CN108736110A - 一种功率传输耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种功率传输耦合器，包括：功率传输装置，功率传输装置包括第一外馈管，第一外馈管的一端设有第一法兰，第一外馈管的一端设有环槽，第一外馈管内设有第二内馈管，第二内馈管设有通孔和第一螺丝孔，第二内馈管的一端设有第一环形凸台；功率馈入装置，功率馈入装置包括第二外馈管，第二外馈管的一端设有第二法兰，第二法兰与第一法兰相匹配，第二外馈管内设有第三内馈管，第三内馈管设有第二螺丝孔，第三内馈管的一端设有第二环形凸台，第二环形凸台与第一环形凸台相正对；陶瓷窗，陶瓷窗设于环槽内，第二法兰与陶瓷窗相抵接。本发明降低陶瓷窗在高功率传输时的应力，能够防止陶瓷窗破裂。

Description

一种功率传输耦合器

技术领域

本发明涉及功率馈入匹配设备的技术领域，尤其涉及一种功率传输耦合器。

背景技术

功率传输广泛应用于雷达以及加速器等高频领域，耦合器也广泛应用于功率传输中，目前的耦合器几乎都采用陶瓷窗的部分边缘金属化后，通过陶瓷窗和铜焊接的方式实现真空密封，且使陶瓷窗与耦合器硬性链接，但当耦合器传输功率很大时，尤其是用于连续波运行的大功率耦合器，发热和变形产生的应力往往会导致耦合器的陶瓷窗破裂，从而影响到整个功率传输线的传输，以及影响到功率传输终端的真空状态，造成耦合器无法使用。

发明内容

针对现有的耦合器中陶瓷窗破裂存在的上述问题，现提供一种旨在降低陶瓷窗在高功率传输时的应力来防止陶瓷窗破裂的功率传输耦合器。

具体技术方案如下：

一种功率传输耦合器，包括：功率传输装置，所述功率传输装置包括第一外馈管，所述第一外馈管呈中空设置，所述第一外馈管的一端的外周设有第一法兰，所述第一外馈管的一端的中部设有环槽，所述第一外馈管内部设有第一内馈管和第二内馈管，所述第一内馈管、所述第二内馈管分别与所述第一外馈管同轴设置，所述第一内馈管与所述第二内馈管相抵接，所述第一内馈管呈中空设置，所述第二内馈管的中部轴向设有通孔和第一螺丝孔，所述通孔与所述第一螺丝孔相连通，所述通孔位于所述第二内馈管远离所述环槽的一端，所述第一螺丝孔位于所述第二内馈管靠近所述环槽的一端，所述第二内馈管靠近所述环槽的一端凸设有第一环形凸台，所述第一环形凸台位于所述第一螺丝孔的外周，所述第一环形凸台伸入所述环槽内；功率馈入装置，所述功率馈入装置包括第二外馈管，所述第二外馈管呈中空设置，所述第二外馈管靠近所述第一外馈管的一端设有第二法兰，所述第二法兰与所述第一法兰相匹配，所述第二外馈管内部设有第三内馈管，所述第三内馈管与所述第二外馈管同轴设置，所述第三内馈管靠近所述第二内馈管的一端的中部设有第二螺丝孔，所述第二螺丝孔与所述第一螺丝孔相匹配，所述第三内馈管靠近所述第二螺丝孔的一端设有第二环形凸台，所述第二环形凸台位于所述第二螺丝孔的外周，所述第二环形凸台与所述第一环形凸台相正对；陶瓷窗，所述陶瓷窗设于所述环槽内，所述第二法兰远离所述第二外馈管的一端与所述陶瓷窗相抵接，所述陶瓷窗的中部设有内孔，所述第一环形凸台、所述第二环形凸台分别伸入所述内孔内，所述第一环形凸台、所述第二环形凸台分别与所述陶瓷窗沿径向限位配合。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第二法兰远离所述第二外馈管的一端上设有第三环形凸台，所述第三环形凸台与所述陶瓷窗相抵接，所述第二法兰靠近所述第二外馈管的一端且位于所述第三环形凸台的外周侧与所述第一法兰连接。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第三环形凸台上设有第一密封槽，所述第二法兰靠近所述第二外馈管的一端且位于所述第三环形凸台的外周侧上设有第二密封槽。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第二外馈管上设有耦合环，所述耦合环的一端与所述第三内馈管远离所述第二法兰的一端连接，所述耦合环的另一端与所述第二外馈管远离所述第一外馈管的一端连接。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第二法兰内设有第一水冷管，所述第三内馈管内部设有环形分水板和第二水冷管，所述耦合环内设有第三水冷管，所述第二外馈管内设有第四水冷管，所述分水板上设有两水孔，所述第二水冷管的一端与所述分水板的其中一所述水孔连接，所述第二水冷管的另一端穿过所述第三内馈管的端部与所述第三水冷管一端连通，所述第三水冷管的另一端与所述第四水冷管的一端连通。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第二外馈管的外周设有窥孔，所述窥孔的一端与所述第二外馈管的内部连通，所述窥孔的另一端上设有窥孔法兰。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第三内馈管靠近所述第二内馈管的一端且位于所述第二环形凸台的外周侧上设有第二密封槽。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第一外馈管靠近所述环槽的一端的内周形成第一过渡面，所述第二法兰靠近所述第一外馈管的一端的内周形成第二过渡面，所述第一过渡面与所述第二过渡面相正对，所述第二内馈管靠近所述环槽的一端的外周形成第三过渡面，所述第三内馈管靠近所述第一外馈管的一端的外周形成第四过渡面，所述第三过渡面与所述第四过渡面相正对。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第一过渡面、所述第二过渡面、所述第三过渡面和所述第四过渡面均呈倾斜设置。

上述的功率传输耦合器，其中，所述第二外馈管的外周设有活动法兰，所述活动法兰与所述第二外馈管之间设有密封法兰。

上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：

本发明将陶瓷窗设于环槽内，通过第二法兰端部的第三环形凸台对陶瓷窗进行轴向限位配合，由第二内馈管端部的第一环形凸台与第三内馈管端部的第二环形凸台配合对陶瓷窗进行径向限位配合，采用非焊接式的陶瓷窗与耦合器匹配结构来降低陶瓷窗在高功率传输时的应力，能够防止陶瓷窗破裂，从而能够确保整个功率传输线的传输及功率传输终端的真空状态，延长了耦合器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种功率传输耦合器的整体结构示意图；

图2为本发明一种功率传输耦合器的整体结构剖视图；

图3为本发明一种功率传输耦合器中功率传输装置的剖视图；

图4为本发明一种功率传输耦合器中功率传输装置的结构示意图；

图5为本发明一种功率传输耦合器中陶瓷窗的结构示意图；

图6为本发明一种功率传输耦合器中功率馈入装置的纵向剖面图；

图7为本发明一种功率传输耦合器中功率馈入装置的横向剖面图；

图8为本发明一种功率传输耦合器中功率馈入装置的结构示意图。

附图中：11、第一外馈管；12、第三法兰；13、第一法兰；14、第一内馈管；15、第二内馈管；16、环槽；171、第一过渡面；172、第三过渡面；18、第一环形凸台；191、通孔；192、第一螺丝孔；21、陶瓷窗；22、内孔；31、第二外馈管；32、第三内馈管；33、第二法兰；34、耦合环；35、第二密封槽；36、第三环形凸台；37、第一密封槽；38、第二密封槽；39、第二环形凸台；310、第二螺丝孔；311、第二过渡面；312、窥孔；313、密封法兰；314、活动法兰；317、窥孔法兰；318、分水板；319、第四过渡面；320、水孔；321、第一水冷管；322、第二水冷管；323、第三水冷管；324、第四水冷管；325、第一进水口；326、第一出水口；327、第二进水口；328、第二出水口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明一种功率传输耦合器的整体结构示意图，图2为本发明一种功率传输耦合器的整体结构剖视图，图3为本发明一种功率传输耦合器中功率传输装置的剖视图，图4为本发明一种功率传输耦合器中功率传输装置的结构示意图，图5为本发明一种功率传输耦合器中陶瓷窗的结构示意图，图6为本发明一种功率传输耦合器中功率馈入装置的纵向剖面图，图7为本发明一种功率传输耦合器中功率馈入装置的横向剖面图，图8为本发明一种功率传输耦合器中功率馈入装置的结构示意图，如图1至图8所示，示出了一种较佳实施例的功率传输耦合器，包括：功率传输装置，功率传输装置包括第一外馈管11，第一外馈管11呈中空设置，第一外馈管11的一端的外周设有第一法兰13，第一外馈管11的另一端的外周设有第三法兰12，第一外馈管11的一端的中部设有环槽16，第一外馈管11内部设有第一内馈管14和第二内馈管15，第一内馈管14、第二内馈管15分别与第一外馈管11同轴设置，第一内馈管14与第二内馈管15相抵接，第一内馈管14呈中空设置，第二内馈管15的中部轴向设有通孔191和第一螺丝孔192，通孔191与第一螺丝孔192相连通，通孔191位于第二内馈管15远离环槽16的一端，第一螺丝孔192位于第二内馈管15靠近环槽16的一端，第二内馈管15靠近环槽16的一端凸设有第一环形凸台18，第一环形凸台18位于第一螺丝孔192的外周，第一环形凸台18伸入环槽16内。

进一步，作为一种较佳的实施例，功率传输耦合器还包括：功率馈入装置，功率馈入装置包括第二外馈管31，第二外馈管31呈中空设置，第二外馈管31靠近第一外馈管11的一端设有第二法兰33，第二法兰33与第一法兰13相匹配，第二外馈管31内部设有第三内馈管32，第三内馈管32与第二外馈管31同轴设置，第三内馈管32靠近第二内馈管15的一端的中部设有第二螺丝孔310，第二螺丝孔310与第一螺丝孔192相匹配，第三内馈管32靠近第二螺丝孔310的一端设有第二环形凸台39，第二环形凸台39位于第二螺丝孔310的外周，第二环形凸台39与第一环形凸台18相正对。

进一步，作为一种较佳的实施例，功率传输耦合器还包括：陶瓷窗21，陶瓷窗21设于环槽16内，第二法兰33远离第二外馈管31的一端与陶瓷窗21相抵接，陶瓷窗21的中部设有内孔22，第一环形凸台18、第二环形凸台39分别伸入内孔22内，第一环形凸台18、第二环形凸台39分别与陶瓷窗21沿径向限位配合。

进一步，作为一种较佳的实施例，第二法兰33远离第二外馈管31的一端上设有第三环形凸台36，第三环形凸台36与陶瓷窗21相抵接，第二法兰33靠近第二外馈管31的一端且位于第三环形凸台36的外周侧与第一法兰13连接，第三环形凸台36能够加强对陶瓷窗21的限位。

进一步，作为一种较佳的实施例，第三环形凸台36上设有第一密封槽37，第二法兰33靠近第二外馈管31的一端且位于第三环形凸台36的外周侧上设有第二密封槽35，能够保证功率传输终端的真空状态。

进一步，作为一种较佳的实施例，第二外馈管31上设有耦合环34，耦合环34的一端与第三内馈管32远离第二法兰33的一端连接，耦合环34的另一端与第二外馈管31远离第一外馈管11的一端连接。

进一步，作为一种较佳的实施例，第二法兰33内设有第一水冷管321，第二法兰33的外周上设有与第一水冷管321连通的第一进水口325和第一出水口326；第三内馈管32内部设有环形分水板318和第二水冷管322，耦合环34内设有第三水冷管323，第二外馈管31内设有第四水冷管324，第二外馈管31的外周设有与第四水冷管324连通的第二进水口327和第二出水口328，分水板318上设有两水孔320，第二水冷管322的一端与分水板318的其中一水孔320连接，第二水冷管322的另一端穿过第三内馈管32的端部与第三水冷管323一端连通，第三水冷管323的另一端与第四水冷管324的一端连通。

由于第二法兰33与陶瓷窗21接触，因此第一水冷管322能将陶瓷窗21的热量交换出来；第二水冷管322、第三水冷管323和第四水冷管324相连通能将功率馈入装置内的热量交换出来。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的进一步实施例中，请继续参见图1至图8所示，第二外馈管31的外周设有窥孔312，窥孔312的一端与第二外馈管31的内部连通，窥孔312的另一端上设有窥孔法兰317。

本发明的进一步实施例中，第三内馈管32靠近第二内馈管15的一端且位于第二环形凸台39的外周侧上设有第二密封槽38，进一步保证功率传输终端的真空状态。

本发明的进一步实施例中，第一外馈管11靠近环槽16的一端的内周形成第一过渡面171，第二法兰33靠近第一外馈管11的一端的内周形成第二过渡面311，第一过渡面171与第二过渡面311相正对，第二内馈管15靠近环槽16的一端的外周形成第三过渡面172，第三内馈管32靠近第一外馈管11的一端的外周形成第四过渡面319，第三过渡面172与第四过渡面319相正对，限位效果较好。

本发明的进一步实施例中，第一过渡面171、第二过渡面311、第三过渡面172和第四过渡面319均呈倾斜设置。

本发明的进一步实施例中，第二外馈管31的外周设有活动法兰314，活动法兰314与第二外馈管31之间设有密封法兰313，密封法兰313用于功率馈入装置与需要功率馈入装置的真空密封，活动法兰314用于连接功率馈入装置和需要功率馈入装置的连接。

本发明采用非焊接式连接结构，具有容易装配、降低陶瓷窗破裂的可能性和方便陶瓷窗更换的优点，能简化功率传输匹配的耦合器设计，通过减少焊接次数能降低造价，同时能提高功率传输匹配耦合器的使用时间。

本发明将陶瓷窗置于环槽后，通过第一法兰13和第二法兰33将功率传输装置、陶瓷窗21和功率馈入装置连接成一整体，螺丝依次穿过第一内馈管14、通孔191、第一螺丝孔192和内孔22后伸入第二螺丝孔310，并将陶瓷窗21固定，使得本发明能满足高功率加速器等高频传输的需要、真空密封和连续波运行。

本发明将陶瓷窗21设于环槽16内，通过第二法兰33端部的第三环形凸台36对陶瓷窗21进行轴向限位配合，由第二内馈管15端部的第一环形凸台18与第三内馈管32端部的第二环形凸台39配合对陶瓷窗21进行径向限位配合，采用非焊接式的陶瓷窗21与耦合器匹配结构来降低陶瓷窗21在高功率传输时的应力，能够防止陶瓷窗21破裂，从而能够确保整个功率传输线的传输及功率传输终端的真空状态，延长了耦合器的使用寿命。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率传输耦合器，其特征在于，包括：

功率传输装置，所述功率传输装置包括第一外馈管，所述第一外馈管呈中空设置，所述第一外馈管的一端的外周设有第一法兰，所述第一外馈管的一端的中部设有环槽，所述第一外馈管内部设有第一内馈管和第二内馈管，所述第一内馈管、所述第二内馈管分别与所述第一外馈管同轴设置，所述第一内馈管与所述第二内馈管相抵接，所述第一内馈管呈中空设置，所述第二内馈管的中部轴向设有通孔和第一螺丝孔，所述通孔与所述第一螺丝孔相连通，所述通孔位于所述第二内馈管远离所述环槽的一端，所述第一螺丝孔位于所述第二内馈管靠近所述环槽的一端，所述第二内馈管靠近所述环槽的一端凸设有第一环形凸台，所述第一环形凸台位于所述第一螺丝孔的外周，所述第一环形凸台伸入所述环槽内；

功率馈入装置，所述功率馈入装置包括第二外馈管，所述第二外馈管呈中空设置，所述第二外馈管靠近所述第一外馈管的一端设有第二法兰，所述第二法兰与所述第一法兰相匹配，所述第二外馈管内部设有第三内馈管，所述第三内馈管与所述第二外馈管同轴设置，所述第三内馈管靠近所述第二内馈管的一端的中部设有第二螺丝孔，所述第二螺丝孔与所述第一螺丝孔相匹配，所述第三内馈管靠近所述第二螺丝孔的一端设有第二环形凸台，所述第二环形凸台位于所述第二螺丝孔的外周，所述第二环形凸台与所述第一环形凸台相正对；

陶瓷窗，所述陶瓷窗设于所述环槽内，所述第二法兰远离所述第二外馈管的一端与所述陶瓷窗相抵接，所述陶瓷窗的中部设有内孔，所述第一环形凸台、所述第二环形凸台分别伸入所述内孔内，所述第一环形凸台、所述第二环形凸台分别与所述陶瓷窗沿径向限位配合。

2.根据权利要求1所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第二法兰远离所述第二外馈管的一端上设有第三环形凸台，所述第三环形凸台与所述陶瓷窗相抵接，所述第二法兰靠近所述第二外馈管的一端且位于所述第三环形凸台的外周侧与所述第一法兰连接。

3.根据权利要求2所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第三环形凸台上设有第一密封槽，所述第二法兰靠近所述第二外馈管的一端且位于所述第三环形凸台的外周侧上设有第二密封槽。

4.根据权利要求1所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第二外馈管上设有耦合环，所述耦合环的一端与所述第三内馈管远离所述第二法兰的一端连接，所述耦合环的另一端与所述第二外馈管远离所述第一外馈管的一端连接。

5.根据权利要求4所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第二法兰内设有第一水冷管；所述第三内馈管内部设有环形分水板和第二水冷管，所述耦合环内设有第三水冷管，所述第二外馈管内设有第四水冷管，所述分水板上设有两水孔，所述第二水冷管的一端与所述分水板的其中一所述水孔连接，所述第二水冷管的另一端穿过所述第三内馈管的端部与所述第三水冷管一端连通，所述第三水冷管的另一端与所述第四水冷管的一端连通。

6.根据权利要求1所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第二外馈管的外周设有窥孔，所述窥孔的一端与所述第二外馈管的内部连通，所述窥孔的另一端上设有窥孔法兰。

7.根据权利要求1所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第三内馈管靠近所述第二内馈管的一端且位于所述第二环形凸台的外周侧上设有第二密封槽。

8.根据权利要求1所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第一外馈管靠近所述环槽的一端的内周形成第一过渡面，所述第二法兰靠近所述第一外馈管的一端的内周形成第二过渡面，所述第一过渡面与所述第二过渡面相正对，所述第二内馈管靠近所述环槽的一端的外周形成第三过渡面，所述第三内馈管靠近所述第一外馈管的一端的外周形成第四过渡面，所述第三过渡面与所述第四过渡面相正对。

9.根据权利要求8所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第一过渡面、所述第二过渡面、所述第三过渡面和所述第四过渡面均呈倾斜设置。

10.根据权利要求1所述功率传输耦合器，其特征在于，所述第二外馈管的外周设有活动法兰，所述活动法兰与所述第二外馈管之间设有密封法兰。