CN105470072B - 一种用于行波管放大器的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于行波管放大器的冷却装置，其包括：内部均设置有冷却液流道的第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板，第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板中的冷却液流道依次连通以使得冷却液能依次流经第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板，第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板依次用于冷却放大器高压电源、PFC电源和行波管。由此解决了风冷冷却方式中，冷却速度慢，冷却降温少导致的行波管放大器运行不稳定、元器件热损坏和系统使用寿命降低的问题。

Description

一种用于行波管放大器的冷却装置

技术领域

本发明涉及一种冷却技术，特别是涉及一种用于行波管放大器的冷却装置。

背景技术

Ku频段行波管放大器是广泛应用于广播电视卫星传输领域的一种信号放大装置,其内部装有连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。因此在行波管放大器工作时,会产生大量的热量,热量如不能及时排出,会严重影响行波管放大器的正常工作和使用寿命。

行波管的正常工作温度一般在55℃以下，其外壳温度也应低于85℃。Ku频段行波管放大器现行的冷却方式为强迫式风冷冷却，而采用此种方式冷却行波管放大器在常温、常压环境中行波管外壳温度都已超过85℃，在高温、低压环境中行波管外壳温度超过100℃。

风冷冷却的方式主要有以下问题：第一，冷却速度较慢，会导致短时间内行波管放大器局部温度升高过快，影响其运行稳定性。第二，冷却带走的热量少，长时间运行，温度居高不下，造成元件热损坏。第三，行波管PFC(Power Factor Corrector)电源和高压电源装置的位置互相邻近，风冷方式很难将其内部温度下降，冷却效果不佳，严重影响行波管放大器使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何对行波管放大器进行高效冷却。

针对上述技术问题，本发明提出了一种用于行波管放大器的冷却装置，其包括：内部均设置有冷却液流道的第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板，第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板中的冷却液流道依次连通以使得冷却液能依次流经第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板，所述第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板依次用于冷却高压电源、PFC电源(即功率校正电源)和行波管。

由于第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板依次用于冷却放大器高压电源、放大器PFC电源和行波管，而冷却放大器高压电源、PFC电源和行波管的工作温度依次升高，冷却液从第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板依次流过使得对放大器高压电源、PFC电源和行波管整体起到很好的降温效果。

在一个具体的实施例中，第一冷却板、第二冷却板、第三冷却板中的至少一块冷却板的冷却液流道包括两条相互平行的且位于与对应于流道的冷却板的板面平行的直流道以及将两条直流道相互靠近的一端连接起来的连接通道。在冷却板内部形成弯折的冷却液流道，冷却液在冷却板内部停留的时间更长，有利于冷却液充分将冷却板的热量带走，提高散热效率。

在一个具体的实施例中，第一冷却板、第二冷却板、第三冷却板中的至少一块冷却板的流道包括至少三条相互平行的且位于与对应于流道的冷却板的板面平行的直流道以及至少两条连接通道，直流道包括前端和后端，多条直流道的前端朝向同一方向，位于最外侧的两条直流道之间的每条直流道的前端和后端分别与一条与其相邻的直流道的前端和另一条与其相邻的直流道的后端通过连接通道相连。在冷却板内部形成弯折的冷却液流道，冷却液在冷却板内部停留的时间更长，有利于冷却液充分将板体的热量带走，提高散热效率。

在一个具体的实施例中，连接通道背离直流道的内壁为向背离直流道方向突出的拱形壁。拱形的连接通道，减少冷却液在转弯时的阻力，有利于冷却液的更顺畅地流动。

在一个具体的实施例中，直流道的横截面的形状为延伸方向与板面平行的条形。直流道具有条形的横截面，可增大冷却液与冷却板的本体之间的热交换面积，提高热交换的效率。

在一个具体的实施例中，冷却板包括板状的本体以及设置在本体一端的导流块，直流道贯穿本体，直流道的一端延伸到导流块，导流块靠近本体的一侧向内凹陷形成连接通道。本体中的直流道容易被钻出，而导流块内的连接通道容易被钻出或铣出，由本体和导流块拼接而成的冷却板中的弯折的流道更容易被加工出来。

在一个具体的实施例中，本体为长方体结构，直流道的延伸方向与本体的延伸方向平行。长方体的结构，面积最大的一个侧面与需要降温的部件紧贴，增大降温的面积，提高降温效率。

在一个具体的实施例中，冷却装置还包括入口接通于第三冷却板中的冷却液流道的安全阀以及接通于安全阀的出口的储液罐，当第三冷却板的冷却液流道内的压强大于额定值时，安全阀打开。安全阀的设置，保证了冷却流道压强的稳定，增大了系统运行的稳定性，延长了装置的使用寿命。

在一个具体的实施例中，第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板的板面相互平行。这样，高压电源、PFC电源和行波管和冷却装置排布更紧凑，所占空间更小。

在一个具体的实施例中，冷却装置还包括设置在第三冷却板用于抵靠行波管一侧的温度传感器。这样，便于技术人员实时监控冷却液的最高温度。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1显示了本发明的一种实施例中的冷却装置的立体示意图；

图2显示了图1中的第一冷却板的全剖视示意图；

图3显示了图1中的第二冷却板的全剖视示意图；

图4显示了图1中的第三冷却板的全剖视示意图；

图5显示了图1中的冷却装置与行波管放大器的装配图；

图6显示了图2中的第一导流块的俯视示意图；

图7显示了图2中的第一导流块的主视示意图；

图8显示了图2中的第一导流块的侧视示意图；

图9显示了图2中第五导流块、安全阀和储液罐之间的装配示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，用于行波管放大器的冷却装置10包括第一冷却板1、第二冷却板2和第三冷却板3。第一冷却板1、第二冷却板2和第三冷却板3中设置有流道，并且第一冷却板1、第二冷却板2和第三冷却板3中的流道通过外部管路依次连通。

如图2所示，第一冷却板1包括第一本体12和第一导流块13。第一本体12为大致的板状结构。第一导流块13为大致的直六面体结构。第一导流块的外轮廓为大致的立方体结构。第一导流块13设置在第一本体12的一端。第一冷却板1内设置有用于通过冷却液的第一冷却液流道11。第一冷却板1的第一本体12的一个板面抵接于冷却高压电源。当冷却液流经第一冷却板1时，带走高压电源散发出的热量。图2中箭头所示方向为冷却液在第一冷却流道11中的流动方向。

如图3所示，第二冷却板2包括第二本体22、第二导流块23和第三导流块24。第二本体22为大致的板状结构。第二导流块23和第三导流块24第一导流块的外轮廓为大致的立方体结构。第二导流块23设置在第二本体22的一端，第三导流块24设置在第二本体22的另一端。第二冷却板2内设置有用于通过冷却液的第二冷却流道21。第二冷却板2的第二本体22的一个板面抵接于冷却PFC电源。当冷却液流经第二冷却板2时，带走PFC电源散发出的热量。图3中箭头所示方向为冷却液在第二冷却流道21中的流动方向。

第一冷却板1和第二冷却板2通过第一导流管15连接。第一导流管15的一端连接第一冷却板1的第一冷却液流道11的出口端，导流管15的另一端连接第二冷却板2的第二冷却流道21的入口端。

如图4所示，第三冷却板3包括第三本体32、第四导流块33和第五导流块34。第三本体22为大致的板状结构。第三冷却板3内设置有用于通过冷却液的第三冷却流道31。第三冷却板3的第三本体32的一个板面抵接于冷却行波管。当冷却液流经第三冷却板3时，带走行波管散发出的热量。图四中箭头所示方向为冷却液在第三冷却流道31中的流动方向。

第二冷却板2和第三冷却板3通过第二导流管25连接。第二导流管25的一端连接于第二冷却板2的第二冷却流道21的出口端，第二导流管25的另一端连接第三冷却板3的第三冷却流道31的入口端。

如图5所示的冷却装置10与行波管放大器的装配图。行波管放大器包括依次电连接的PFC电源5、高压电源4和行波管装置6。PFC电源5为行波管放大器的预稳电源，PFC电源5用于提升输入电压同时提升电压稳定度。高压电源4用于进一步提升从PFC电源5输入的电压并输入到行波管装置6中。

其中，第一冷却板1与行波管放大器的高压电源4紧抵在一起。第二冷却板2与行波管放大器的PFC电源5的外壳紧抵在一起，冷却液流过第二冷却板2时，将PFC电源5内产生的热量带走，将PFC电源5中的元器件与电路的温度降低。第三冷却板3与行波管装置6外壳紧抵在一起，行波管装置6内部辅以风冷。冷却液流过第三冷却板3时，将行波管装置6内的行波管子产生的热量带走。

高压电源4、PFC电源5和行波管装置6在运行过程中，产生的热量依次增多，其外壳的温度也依次升高。当冷却液体依次流经第一冷却板1、第二冷却板2和第三冷却板3，可依次为高压电源4、PFC电源5和行波管装置6降温。

优选地，第一冷却流道11包括两条第一直流道111和第一连接通道112。两条第一直流道111相互平行且均贯穿第一本体12，第一直流道111平行于第一本体12的板面。第一连接通道112设置在第一导流块13内。第一连接通道112将两条第一直流道111相互靠近的一端连接起来。第一冷却流道11在第一冷却板1内形成弯折的通道，冷却液在第一冷却板1内部停留的时间更长，有利于冷却液充分将第一冷却板1的热量带走，提高散热效率。

第二冷却流道21包括三条第二直流道211、第二连接通道212和第三连接通道213。三条第二直流道211相互平行且平行于第二本体22的板面。第二直流道211贯穿第二本体22。三条第二直流道211均设置有前端和后端，三条第二直流道211的前端均朝向同一方向。第二连接通道212设置在第二导流块23内，第三连接通道213设置在第三导流块24内。第二连接通道212接通相邻的两条第二直流道211的前端，第三连接通道213接通另两条相邻的第二直流道211的后端。第二冷却流道21在第二冷却板2内形成弯折的通道，冷却液在第二冷却板2内部停留的时间更长，有利于冷却液充分将第二冷却板2的热量带走，提高散热效率。

第三冷却流道31包括三条第三直流道311、第四连接通道312和第五连接通道313。三条第三直流道311相互平行且平行于第三本体32的板面。第三直流道311贯穿第三本体32。三条第三直流道311均设置有前端和后端，三条第三直流道311的前端均朝向同一方向。第四连接通道312设置在第四导流块33内，第五连接通道313设置在第五导流块34内。第四连接通道312接通相邻的两条第三直流道311的前端，第五连接通道313接通另两条相邻的第三直流道311的后端。第三冷却流道31在第三冷却板3内形成弯折的通道，冷却液在第三冷却板3内部停留的时间更长，有利于冷却液充分将第三冷却板3的热量带走，提高散热效率。

优选地，如图6、图7和图8所示，第一导流块13为直六面体结构。第一导流块13的一侧向内凹陷形成凹槽。形成有凹槽的一侧扣合在第一本体12上。此凹槽的内腔即为第一连接通道112。第二导流块23、第三导流块24、第四导流块33和第五导流块34均与第一导流块13的结构相同，第二导流块23、第三导流块24、第四导流块33和第五导流块34内的凹槽依次形成第二连接通道212、第三连接通道213、第四连接通道312和第五连接通道313。导流块盖合在与之连接的本体上，并且导流块的凹槽连通两根相邻的直流道。导流块靠近本体的一侧向内凹陷形成连接通道。本体中的直流道容易被钻出，而导流块内的连接通道容易被钻出或铣出，由本体和导流块拼接而成的冷却板中的弯折的流道更容易被加工出来。

更优选地，第一导流块13、第二导流块23、第三导流块24、第四导流块33和第五导流块34内的凹槽的底壁均为拱形，这样第一连接通道112、第二连接通道212、第三连接通道213、第四连接通道312和第五连接通道313背离与其相连接的直流道方向的内壁为向背离该直流道方向突出的拱形。拱形的连接通道能减少冷却液在转弯时的阻力，有利于冷却液的更顺畅地流动。

优选地，第一直流道111、第二直流道211、第三直流道311的横截面的形状为延伸方向与其所在的本体的板面平行的条形。第一直流道111、第二直流道211、第三直流道311的横截面条形的截面，可增大冷却液与冷却板的本体之间的热交换面积，提高热交换的效率。

优选地，如图9所示，冷却装置10还包括储液罐351和安全阀35。储液罐351通过管路接通于第三冷却流道31。安全阀35设置在第三冷却流道31与储液罐351之间的管路上。储液罐351优选为。安全阀35优选为定压泄压阀。当第三冷却流道31内的压力达到预设值时，安全阀打开，液体流入储液罐351中以将系统中的压力限定在预设值以下以防止系统超压。

优选地，冷却装置10还包括温度传感器36。温度传感器36还设置在第三冷却板3上，位于第三本体32抵接于行波管一侧的板面上。这样便于实施监控冷却液的最高温度。

优选地，该冷却装置10中的冷却液为防冻液。防冻液优选为乙二醇质量浓度为66％的乙二醇水溶液。

优选地，第一冷却板1、第二冷却板2和第三冷却板3的板面相互平行。这样，冷却放大器高压电源4、PFC电源5和行波管6和冷却装置排布更紧凑，所占空间更小。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种用于行波管放大器的冷却装置，其特征在于，包括：内部均设置有冷却液流道的第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板，

第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板中的冷却液流道依次连通以使得冷却液能依次流经第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板，

所述第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板依次用于冷却高压电源、PFC电源和行波管装置，

所述第一冷却板、所述第二冷却板、所述第三冷却板中的至少一块冷却板的流道包括至少三条相互平行的且位于与对应于所述流道的冷却板的板面平行的直流道以及至少两条连接通道，

所述直流道包括前端和后端，所述多条直流道的前端朝向同一方向，位于最外侧的两条直流道之间的每条直流道的前端和后端分别与一条与其相邻的直流道的前端和另一条与其相邻的直流道的后端通过连接通道相连，

所述连接通道背离所述直流道的内壁为向背离所述直流道方向突出的拱形壁，

所述冷却板包括板状的本体以及设置在所述本体一端的导流块，

所述直流道贯穿所述本体，所述直流道的一端延伸到所述导流块，所述导流块靠近所述本体的一侧向内凹陷形成所述连接通道，

所述直流道的横截面的形状为延伸方向与所述板面平行的条形。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却板、所述第二冷却板、所述第三冷却板中的至少一块冷却板的冷却液流道包括两条相互平行的且位于与对应于所述流道的冷却板的板面平行的直流道以及将两条直流道相互靠近的一端连接起来的连接通道。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述本体为长方体结构，所述直流道的延伸方向与所述本体的延伸方向平行。

4.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括入口接通于所述第三冷却板中的冷却液流道的安全阀以及接通于所述安全阀的出口的储液罐，

当所述第三冷却板的冷却液流道内的压强大于额定值时，所述安全阀打开。

5.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却板、第二冷却板和第三冷却板的板面相互平行。

6.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括设置在所述第三冷却板用于抵靠所述行波管一侧的温度传感器。