CN109767962A - 一种一体化冷却的速调管高频结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一体化冷却的速调管高频结构，包括：输出磁屏，其一侧形成有入水口和出水口；多个高频腔体，每个高频腔体中形成有漂移管通道和多组冷却通道；所述多个高频腔体串联设置得到速调管高频段，所述输出磁屏设置在速调管高频段的一端；所述入水口、冷却通道和出水口一同构成速调管高频段的冷却回路。该速调管高频结构的进水接头和出水接头暴露在密封油缸之外，冷却水易与外部水循环系统对接，循环过程中首先经过对冷却要求较高的输出腔体，且可根据腔体冷却需求设置冷却通道数目；冷却水为循环性能良好的单向循环，可以避免腔体过热现象。且该高频结构简单，制备工艺简便，密封性好。

Description

一种一体化冷却的速调管高频结构

技术领域

本发明涉及大功率速调管技术领域，更具体地，涉及一种一体化冷却的速调管高频结构。

背景技术

速调管在工作过程中电子注能量与微波能量在高频段内完成互作用，互作用过程中电子注的散焦会引起谐振腔漂移头和漂移管内部的温度升高，谐振腔材料的高频损耗同样也会引起谐振腔壁的温升。由于温度升高导致的腔体形变会对速调管各个腔体的频率产生影响，从而影响速调管工作的稳定性。因此冷却装置是否合理可靠对速调管能否长时间稳定运行起着决定性因素。

现有速调管冷却系统通常采用外加水套或水管的装置来进行冷却，这种方式工艺流程复杂需多次装配且需要反复进氢炉焊接，增加了制管周期和成本。同时，在后续应用中每次焊接累计误差以及水管加工导致的不一致性可能会造成跟聚焦系统对接时接口不匹配的问题。若采用外加水管的冷却装置，尤其在大功率速调管中，水管与高频腔体之间的接触面较小、换热效率偏低，不能满足较大换热需求的设计要求；且在整管运输和搬运过程中容易出现因磕碰导致的漏水现象，这些都将增加后续的维护成本且带来一些不可控的风险。

针对上述问题，现有技术(CN207217462U)公开了一种速调管腔体冷却结构，具体为漂移管外设置有与漂移管平行的冷却水水流通通道，阳极头、末前腔体漂移头和末腔体漂移头上均设有与速调管腔体横截面平行的环形冷却水流通通道，环形冷却水流通通道连通均与冷却水流通通道连通，入水口和出水口皆设置在末前腔体上。该冷却结构在具体应用过程中，冷却水在循环过程中存在多条分路，易导致部分冷却水流通道的两端出现相反的水流循环压力，而使其内部无法被冷却水充满，造成整个水流循环系统不顺畅从而导致速调管布局过热。此外，由于出水口和入水口皆设置在末前腔体上，需要外部水管接至速调管工作的密封油缸内，对速调管工作环境的密封性造成破坏。

因此，需要提供一种能够解决上述问题的速调管高频段冷却装置。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种一体化冷却的速调管高频结构，该高频结构包括：

输出磁屏，形成有入水口和出水口；

多个高频腔体，每个高频腔体中形成有漂移管通道和位于漂移管通道外侧的多组冷却通道；

所述多个高频腔体串联设置得到速调管高频段，所述输出磁屏设置在速调管高频段的一端；

所述入水口、冷却通道和出水口一同构成速调管高频段的冷却回路。

优选地，所述高频腔体包括输入腔体和邻近输出磁屏的输出腔体，所述输出腔体在输出磁屏端形成有分离的进水侧凹槽和出水侧凹槽。

优选地，所述多组冷却通道包括入水通道和出水通道，所述输入腔体包括连通入水通道和出水通道的环形通道。

优选地，所述高频结构进一步包括连通入水通道的进水过渡部和连通出水通道的出水过渡部。

优选地，各过渡部分别为输出腔体远离输出磁屏一侧形成的扇形过渡槽。

优选地，所述输出腔体具有第一多组冷却通道，其他腔体具有第二多组冷却通道，第一多组的数量大于第二多组的数量。

优选地，所述第一组冷却通道包括3路进水通道和3路出水通道，所述第二组冷却通道包括2路进水通道和2路出水通道。

优选地，所述多组冷却通道关于速调管中心轴对称设置的。

优选地，所述入水口和出水口位于速调管一侧设置。

本发明另一方面提供了一种速调管，该速调管包括上述一体化冷却的速调管高频结构。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种一体化冷却的速调管高频结构，在该高频结构中，冷却水的入水口和出水口设置在输出磁屏上，冷却水为单向循环，且设置有将两组分离的不同数目的冷却水通道连通起来的出水过渡部和进水过渡部。因此本发明的进水接头和出水接头暴露在密封油缸之外，冷却水易与外部水循环系统对接，循环过程中首先经过对冷却要求较高的输出腔体，且可以有针对性的在产热量高、冷却需求大的腔体外设置数目较多的冷却水通道，良好的单向循环，也可以避免出现腔体局部过热现象。

另一方面，该高频结构是由各高频单元通过钎焊得到高频串联结构，制备工艺简单，成本低，且密封性好，在使用过程中，不会存在漏水等现象。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明提供的一体化速调管高频段冷却装置的结构示意图。

图2示出进水侧凹槽和出水侧凹槽的结构示意图。

图3示出进水过渡部和出水过渡部的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

现有技术中速调管的冷却装置，主要是外加水套或外加水管，工艺流程复杂且不能满足冷却需求；而一体化的冷却装置的水流循环不顺畅，易导致速调管局部过热；与外部水循环的接口在密封油缸中，易破坏油缸的密封性，对速调管的工作产生影响；此外，速调管在工作过程中，电子经过输出腔间隙时将能量转移至微波场，完成放大或振荡的功能，因此输出腔产生的热量较高，对冷却装置的性能要求更高，而目前的冷却装置不能满足这一要求。

本发明提供一种一体化冷却的速调管高频结构，如附图1-3所示，该高频结构包括：

输出磁屏1，形成有出水口12和出水口12；

多个高频腔体2，每个高频腔体2中形成有漂移管通道3和位于漂移管通道3外侧的多组冷却通道4；

所述多个高频腔体2串联设置得到速调管高频段5，所述输出磁屏1设置在速调管高频段5的一端；

所述出水口12、多组冷却通道4和入水口11一同构成速调管高频段5的冷却回路。

需要说明的是，每个高频腔体2中形成有漂移管通道3和位于漂移管通道3外侧的多组冷却通道4，当多个高频腔体2串联设置得到速调管高频段5后，多个漂移管通道3连通组成漂移管、速调管高频段5内也形成多个谐振腔的同时，多个多组冷却通道4也连通成为冷却水的循环通道。

可以发现，本发明提供的速调管高频段5具有一体化成型的冷却通道，冷却通道不同于现有技术中的外加水套或水管，一体化冷却通道的结构更简单，加工工艺更便利，成本更低；冷却通道与谐振腔和漂移管的接触面大，换热效率高，可满足高频腔大的换热需求；且使用过程中，不会存在漏水等现象。

另一方面，该冷却装置的入水口11和出水口12皆位于输出磁屏1上，暴露在密封油缸之外，易与外部水循环系统对接；冷却水在整个循环过程中为单向循环，且最先经过对冷却要求较高的输出腔体21，循环过程中不会出现水路沿不同方向分流的情况，可实现整体的良好循环，进而确保对速调管进行全面彻底的冷却。

在具体的实施方式中，所述高频腔体2包括输入腔体22和邻近输出磁屏1的输出腔体21，所述输出腔体21在输出磁屏1端形成有分离的进水侧凹槽211和出水侧凹槽212。所述多组冷却通道4包括入水通道41和出水通道42，所述输入腔体22包括连通入水通道41和出水通道42的环形通道221。

需要说明的是，输出腔体21是指与所述输出磁屏1固定结合的高频腔体2，而输入腔体22则为距离输出磁屏1最远的高频腔体2。所述输出腔体21在输出磁屏1端形成有分离的进水侧凹槽211和出水侧凹槽212，通过输出腔体21与输出磁屏1的装配，所述进水侧凹槽211和出水侧凹槽212分别与输出磁屏1上的出水口12和出水口12相连通。

在本发明中，由于入水口11和出水口12都在输出磁屏1上，为使整个高频段5都得到充分冷却，冷却水由入水口11进入后，需要由距离输出磁屏1最近的输出腔体21流至距离输出磁屏1最远的输入腔体22，然后再由输入腔体22回流至输出腔体21，进而由出水口12输出至外部水循环系统。入水通道41指的就是与进水侧凹槽211相连接的由输出腔体21指向输入腔体22的冷却通道，出水通道42指的就是与出水侧凹槽212相连接的由输入腔体22指向输出腔体21的冷却通到。在具体的实施方式中，输入腔体22上包括连通入水通道41和出水通道42的环形通道221，即减小了冷却水由入水通道41流入出水通道42的阻力，也增大了阳极头与冷却水通道的接触面积，有助于阳极头的冷却。

在输出磁屏1端形成的分离的进水侧凹槽211和出水侧凹槽212，其中进水侧凹槽211包括有进水孔43，进水孔43即为入水通道41在输出磁屏1端的端口；出水侧凹槽212包括有出水孔44，出水孔44即为出水通道42在输出磁屏1端的端口。进水孔43的数目与输出腔体21上第一多组入水通道411的数目相等，出水孔44的数目与输出腔体21上第一多组出水通道421的数目相等。

为了实现不同腔体外冷却通道数目的改变，有针对性的在产热量高、冷却需求大的谐振腔腔外设置更多数目的冷却水通道，本实施方式进一步优选地，所述高频结构进一步包括连通入水通道41的进水过渡部和连通出水通道42的出水过渡部。所述进水过渡部与入水通道41相连通，所述出水过渡部与出水通道42相连通。与所述进水过渡部两侧相连通的入水通道41数目不相等，与所述出水过渡部两侧相连通的出水通道42数目不相等，进水过渡部和出水过渡部将冷却通道数目不等的冷却通道组连通起来。

需要说明的是，在具体的实施方式中，本领域技术人员可以根据需要，选择设置出水过渡部和进水过渡部的数量和位置，本发明在此不加以限制。例如所述出水过渡部和进水过渡部可以成对设置，也可以单独设置；所述进水过渡部和出水过渡部形成于相邻两个高频腔体2的接头处，也可以在单个高频腔体2除端部以外的其他位置。当然，在具体的实施过程中，出水过渡部和进水过渡部的数量越少，且位于相邻两个高频腔体2的接头处，其加工工艺就相对越简单。

本领域技术人员公知，与输出磁屏1相结合的输出腔体21内形成有输出腔，速调管在工作过程中，电子经过输出腔间隙时将能量转移至微波场，完成放大或振荡的功能，因此输出腔产生的热量较其他腔体来说更高，因此输出腔体21对冷却装置的性能要求更高。为了满足输出腔体21较大的冷却需求，在输出腔体21远离输出磁屏1的一侧形成有进水过渡部和出水过渡部，所述进水过渡部和出水过渡部皆为扇形过渡槽，且扇形进水过渡槽213上形成有进水孔43，扇形出水过渡槽214上形成有出水孔44。

扇形进水过渡槽213将输出腔体21上的第一多组入水通道411和其他腔体上的第二多组入水通道412相连通，且第一多组入水通道411数量大于第二多组入水通道412数量；扇形出水过渡槽214将输出腔体21上的第一多组出水通道421和其他腔体上的第二多组出水通道422相连通，且第一多组出水通道421数量大于第二多组出水通道422数量。在具体的实施过程中，可将第一多组入水通道411数量和第一多组出水通道421数量设置为3，将第二多组入水通道412数量和第二多组出水通道422数量设置为2。这一设置有针对性的满足了产热量高的输出腔体21的冷却需求，且本实施方式工艺简单，更易于实现。

在本发明优选的实施方式中，所述多组冷却通道4关于速调管中心轴对称设置的，即入水通道41和出水通道42是关于速调管中心轴对称的。这种冷却通道的设置方式，可以使速调管在各个方向上释放的热量都能够被及时吸收，确保冷却的均匀性，防止速调管局部过热。

在本发明优选的实施方式中，所述出水口12和入水口11位于速调管一侧设置，即入水口11和出水口12之间的直线距离要小于速调管的直径，两者不处在关于速调管中心对称的位置。这是因为速调管中高频段5与输出磁屏1是气密结合的，且输出磁屏1远离高频段5的一侧还气密结合有收集级，将入水口11和出水口12设置在其一侧，即入水口11和出水口12之间的距离不会太远，在方便与外部水循环系统连接的同时，还可以尽量不影响收集极的装配。

此外，本发明还提供了一种包括上述一体化冷却的速调管高频结构的速调管，该速调管具有一体化的冷却通道，结构简单、成本低，且冷却效率高，密封性能良好，不存在漏水问题。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，该高频结构包括：

输出磁屏，其一侧形成有入水口和出水口；

多个高频腔体，每个高频腔体中形成有漂移管通道和多组冷却通道；

所述多个高频腔体串联设置得到速调管高频段，所述输出磁屏设置在速调管高频段的一端；

所述入水口、冷却通道和出水口一同构成速调管高频段的冷却回路。

2.根据权利要求1所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，所述高频腔体包括输入腔体和邻近输出磁屏的输出腔体，所述输出磁屏在输出腔体一侧形成有分离的进水侧凹槽和出水侧凹槽。

3.根据权利要求2所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，所述多组冷却通道包括入水通道和出水通道，所述输入腔体包括连通入水通道和出水通道的环形通道。

4.根据权利要求3所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，所述输出腔体形成有连通入水通道的进水过渡部和连通出水通道的出水过渡部。

5.根据权利要求4所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，过渡部分别为输出腔体远离输出磁屏一端形成的扇形过渡槽。

6.根据权利要求4所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，所述输出腔体具有第一多组冷却通道，其他腔体具有第二多组冷却通道，第一多组的数量大于第二多组的数量。

7.根据权利要求6所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，所述第一组冷却通道包括3路进水通道和3路出水通道，所述第二组冷却通道包括2路进水通道和2路出水通道。

8.根据权利要求1所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，所述多组冷却通道关于速调管中心轴对称设置的。

9.根据权利要求1所述的一体化冷却的速调管高频结构，其特征在于，所述入水口和出水口位于速调管一侧设置。

10.一种速调管，其特征在于，该速调管包括如权利要求1所述的一体化冷却的速调管高频结构。