CN100464623C - 微波管慢波电路粘接装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微波管慢波电路粘接装配新工艺，同时本发明还公开了该微波管慢波电路粘接装配新工艺中所使用的粘合剂的清洗系统。该新工艺装配的微波管慢波电路能大大提高微波管的高频特性，本发明的清洗系统不仅能彻底清洗掉粘合剂，还能充分节约清洗用溶剂，结构简单，连续运行，方便灵活，安全可靠。本发明的新工艺步骤为首先将三根陶瓷夹持杆用粘合剂以120°角定位粘接在螺旋线和芯杆组成的组合体上，然后对组合体外圆进行磨削加工，并用特定的机构装置将组合体与微波管处于过盈配合下拉入管壳，最终再将粘接的粘合剂去除。

Description

微波管慢波电路粘接装配方法

技术领域

本发明涉及一种微波管电路的装配方法，更具体地说涉及一种微波管慢波电路粘接装配新方法。

背景技术

目前，国内的微波管慢波电路装配大多采用弹性异变形夹持装配法或膨胀夹持装配法等机械方法，但此法会大大限制微波管的高频特性，从而也限制了我国中小功率微波管的制造水平。

为了提高微波管的高频特性，从而提高我国中小功率微波管的制造水平，研制一种微波管慢波电路装配的新工艺势在必行，本发明提出了一种采用粘合剂进行微波管慢波电路粘接装配的新工艺，并研制了其相关的组合件粘接夹具及粘合剂清洗系统，要求组合件粘接夹具要保证夹持杆与螺旋线均匀接触和确保夹持杆精确定位在螺旋线上。另外该装配方法要求最终必须彻底清除粘合剂，以保证微波管的正常工作，而清除粘合剂的方法除了清洗法就是燃烧法，由于微波管装置不能在氧气氛围下燃烧，所以只能改用氢烧法，实验证明氢烧法不能彻底清除粘合剂，因此采用溶剂清洗法比较理想，本发明研制出了一种粘合剂清洗系统。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题和不足，提供了一种微波管慢波电路粘接装配新方法，该新方法装配的微波管慢波电路能大大提高微波管的高频特性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的微波管慢波电路粘接装配新方法，包括以下步骤：

a)、先将三根夹持杆以120度角准确定位在装有芯杆的螺旋线上，然后涂上粘合剂粘接夹持杆与螺旋线；

b)、待粘合剂固化后，再根据尺寸需要磨削三根夹持杆，制作成夹持杆—芯杆—螺旋线组合体；

c)、将制作好的夹持杆—芯杆—螺旋线组合体与微波管处于过盈配合下垂直拉入微波管壳中；

d)、清洗掉粘接夹持杆与螺旋线的粘合剂，微波管慢波电路即装配成功。

其中步骤a)中所述的准确定位的方法如下：

①、先将夹持杆嵌入一根平直的梁上，所述的梁为带锥度角的矩形内槽结构件，上部的内槽为倒T形槽，夹持杆嵌在锥度角下方；

②、再将芯杆轴心精确定位在主定位块轴心，所述的主定位块有2个，为正六边形结构件，每个主定位块周围都均匀设有6个定位孔，两个主定位块通过6根与定位孔紧密配合的钢棒来固定，其间距取决于夹持杆的长度；

③、最后将分别嵌有夹持杆的三根横梁以120度角插入到两个主定位块中间，通过定位螺栓进入到T形槽中将三根嵌有夹持杆的梁从120度角的三个方位将夹持杆向轴心压紧。

所述的主定位块的两侧分别设置同等精度要求的轴心定位块，该轴心定位块为形状与主定位块完全相同的正六边形板材，厚度2mm，周围定位孔的分布也与主定位块相同，在该轴心定位块的中心设有一个孔，孔的大小使芯杆刚好能插入该孔；主定位块正六边形结构件采用整体线切割的方法进行一次加工，线切割装备的切削步进值为1微米，精度控制在10-4mm以内，该结构件上还有用来固定梁的三个以120度角均匀分布的定位螺栓。

本发明的实现上述清洁掉粘接夹持杆与螺旋线的粘合剂的专用清洗系统，该清洗系统为利用分离式热管使清洗介质蒸发、冷凝、再蒸发的连续循环系统，清洗夹具串联在冷凝液回流线路中；所述的清洗系统包括有排污阀、带有分离式热管的加热容器、清洗液入口、卡箍式快装法兰、压力表、放空阀、流量计、清洗夹具，带有分离式热管的加热容器上端通过蒸汽管道连接夹套冷凝器，夹套冷凝器再通过冷凝管道与清洗夹具相连接，清洗夹具再通过管道连接带有分离式热管的加热容器下端，蒸汽管道上装有压力表，夹套冷凝器进口前装有放空阀，夹套冷凝器与清洗夹具之间装有流量计，同时清洗夹具与带有分离式热管的加热容器之间也装有流量计，带有分离式热管的加热容器下部还设有排污阀，上部设有清洗液入口。

所述的清洗夹具为筒形结构，由依次相连清洗液进口仓、清洗仓和清洗液出口仓组成，进口仓内径小于清洗仓内径，进口仓出液端口内径小于进口仓内径，清洗仓两端口的内径小于清洗仓内径，出口仓内径大于清洗仓内径，清洗仓内进液端口装有密封圈，出口仓内装有芯杆挡板和微波管定位螺栓。

本发明的有益效果是：

(1)该新方法装配的微波管慢波电路能大大提高微波管的高频特性；

(2)装配方法简单方便，成品率高，组合件粘接夹具能实现夹持杆与螺旋线的均匀接触及保证夹持杆精确定位在螺旋线上；

(3)微波管装配完毕后粘合剂能被彻底的去除掉，保证微波管的正常工作，粘合剂清洗系统不仅能彻底清洗掉粘合剂，还能充分节约清洗用溶剂，结构简单，连续运行，方便灵活，安全可靠。

附图说明

图1微波管的剖面结构示意图

图2夹持杆与螺旋线配合要求示意图

图3夹持杆定位梁作用截面示意图

图4夹持杆定位梁作用示意图

图5夹持杆与螺旋线整体装配定位示意图

图6分离式热管的工作原理的示意图

图7清洗夹具水平放置的清洗系统结构示意图

图8清洗夹具垂直放置的清洗系统结构示意图

图9微波管清洗夹具结构示意图

图中各部件说明：

1.微波管管壳，2.钼质螺旋线，3.陶瓷夹持杆，4.均布载荷，5.梁，6.钨芯杆，7.六角主定位块，8.缠有钼质螺旋线的钨芯杆，9.定位孔，10.定位螺栓，11.输入热量，12.工质，13.工质蒸发成蒸汽，14蒸汽被冷凝成工质，15.输出热量，16.排污阀，17.带有分离式热管的加热容器，18.清洗液入口，19.卡箍式快装法兰，20.压力表，21.放空阀，22.夹套冷凝，23.流量计，24.清洗夹具，25.清洗液进口仓，26.进口仓出液端口，27.密封圈，28.清洗仓，29.微波管组合件，30.微波管定位螺栓，31清洗液出口仓，32.芯杆挡板，33.清洗液流动方向

具体实施方式

实施例1

本发明的微波管慢波电路粘接装配新工艺，其步骤如下：

a)、先将三根夹持杆以120度角准确定位在装有芯杆的螺旋线上，然后涂上粘合剂粘接夹持杆与螺旋线，具体为先把三根横梁涂布上脱模剂，所述的梁为带锥度角的矩形内槽结构件，上部的内槽为倒T形槽，夹持杆嵌在锥度角下方，再在横梁的沟槽里涂定位剂，再将芯杆轴心精确定位在主定位块轴心，所述的主定位块有2个，为正六边形结构件，每个主定位块周围都均匀设有6个定位孔，两个主定位块通过6根与定位孔紧密配合的钢棒来固定，其间距取决于夹持杆的长度；主定位块的两侧分别设置同等精度要求的轴心定位块，该轴心定位块为形状与主定位块完全相同的正六边形板材，厚度2mm，周围定位孔的分布也与主定位块相同，轴心设有能与芯杆紧密配合的定位孔。主定位块正六边形结构件采用整体线切割的方法进行一次加工，线切割装备的切削步进值为1微米，精度控制在10^-4mm以内，该结构件上还有用来固定梁的三个以120度角均匀分布的定位螺栓。最后将分别嵌有夹持杆的三根横梁以120度角插入到两个主定位块中间，通过定位螺栓进入到T形槽中将三根嵌有夹持杆的梁从120度角的三个方位将夹持杆向轴心压紧。接着分别安装三根夹持杆，把三根嵌有夹持杆的横梁装配到带有芯杆和螺旋线的夹具上，形成组合体，然后涂布粘合剂粘接夹持杆和螺旋线，待胶固化完全后，卸掉夹具，去除定位剂，使三根夹持杆以120°周向均布于螺旋线上，

b)、待粘合剂固化后，再根据尺寸需要磨削三根夹持杆，制作成夹持杆—芯杆—螺旋线组合体；

c)、将制作好的夹持杆—芯杆—螺旋线组合体与微波管处于过盈配合下垂直拉入微波管壳中；

d)、清洗掉粘接夹持杆与螺旋线的粘合剂，微波管慢波电路即装配成功。

微波管的装配目标如图1所示，利用陶瓷夹持杆3与微波管管壳1及钼质螺旋线2的紧密配合，实现微波管、陶瓷夹持杆3、钼质螺旋线2之间的固定；制造时，先将陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2进行准确定位，然后涂上粘合剂，陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2之间的接触要求均匀，即每根陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2每一周相交会的地方都有接触，陶瓷夹持杆3是一根截面为1.0×0.5mm的细长丝，总体刚性较小，所以必须对陶瓷夹持杆3施以均布载荷，才能使陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2的均匀接触，如图2所示，为了实现陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2之间的良好接触，将陶瓷夹持杆3安置于一根平直的梁5上，所述的梁5为带锥度角的矩形内槽结构件，上部的内槽为倒T形槽，夹持杆3嵌在锥度角下方，梁5的的结构如图3、图4所示，梁5的基材为高硬高强材料Cr12，采用线切割加工来实现梁的平直度与精度，在梁的结构设计上尽可能地增加梁的刚度，特别是在轴向上的刚度，保证夹持杆3与钼质螺旋线2的均匀接触，可通过材料的应力计算，确认设计的梁在一定的压紧力条件下，配合钼质螺旋线2的弹性变形量，从而能够保证夹持杆3与钼质螺旋线2的均匀接触。陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2之间的接触除了要求充分之外，还要求三根陶瓷夹持杆3在圆周方向上均布，因为钼质螺旋线2的外径较小，所以在进行定位时，稍有偏差，便会导致陶瓷夹持杆3的偏离钼质螺旋线2的中心面，这除了不能保证陶瓷夹持杆3的均匀分布外，最严重是会导致陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2的之间的接触不良，因此必须保证陶瓷夹持杆3的位置准确；为此本发明设计了将三根横梁整体定位的六角主定位块7，如图5所示，所述的主定位块有2个，为正六边形结构件，每个主定位块周围都均匀设有6个定位孔9，两个主定位块通过6根与定位孔9紧密配合的钢棒来固定，其间距取决于陶瓷夹持杆的长度；主定位块7采用整体线切割的方法进行一次加工，线切割装备的切削步进值为1微米，精度控制10^-4mm，通过计算和实验，确认本加工的方法能够保证夹持杆3的装配要求，主定位块7的两侧分别设置同等精度要求的轴心定位块，该轴心定位块为形状与主定位块完全相同的正六边形板材，厚度2mm，周围定位孔的分布也与主定位块相同，轴心设有能与芯杆紧密配合的定位孔。

采用陶瓷夹持杆3嵌入式刚性横梁可以解决陶瓷夹持杆3的平直度问题，但是同样地，钼质螺旋线2也必须具备除具有轴心定位要求外，其螺旋线2外圆还必须有平直度的要求，这样才能达到与夹持杆3配合的要求，在螺旋的内侧设置钨芯杆6，钨芯杆6的外圆是由精确磨削而成，直径为2.90mm，总长180mm，对于这样的芯杆，本身的刚度并不高，完全利用芯杆来保证钼质螺旋线2的外圆面平直度是很困难的；在本实施例中，在主定位块的两侧分别设置同等精度要求的轴心定位块，将钨芯杆6的轴心先进行精确定位，然后将梁从120度的三个方位将夹持杆3向轴心压紧，在轴心定位块的限制下，钨芯杆6的两端的位置固定，这时，钨芯杆6的受力情况就是一个简支梁，在支点附近的受力形变很小，所以当梁及陶瓷夹持杆3在轴心定位块附近的两端的位置比较准确，而陶瓷夹持杆3嵌入式的横梁具有较高的平直度，所以陶瓷夹持杆3的整体位置就被准确地定位；同时，陶瓷夹持杆3是从三个均布的方向向轴心压紧的，就向车床上的三爪夹具一样，将钼质螺旋线2很准确地定位在中心位置，即用陶瓷夹持杆3的平直准确的位置来限定钼质螺旋线2的位置，既保证了陶瓷夹持杆3与钼质螺旋线2的良好接触，又确保了陶瓷夹持杆3与螺旋线2之间的位置的准确性。

本发明的清洗系统利用分离式热管的设计原理来实现系统在负压下的连续运转，即将清洗装置设计成一分离式热管，利用热管的工作原理可以实现在绝压0.01Mpa条件下的系统的连续运转和清洗。分离式热管是一种高效传热元件，广泛应用于各种传热过程，它的简单工作原理是：密闭真空的系统中充入一定的工作介质，工作时，在热管的蒸发端输入热量，蒸发端的工质受热后即发生汽化，吸收了汽化潜热的工质蒸汽通过管道进入冷凝端，在这里放出热量，蒸汽凝结成液体，冷凝液通过回流管流回蒸发端，如此形成连续不断的循环，形成热量从蒸发端到冷凝端的不断传输，如图6所示；在本发明中的清洗系统，并不是为了实现热量的传输，主要是利用热管中不断循环的工质来清洗微波管组合件，即蒸发提纯后的工质在冷凝后回流，在回流的过程中流经微波管组合件，对微波管组合件上的粘合剂进行清洗。同时由于是真空系统，工质在负压下就能发生汽化，实现汽化、冷凝等连续过程，这样，在负压情况下，也能对微波管组合件进行清洗，这对一些沸点高的清洗工质及粘合剂是十分有用的。本实施例能够在绝压0.01Mpa-2Mpa的压力下实现连续的清洗。

如图7所示，本发明的清洗系统包括有排污阀16、带有分离式热管的加热容器17、清洗液入口18、卡箍式快装法兰19、压力表20、放空阀21、流量计23、清洗夹具24，带有分离式热管的加热容器17上端通过蒸汽管道连接夹套冷凝器22，夹套冷凝器22再通过冷凝管道与清洗夹具24相连接，清洗夹具24再通过管道连接带有分离式热管的加热容器17下端，蒸汽管道上装有压力表，夹套冷凝器22进口前装有放空阀，夹套冷凝器与清洗夹具之间装有流量计，同时清洗夹具与带有分离式热管的加热容器之间也装有流量计，带有分离式热管的加热容器下部还设有排污阀16，上部设有清洗液入口18。

如图9所示，依据微波管的实际结构(内腔细而长)及尺寸专门设计了一个清洗夹具24，清洗夹具为筒形结构，由依次相连清洗液进口仓25、清洗仓28和清洗液出口仓31成，进口仓25内径小于清洗仓内径28，进口仓出液端口26内径小于进口仓25内径，清洗仓两端口的内径小于清洗仓28内径，清洗液出口仓31内径大于清洗仓28内径，清洗仓28内进液端口装有密封圈，出口仓内装有芯杆挡板32和微波管定位螺栓30。该夹具保证让清洗液必须流经粘合剂存在的部位，同时又对清洗过程中组合件进行有效的定位，防止在清洗过程中清洗液的冲刷造成陶瓷夹持杆3及钼质螺旋线2的移动；清洗夹具水平串联在冷凝液回流线路中，如图7所示，根据实际清洗需要，在回流管线及清洗夹具上设置加热或冷却甚至冷冻装置，就可以有效地控制微波管所在部位的清洗温度；本实施例中，对加热量(即蒸发端输入热量)进行调节，即可实现总蒸发量的调节，在冷凝端，本实施例中的水冷却面积是可以调节的，因而通过冷却面积的调节，可以调节冷凝端的输出热量，保证蒸发的工质蒸汽能够全部冷却，从而实现了清洗液量的调节。在本实施例的液体回流回路中，还设置了转子流量计和液位计，可以对清洗液的流量进行精确计量，加强了对清洗过程的表征。

本实施例在运行时带压力，在设计和制造过程中按压力容器的要求进行，在制造后按要求进行压力试验及气密性试验，系统中装有压力表、安全防爆膜及紧急放空口等，确保在试验过程及清洗过程中的安全运行。

本实施例采用内置式加热结构，在蒸发端的加热采用内插入加热元件，加热速度快，效率高，安全性好，热惯性小，对加热过程可以进行快速有效的控制，结构布置简洁。

本实施例连接部位采用卡箍式快装法兰，可以方便清洗夹具的装卸，更换所清洗的微波管组合件十分方便。

利用本实施例清洗粘接装配微波管用粘合剂的工艺条件为：清洗溶剂为丁酮，清洗温度为80℃左右，压力为0.2公斤左右，清洗剂流过试件的流量为3.5L/h，清洗时间为1小时，注意清洗升温过程中一定要排出不冷凝气。

实施例2

方法及工艺同实施例1，不同的是如图8所示清洗夹具24垂直放置，在垂直放置时，清洗液的流动方向为垂直向下，液体冲洗方向与重力方向一致，冲洗效果较好，但是微波管内蕊组件所受的冲刷力的方向也与重力方向一致，在冲洗的过程中，有可能将内蕊冲离装配位置，造成冲洗报废；而水平位置的冲洗，液体冲洗方向与重力方向相垂直，冲洗效果要比垂直位置的差一些，但微波管内蕊组件所受的冲刷力与重力方向相垂直，相对不易冲离装配位置。这两种方式可根据需要方便地进行切换。

Claims (1)

1.一种微波管慢波电路粘接装配新方法，其特征在于包括以下步骤：

a)、先将三根夹持杆以120度角准确定位在装有芯杆的螺旋线上，然后涂上粘合剂粘接夹持杆与螺旋线，其准确定位的方法如下：

①、先将夹持杆嵌入一根平直的梁上，所述的梁为带锥度角的矩形内槽结构件，上部的内槽为倒T形槽，夹持杆嵌在锥度角下方；

②、再将芯杆轴心精确定位在主定位块轴心，所述的主定位块有2个，为正六边形结构件，每个主定位块周围都均匀设有6个定位孔，两个主定位块通过6根与定位孔紧密配合的钢棒来固定，其间距取决于夹持杆的长度，其中所述的主定位块正六边形结构件采用整体线切割的方法进行一次加工，线切割装备的切削步进值为1微米，精度控制在10^-4mm以内，该结构件上还有用来固定梁的三个以120度角均匀分布的定位螺栓，在主定位块的两侧分别设置同等精度要求的轴心定位块，该轴心定位块为形状与主定位块完全相同的正六边形板材，厚度2mm，周围定位孔的分布也与主定位块相同，在该轴心定位块的中心设有一个孔，孔的大小使芯杆刚好能插入该孔；

③、最后将分别嵌有夹持杆的三根横梁以120度角插入到两个主定位块中间，通过定位螺栓进入到T形槽中将三根嵌有夹持杆的梁从120度角的三个方位将夹持杆向轴心压紧；

b)、待粘合剂固化后，再根据尺寸需要磨削三根夹持杆，制作成夹持杆—芯杆—螺旋线组合体；

c)、将制作好的夹持杆—芯杆—螺旋线组合体与微波管处于过盈配合下垂直拉入微波管壳中；

d)、清洗掉粘接夹持杆与螺旋线的粘合剂，微波管慢波电路即装配成功。

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