブリの別の実施例を示す。この例では、充填ポート、液体金属リザーバを形成するアングル、および隙間への入り口が液体金属ベアリングのシール側にあり、ピン止め特徴部がスリーブを有するシャフトの反対側の端部にあるように、流路およびピン止め特徴部は、反対の向きであってもよい。図１８は、液体金属ベアリングアセンブリのピン止め特徴部の追加例を示す。
【０００９】
図２～図１０、図１２、および図１４～図１６は縮尺通りに描かれているが、他の相対寸法を用いてもよい。図２～図１０、図１２、および図１４～図１８は、様々な構成要素の相対的な位置関係を有する例示的な構成を示す。互いに直接接触して示されている場合、または直接結合して示されている場合、そのような要素は、少なくとも一例において、それぞれ直接接触している、または直接結合していると呼ぶことができる。同様に、互いに連続または隣接して示されている要素は、少なくとも一例において、それぞれ連続または隣接していてもよい。一例として、互いに面接触して敷設された構成要素は、面接触していると称されてもよい。別の例として、少なくとも一例において、互いに離間して配置され、その間に空間のみが存在し、他の構成要素が存在しない要素は、そのように呼ばれることがある。さらに別の例として、互いの上／下、互いの反対側、または互いの左／右に示された要素は、互いに対してそのように呼ばれることがある。さらに、図に示すように、少なくとも１つの例において、最上部の要素または要素の点は、構成要素の「上部：top」と呼ばれることがあり、最下部の要素または要素の点は、構成要素の「底部：bottom」と呼ばれることがある。本明細書で使用されるように、頂／底、上／下、上方／下方（top/bottom, upper/lower, above/below）は、図の垂直軸に対する相対的なものであり、図の要素の互いに対する位置関係を表すために使用される場合がある。このように、他の要素の上に示されている要素は、一例では、他の要素の垂直方向の上に配置されている。さらに別の例として、図内に描かれている要素の形状は、それらの形状（例えば、円形である、直線である、平面である、湾曲している、丸みを帯びている、面取りされている、角度が付けられているなど：circular, straight, planar, curved, rounded, chamfered, angled, or the like）を有すると称される場合がある。さらに、互いに交差するように示された要素は、少なくとも一例において、交差する要素または互いに交差する要素と称されることがある。さらに、別の要素内に示されている要素や、別の要素の外側に示されている要素は、一例としてそのように呼ばれることがある。
【００１０】
液体金属ベアリングアセンブリは、固定部品と回転部品の間に配置された液体金属インターフェースを含む。回転部品は、液体金属を含むように設計され、液体金属インターフェースから半径方向内側に配置された液体金属リザーバを含む。回転部品はさらに、液体金属リザーバと液体金属インターフェースとの間に延びる液体金属通路を含む。回転部品は、液体金属通路内に濡れ防止面を含むことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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