CN109362171B - 一种谐振腔频率自动调谐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种谐振腔频率自动调谐装置。该调谐装置包括伸缩组件、外套组件、推杆和调谐柱；所述伸缩组件包括推杆安装法兰、波纹管座、波纹管、调谐柱安装座；所述外套组件包括第一法兰、密封套管和第二法兰；所述外套组件套装在所述伸缩组件外部；所述推杆安装在推杆安装法兰上，所述推杆依次穿过所述推杆安装法兰、所述波纹管座、所述波纹管与所述调谐柱安装座相连接；所述调谐柱与所述调谐柱安装座相连接。本发明的调谐装置能够较好实现谐振腔频率与功率源频率的实时精确匹配，解决了高能量、大功率单腔循环电子加速器在运行过程中谐振腔的失谐问题，保证了加速器的稳定运行，提高了加速器的调试和运行效率。
Description
技术领域
本发明属于电子加速器技术领域，特别涉及一种谐振腔频率自动调谐装置。
背景技术
电子直线加速器广泛应用于工业、农业、医疗卫生等领域。目前，高能大功率电子直线加速器的需求日益强烈，采用传统行波、驻波谐振加速腔提高电子束流能量难度和成本较高，而单腔循环电子加速器为实现电子束的高能量、大功率输出提供了良好解决方案。
单腔循环电子加速器的核心部件为谐振腔，通过将高频电压加载到谐振腔体内表面形成粒子加速电场，从而实现对粒子的加速。谐振腔的设计是单腔循环电子加速器的关键，为建立稳定的加速电场，谐振腔的固有振荡频率与馈入的功率源频率必须匹配。然而在单腔循环电子加速器运行时，谐振腔体会产生发热变形、机械振动等问题，造成腔体失谐。轻度失谐会引起功率源高频电压下降和高频信号相位漂移，造成电子束流损失。失谐过大会造成功率源与谐振腔频率不匹配，使反射功率过大，功率无法完全馈入到谐振腔，这种功率反射容易产生自激振荡，严重时会损坏功率源。为了防止失谐现象的发生，必须对谐振腔工作频率进行实时调谐，使谐振腔频率保持在允许范围内。
目前，针对单腔循环电子加速器的谐振腔频率自动调谐装置尚未见诸报道，因此为解决高能大功率单腔循环电子加速器运行中的失谐问题，有必要研发一种专用的谐振腔频率自动调谐装置。
发明内容
为解决高能量、大功率单腔循环电子加速器在运行过程中谐振腔的失谐问题，实现其谐振腔频率与功率源频率的匹配，本发明提供了一种谐振腔频率自动调谐装置。
所述谐振腔频率自动调谐装置包括伸缩组件、外套组件、推杆和调谐柱；所述伸缩组件包括推杆安装法兰、波纹管座、波纹管、调谐柱安装座；所述波纹管的一端通过所述波纹管座与所述推杆安装法兰密封连接，所述波纹管的另一端与所述调谐柱安装座密封连接；所述外套组件包括第一法兰、密封套管和第二法兰；所述第一法兰和所述第二法兰分别位于所述密封套管的两端，并均与所述密封套管密封连接；所述外套组件套装在所述伸缩组件外部；所述第二法兰与所述推杆安装法兰密封连接；所述推杆安装在推杆安装法兰上，所述推杆依次穿过所述推杆安装法兰、所述波纹管座、所述波纹管与所述调谐柱安装座相连接；所述调谐柱穿过所述第一法兰并在所述密封套管内部与所述调谐柱安装座相连接。
根据一个实施例，所述推杆与所述调谐柱安装座之间的连接方式可以为螺纹连接。
进一步地，所述螺纹连接方式如下：所述调谐柱安装座上设有外螺纹，所述推杆上设有销钉孔，所述外螺纹处设有与所述销钉孔相对应的销钉卡槽，所述销钉孔与所述销钉卡槽内贯穿有销钉，所述销钉通过与所述外螺纹相适配的活套螺母卡压在所述销钉卡槽内。
根据一个实施例，所述调谐柱与所述调谐柱安装座之间的连接方式可以为螺纹连接。
根据一个实施例，所述推杆安装法兰的螺栓孔为非贯穿式螺栓孔。
根据一个实施例，所述波纹管与所述调谐柱安装座之间的连接方式可以为焊接。
根据一个实施例，所述波纹管与所述波纹管座之间的连接方式可以为焊接。
根据一个实施例，所述波纹管座与所述推杆安装法兰之间的连接方式可以为焊接。
根据一个实施例，所述推杆可以为电动推杆。
进一步地，所述电动推杆上可以设置电动推杆电机罩。
进一步地，所述电动推杆电机罩还可以用于连接所述电动推杆与所述推杆安装法兰。
进一步地，所述电动推杆电机罩上还可以设有驱动电机散热风道。
根据一个实施例，所述谐振腔频率自动调谐装置还可以包括接线面板。
进一步地，所述接线面板可以采用航空插头。
本发明的谐振腔频率自动调谐装置基于单腔循环电子加速器原理，通过在谐振腔体上安装若干本发明的调谐装置进行调谐，能够较好实现谐振腔频率与功率源频率的实时精确匹配，解决了高能量、大功率单腔循环电子加速器在运行过程中谐振腔的失谐问题，保证了加速器的稳定运行，提高了加速器的调试和运行效率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的谐振腔频率自动调谐装置立体结构示意图。
图2为根据本发明实施例的谐振腔频率自动调谐装置轴向结构剖视图。
图3为根据本发明实施例的伸缩组件结构示意图。
图4为根据本发明实施例的外套组件结构示意图。
图5为根据本发明实施例的调谐柱安装座结构示意图。
图6为根据本发明实施例的谐振腔频率自动调谐装置应用场景示意图。
附图标记：1.谐振腔频率自动调谐装置，2.谐振腔，3.谐振腔安装法兰，101.推杆，102.电动推杆电机罩，103.接线面板，104.航空插头，105.伸缩组件，106.外套组件，107.活套螺母，108.销钉，109.调谐柱，1051.调谐柱安装座，1052.波纹管，1053.波纹管座，1054.推杆安装法兰，1061.第一法兰，1062.密封套管，1063.第二法兰。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。
在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚地示出各个部件的细节，附图中的各个部件并不是按比例绘制的，所以附图中的各个部件的比例也不应作为一种限制。
如附图1-2所示，本发明的谐振腔频率自动调谐装置包括伸缩组件105、外套组件106、推杆101和调谐柱109；如附图3所示，所述伸缩组件105包括推杆安装法兰1054、波纹管座1053、波纹管1052、调谐柱安装座1051(如附图5所示)；所述波纹管1052的一端通过所述波纹管座1053与所述推杆安装法兰1054密封连接，所述波纹管1052的另一端与所述调谐柱安装座1051密封连接；如附图4所示，所述外套组件106包括第一法兰1061、密封套管1062和第二法兰1063；所述第一法兰1061和所述第二法兰1063分别位于所述密封套管1062的两端，并均与所述密封套管1062密封连接；所述外套组件106套装在所述伸缩组件105外部；所述第二法兰1063与所述推杆安装法兰1054密封连接；所述推杆101安装在推杆安装法兰1054上，所述推杆101依次穿过所述推杆安装法兰1054、所述波纹管座1053、所述波纹管1052与所述调谐柱安装座1051相连接；所述调谐柱109穿过所述第一法兰1061并在所述密封套管1062内部与所述调谐柱安装座1051相连接。
本发明的谐振腔频率自动调谐装置对单腔循环电子加速器谐振腔频率的调谐是基于改变谐振腔腔体有效体积的原理来实现的。应用前可以在谐振腔2上开口并设置谐振腔安装法兰3，并将第一法兰1061与谐振腔安装法兰3密封连接。应用时，通过推杆101驱动调谐柱安装座1051，进而带动调谐柱109产生伸缩运动，实时改变谐振腔2腔体有效体积，从而实现谐振腔频率与功率源频率的匹配。具体应用场景可参见附图6。
由于谐振腔腔体工作在真空状态下，因此调谐过程必须严格保证其真空条件。为此，本发明的谐振腔频率自动调谐装置设计了配套的伸缩组件105和外套组件106，通过伸缩组件105波纹管1052、调谐柱安装座1051等部件的采用及有关部件之间的密封连接，提供了良好的密封条件，较好确保了在调谐柱109进行精确伸缩运动的情况下伸缩组件105和外套组件106之间的空间以及谐振腔腔体内部的真空状态。
其中，波纹管1052用于动态连接波纹管座1053和调谐柱安装座1051，实现调谐柱109的伸缩运动，同时确保所需的真空状态。推杆101用于提供驱动力，通过推拉调谐柱安装座1051，同时带动波纹管1052伸缩，进而实现调谐柱109的伸缩运动。采用可拆卸的法兰结构(第一法兰1061)与谐振腔相连接，便于维护和更换。
根据一个示例，所述推杆101与所述调谐柱安装座1051之间的连接方式可以为螺纹连接，以便于拆卸更换。
进一步地，所述螺纹连接方式如下：所述调谐柱安装座1051上设有外螺纹，所述推杆101上设有销钉孔，所述外螺纹处设有与所述销钉孔相对应的销钉卡槽，所述销钉孔与所述销钉卡槽内贯穿有销钉108，所述销钉108通过与所述外螺纹相适配的活套螺母107卡压在所述销钉卡槽内。这种销钉加连接螺母的连接方式具有连接间隙小的优点，能够显著提高调谐柱安装座1051的运动精度，进而实现谐振腔频率的精确调谐。
根据一个示例，所述调谐柱109与所述调谐柱安装座1051之间的连接方式可以为螺纹连接。此种连接方式便于拆卸更换，可根据实际调谐需求更换不同型号的调谐柱109，以满足不同谐振腔的调谐频率范围的要求，其应用灵活、通用性强。
根据一个示例，所述推杆安装法兰1054的螺栓孔为非贯穿式螺栓孔，有利于进一步提高所述伸缩组件105与所述外套组件106之间的密封效果。
根据一个示例，所述波纹管1052与所述调谐柱安装座1051之间的连接方式可以为焊接，有利于确保密封效果。
根据一个示例，所述波纹管1052与所述波纹管座1053之间的连接方式可以为焊接，有利于确保密封效果。
根据一个示例，所述波纹管座1053与所述推杆安装法兰1054之间的连接方式可以为焊接，有利于确保密封效果。
根据一个示例，所述推杆101可以为电动推杆，便于控制和调节。
进一步地，所述电动推杆上可以设置电动推杆电机罩102，用于电动推杆的保护。
进一步地，所述电动推杆电机罩102还可以用于连接所述电动推杆与所述推杆安装法兰1054，兼顾了对电动推杆的固定。
进一步地，所述电动推杆电机罩102上还可以设有驱动电机散热风道，不仅起到固定电机的作用，同时有利于提高驱动电机散热效果，保证其稳定运行。
根据一个示例，所述谐振腔频率自动调谐装置还可以包括接线面板103，用于驱动和/或控制等线缆的连接，便于实现机电一体化。
进一步地，所述接线面板103可以采用航空插头104，便于接线面板103的接线。
虽然根据本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (11)
1.一种谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述谐振腔频率自动调谐装置包括伸缩组件、外套组件、推杆和调谐柱；所述伸缩组件包括推杆安装法兰、波纹管座、波纹管、调谐柱安装座；所述波纹管的一端通过所述波纹管座与所述推杆安装法兰密封连接，所述波纹管的另一端与所述调谐柱安装座密封连接；所述外套组件包括第一法兰、密封套管和第二法兰；所述第一法兰和所述第二法兰分别位于所述密封套管的两端，并均与所述密封套管密封连接；所述外套组件套装在所述伸缩组件外部；所述第二法兰与所述推杆安装法兰密封连接；所述推杆安装在推杆安装法兰上，所述推杆依次穿过所述推杆安装法兰、所述波纹管座、所述波纹管与所述调谐柱安装座相连接；所述调谐柱穿过所述第一法兰并在所述密封套管内部与所述调谐柱安装座相连接；所述推杆与所述调谐柱安装座之间的连接方式为螺纹连接；所述螺纹连接方式如下：所述调谐柱安装座上设有外螺纹，所述推杆上设有销钉孔，所述外螺纹处设有与所述销钉孔相对应的销钉卡槽， 所述销钉孔与所述销钉卡槽内贯穿有销钉，所述销钉通过与所述外螺纹相适配的活套螺母卡压在所述销钉卡槽内；所述调谐柱与所述调谐柱安装座之间的连接方式为螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述推杆安装法兰的螺栓孔为非贯穿式螺栓孔。
3.根据权利要求1或2所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述波纹管与所述调谐柱安装座之间的连接方式为焊接。
4.根据权利要求1或2所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述波纹管与所述波纹管座之间的连接方式为焊接。
5.根据权利要求1或2所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述波纹管座与所述推杆安装法兰之间的连接方式为焊接。
6.根据权利要求1或2所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述推杆为电动推杆。
7.根据权利要求6所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述电动推杆上设置有电动推杆电机罩。
8.根据权利要求7所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述电动推杆电机罩用于连接所述电动推杆与所述推杆安装法兰。
9.根据权利要求7或8所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述电动推杆电机罩上设有驱动电机散热风道。
10.根据权利要求1、2、7任一项所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述谐振腔频率自动调谐装置包括接线面板。
11.根据权利要求10所述的谐振腔频率自动调谐装置，其特征在于：所述接线面板采用航空插头。
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