CN101740296B - 一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，涉及微波技术，其漂移段包括漂移段上壁与漂移段下壁，漂移段上、下壁上，轴向设有贯通的方形长槽，上、下壁上的方形长槽相对轴向平行固接，使两方形长槽相互间构成一通孔；在漂移段左右两侧各设一Π形侧板，两Π形侧板的开口向外，其外中轴线分别与漂移段左右两侧正交固接，构成漂移段主体；漂移段主体两侧Π形侧板的开口与侧冷水盖板内侧固接，侧冷水盖板与侧板间形成水路，侧冷水盖板外侧面垂直固接有两水嘴；在侧冷水盖板与侧板形成的水路两端，各设有一水路端盖，将水路两端口密封固接。本发明解决了W波段带状电子注的冷却问题，工作时，管壁温度最高60℃，满足实际工程需要。

Description

一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构
技术领域
本发明涉及微波技术领域，特别涉及高功率微波元器件，是一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构。
背景技术
新型带状注速调管在高频段获得高功率微波输出潜力巨大，且具有工作电压低、增益和效率高、体积小、重量轻和结构紧凑等特点，有望成为未来高能加速器和对撞机、超远程雷达和轻型高功率微波武器所急需的核心器件。带状注速调管是高功率微波器件，需要采用水冷装置进行冷却。W波段带状注速调管的管壁很薄，磁钢又是紧贴在管壁上。若在上下两个宽边表面放置水路，结构会过于复杂，焊接也非常困难，而且电子注通道容易变形。
发明内容
本发明提供了一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，解决高频段带状注速调管的冷却问题。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，包括漂移段主体、水路端盖、侧冷水盖板和水嘴；其特征在于，
漂移段包括漂移段上壁与漂移段下壁，漂移段上、下壁上，轴向设有贯通的方形长槽，上、下壁上的方形长槽相对轴向平行固接，使两方形长槽相互间构成一通孔；在漂移段左右两侧各设一Π形侧板，两Π形侧板的开口向外，其外中轴线分别与漂移段左右两侧正交固接，构成漂移段主体；
漂移段主体两侧Π形侧板的开口与侧冷水盖板内侧固接，侧冷水盖板与侧板间形成水路，侧冷水盖板外侧面垂直固接有两水嘴；在侧冷水盖板与侧板形成的水路两端，各设有一水路端盖，将水路两端口密封固接。
所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其所述上、下壁间的通孔，截面为长15mm×宽0.8mm。
所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其所述固接，为焊接，是以金铜焊料或银铜焊料焊接。
所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其所述侧冷水盖板、水嘴为不锈钢材料制成。
所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其所述水路端盖，其一侧面有凸台，凸台与水路内腔相适配，在封接端口时，凸台向内。
本发明的一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，把冷却水路放在漂移通道的侧面，形成侧面冷却的漂移段结构，解决了W波段带状电子注的冷却问题，工作时，本发明的管壁温度最高只有约60℃，满足实际工程的需要。
附图说明
图1是本发明的一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构的立体结构图；
图2是漂移段主体三维结构图；
图3是侧冷水盖板与水嘴构成的侧冷水盖板不锈钢结构的三维结构图；
图4是水路端盖的三维结构图；
图5是漂移段主体的结构示意图；其中，图5A是漂移段主体的正视图，图5B是漂移段主体的俯视图；
图6是侧冷水盖板不锈钢结构示意图，其中，图6A是侧冷水盖板不锈钢结构的正视图，图6B是侧冷水盖板不锈钢结构的剖视图；
图7是水路端盖的结构示意图，其中：
图7A是水路端盖的侧视图；
图7B是水路端盖的正视图。
具体实施方式
为了帮助更好地理解本发明，下面将参考附图举例描述本发明的具体实施方案。
本发明的一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构如图1所示，它由以下几部分组成：为漂移段主体、水路端盖3、侧冷水盖板4和水嘴5。
漂移段包括漂移段上壁1与漂移段下壁2，漂移段上下壁1、2上轴向设有贯通的方形长槽，将上下壁1、2上的方形长槽相对轴向平行固接，使两方形长槽相互间构成一通孔。在漂移段左右两侧各设一Π形侧板6，两Π形侧板6的开口向外，其外中轴线分别与漂移段左右两侧正交固接，构成漂移段主体(参见图2、图5)。漂移段主体两侧Π形侧板6的开口与侧冷水盖板4内侧固接，侧冷水盖板4与侧板6间形成水路，侧冷水盖板4外侧面垂直固接有两水嘴5。侧冷水盖板4和水嘴5构成侧冷水盖板不锈钢结构(参见图3、图6)。在侧冷水盖板4与侧板6形成的水路两端，各设有一水路端盖3，水路端盖3共四个，将水路两端口密封固接。见图4、图7所示，水路端盖3的一侧面有凸台，凸台与水路内腔相适配，在封接端口时，凸台向内。
因为漂移段主体中心的通孔是长15mm×宽0.8mm的方孔，其纵长100多毫米，不能通过直接打孔来获得。漂移段的制造方法是：把一段Φ60mm×112mm的棒料在直径上沿纵向用电火花切开成两半，成半径为30mm×112mm截面为半圆的两段棒料，于其中一段的平面上，在中心轴线上，和与中心轴线两侧相距20mm处切出三个长112mm、宽2mm、深0.4mm的槽，作为后面进行线切割的预孔。把开槽的半圆棒料和未开槽的半圆棒料的半圆直径构成的平面相对并拢，用金铜焊料沿四周接缝焊接起来，使成一整体，相当于在一棒料中开了三个方形通孔。再采用线切割技术沿中心的方形孔切出内部长15mm×宽0.8mm的孔，沿距中心轴两侧20mm的两方形孔切出含侧板6的漂移段主体外形结构(参见图2、图5A)。
侧冷水盖板4为厚2.5mm、宽23.4mm的不锈钢材料，它和水嘴5通过氩弧焊连接起来。这样薄的不锈钢很容易变形，消除变形的方法是先把不锈钢材料加工成宽23.4mm、厚约10mm的尺寸。打孔焊接水嘴5，然后退火消除应力，采用线切割加工成侧冷水盖板4厚2.5mm的结构，进行电镀和烧镍。最后，把漂移段主体、侧冷水盖板不锈钢结构和水路端盖3之间用银铜焊料焊接起来，成成品。
我们采用三维有限元软件ANSYS对束流通道进行了模拟分析。在束流通道，由于电子注聚焦的原因，可能会有大量的电子打在管壁上，造成漂移段的发热甚至会烧坏管子。针对W波段带状注速调管，峰值功率为320kW，占空比为0.2％，假设电子的直流通过率只有35％，则管体截获的功率约为400W。采用在束流通道的窄边加水路进行侧面冷却，考虑到结构和载荷的对称性，只需要仿真1/2的结构，为本发明一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构的一半横剖面温度分布示意图。考虑电子束打在束流通道上面引起的热流载荷以及水路冷却的对流边界条件，仿真得到管壁的温度最高只有约60℃，满足实际工程的需要。

Claims (5)

1.一种带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，包括漂移段主体、水路端盖、侧冷水盖板和水嘴；其特征在于，
漂移段包括漂移段上壁与漂移段下壁，漂移段上、下壁上，轴向设有贯通的方形长槽，上、下壁上的方形长槽相对轴向平行固接，使两方形长槽相互间构成一通孔；在漂移段左右两侧各设一п形侧板，两п形侧板的开口向外，其外中轴线分别与漂移段左右两侧正交固接，构成漂移段主体；
漂移段主体两侧п形侧板的开口与侧冷水盖板内侧固接，侧冷水盖板与侧板间形成水路，侧冷水盖板外侧面垂直固接有两水嘴；在侧冷水盖板与侧板形成的水路两端，各设有一水路端盖，将水路两端口密封固接。
2.如权利要求1所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其特征在于，所述上、下壁间的通孔，截面为长15mm×宽0.8mm。
3.如权利要求1所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其特征在于，所述固接，为焊接，是以金铜焊料或银铜焊料焊接。
4.如权利要求1所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其特征在于，所述侧冷水盖板、水嘴为不锈钢材料制成。
5.如权利要求1所述的带状注速调管漂移段的侧面冷却结构，其特征在于，所述水路端盖，其一侧面有凸台，凸台与水路内腔相适配，在封接端口时，凸台向内。
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