CN113412032A - 新型水冷式差相移式隔离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型水冷式差相移式隔离器，包括移相段，所述移相段包括重叠设置的上腔和下腔，上腔和下腔表面分别设有一散热槽，散热槽在上腔和下腔的表面弯折分布，且两端贯穿所在上腔或下腔的两侧，散热槽两端分别连接一管道接头和第一水嘴接头，两第一水嘴接头位于同一侧且连通；散热槽内铺设有铜管，铜管经高压液压机压接在散热槽内，两端与对应管道接头和第一水嘴接头焊接，散热槽与铜管的间隙内填充有焊料，所述焊料填满间隙并高温固化。本发明提出了一种新的散热结构，将传统开水槽的方式改变为铺铜管的方式，使水路与移相段分离，长期使用的过程中不漏水，且能有效将移相段上的热量传导到铜管内的冷却液中，保证移相段的散热效率。

Description

新型水冷式差相移式隔离器
技术领域
本发明涉及一种水冷结构的隔离器，尤其涉及一种新型水冷式差相移式隔离器。
背景技术
高功率微波技术在核工业、医疗检测、微波加热方面使用广泛。随着高功率微波功率容量地不断提升，隔离器作为微波系统中不可或缺的组件，其研发水平很大程度上制约了高功率系统的发展，因此高功率铁氧体隔离器的研制非常重要。
大功率隔离器分为结式和差相移式两种，结式隔离器的插入损耗较小，但是由于结式隔离器的热量较为集中，散热面积较小，且因为隔离器的核心材料铁氧体的导热系数较低，一般为1.16~5.77 W/(m·K)，在高功率状态下造成结式隔离器核心材料铁氧体上温度升过快，极易使得铁氧体被温度场击穿。故在高功率状态下，一般采用差相移式隔离器。差相移式隔离器，铁氧体可以分散布置在差相移腔体壁面上，使得其热面积较大，因而可以承受更大的平均功率；同时，差相移式隔离器对峰值功率的承受能力上也要优于结式隔离器。因此，在对隔离器体积要求不高的情况下，一般采用差相移式隔离器。
差相移式隔离器中，承受功率最大的部位是移相段，解决移相段的散热问题，是保证器件正常可靠运行的关键性因素。
现有的大功率移相段设计时，经常只考虑其电性能的优化，而对其可靠性和散热性能关注较小。现在经常采取的方式是，直接在移相段上开槽制作水路用以散热。再用密封圈将其密封，这样做的结果是极易在使用的过程中出现漏水的情况，造成移相段腔体泄漏，进而严重影响器件的使用。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，可以保证移相段良好的散热，另一方面可以保证移相段在长期的使用过程中不会漏水，提高其可靠性的新型水冷式差相移式隔离器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种新型水冷式差相移式隔离器，包括移相段，所述移相段包括重叠设置的上腔和下腔，上腔和下腔表面分别设有一散热槽，所述散热槽在上腔和下腔的表面弯折分布，且两端贯穿所在上腔或下腔的两侧，散热槽两端分别连接一管道接头和第一水嘴接头，两第一水嘴接头位于同一侧且连通；
散热槽内铺设有铜管，所述铜管经高压液压机压接在散热槽内，两端与对应管道接头和第一水嘴接头焊接，散热槽与铜管的间隙内填充有焊料，所述焊料填满间隙并高温固化。
作为优选：所述铜管上表面与散热槽上表面平齐。
作为优选：所述焊料导热系数为2-10 W/(m·K)。
作为优选：所述两第一水嘴接头位于同一侧且连通，具体为，通过一过渡水路连通，所述过渡水路包括铜连接管和两个第二水嘴接头，所述铜连接管两端连接第二水嘴接头，且两个第二水嘴接头分别与两个第一水嘴接头匹配对接，对接处设有密封圈并填满有硅胶层。
作为优选：移相段一侧还设有一支撑段，支撑段内设有与过渡水路匹配的凹槽，所述支撑段与移相段固定连接且过渡水路完全位于凹槽中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）对高功率状态下移相段的散热进行设计优化，提出了一种新的散热结构方式，将传统开水槽的方式改变为铺铜管的方式，使水路与移相段分离，保证了器件在长期使用的过程中不会漏水，增强了器件的使用可靠性。
（2）铜管采用高压液压机将铜管严实压接在上腔和下腔内，过程之中产生的间隙再使用焊料经过高温后固化，填满缝隙，我们选用的焊料导热系数较高，可以有效将移相段上的热量传导到铜管内的冷却液中，保证移相段的散热效率。采用高压液压机，铜管外壁面可以与腔体壁面紧密地贴合，使得铜管与金属壁面的接触为面与面的接触，这种接触方式会使得热流通道增加，将非常有效地提高移相段的散热。而常规不采用高压液压机进行压接的铜管，其铜管与壁面的压接方式一般为点与面或者线与面的接触，相对于面与面的接触方式，其热流通道显著降低。
（3）在第一水嘴接头处设计了过渡水路，过渡水路由铜连接管和两个第二水嘴接头构成，而第二水嘴接头又与第一水嘴接头结构匹配且对接，对接处设有密封圈并填满有硅胶层，不仅能保证过渡水路的独立性，又能保证安装的密封性。铜连接管具有良好的延展性，在长期的热胀冷缩中，铜材的适应状态更好，不会因为扣合不严而漏水。
（4）为过渡水路设置了支撑段，支撑段内设有与过渡水路匹配的凹槽，当支撑段与移相段固定连接时，不仅可以将过渡段水路隐藏起来起到保护效果，还能使过渡段水路嵌入凹槽中，起到支撑效果。
附图说明
图1为本发明分解结构示意图；
图2为实施例1中现有技术产品移相段的温度分布图；
图3为实施例1中本发明产品移相段的温度分布图；
图4为实施例2中过渡水路的示意图。
图中：1、上腔；2、下腔；3、散热槽；4、铜管；5、管道接头；6、过渡水路；7、支撑段；8、第一水嘴接头；9、第二水嘴接头；10、铜连接管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：参见图1-图3，一种新型水冷式差相移式隔离器，包括移相段，所述移相段包括重叠设置的上腔1和下腔2，上腔1和下腔2表面分别设有一散热槽3，所述散热槽3在上腔1和下腔2的表面弯折分布，且两端贯穿所在上腔1或下腔2的两侧，散热槽3两端分别连接一管道接头5和第一水嘴接头8，两第一水嘴接头8位于同一侧且连通；
散热槽3内铺设有铜管4，所述铜管4经高压液压机压接在散热槽3内，两端与对应管道接头5和第一水嘴接头8焊接，散热槽3与铜管4的间隙内填充有焊料，所述焊料填满间隙并高温固化。
所述铜管4上表面与散热槽3上表面平齐，所述焊料导热系数为2-10 W/(m·K)。
冷却液的方向为，从下腔2的管道接头5进入，经下腔2的铜管4、得到第一水嘴接头8到上腔1的第一水嘴接头8、上腔1的铜管4、再从上腔1的管道接头5流出。
我们利用仿真软件对现有技术和本发明产品，在移相段上的温度分布进行计算仿真，其中，本发明产品结构参见图1。现有技术中水冷式差相移式隔离器，不开散热槽3、不压接铜管4，而是直接在上腔1和下腔2的表面开槽制作水路用以散热。为了更好的进行对比，我们将现有技术中水冷式差相移式隔离器的水路形状、大小、分布方式，设计成与本发明图1中散热槽3的形状、大小、分布方式相同，然后在相同实验条件下，仿真二者移相段上温度分布，得到现有技术产品的温度分布图如图2，以及本发明的温度分布图如图3。
由图2、图3可知，改进前移相段上的最高温度为332K，改进以后移相段的最高温度为314K。由于整个移相段上，温度最高的地方为铁氧体，故我们可以看做，图2中铁氧体中最高温度为332K，图3中铁氧体中最高温度为314K。经本发明改进后，铁氧体上的最高温度降低了18K，散热效果得到了有效的提升，保证了器件正常的使用，提高了其可靠性。
实施例2：参见图1-图4，所述两第一水嘴接头8位于同一侧且连通，具体为，通过一过渡水路6连通，所述过渡水路6包括铜连接管10和两个第二水嘴接头9，所述铜连接管10两端连接第二水嘴接头9，且两个第二水嘴接头9分别与两个第一水嘴接头8匹配对接，对接处设有密封圈并填满有硅胶层。移相段一侧还设有一支撑段7，支撑段7内设有与过渡水路6匹配的凹槽，所述支撑段7与移相段固定连接且过渡水路6完全位于凹槽中。其余与实施例1相同。该结构简单易于加工制作，并可以有效保证水路的密封性，同时方便更换，有利于后期的维修。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型水冷式差相移式隔离器，包括移相段，所述移相段包括重叠设置的上腔（1）和下腔（2），其特征在于：上腔（1）和下腔（2）表面分别设有一散热槽（3），所述散热槽（3）在上腔（1）和下腔（2）的表面弯折分布，且两端贯穿所在上腔（1）或下腔（2）的两侧，散热槽（3）两端分别连接一管道接头（5）和第一水嘴接头（8），两第一水嘴接头（8）位于同一侧且连通；
散热槽（3）内铺设有铜管（4），所述铜管（4）经高压液压机压接在散热槽（3）内，两端与对应管道接头（5）和第一水嘴接头（8）焊接，散热槽（3）与铜管（4）的间隙内填充有焊料，所述焊料填满间隙并高温固化。
2.根据权利要求1所述的新型水冷式差相移式隔离器，其特征在于：所述铜管（4）上表面与散热槽（3）上表面平齐。
3.根据权利要求1所述的新型水冷式差相移式隔离器，其特征在于：所述焊料导热系数为2-10 W/(m·K)。
4.根据权利要求1所述的新型水冷式差相移式隔离器，其特征在于：所述两第一水嘴接头（8）位于同一侧且连通，具体为，通过一过渡水路（6）连通，所述过渡水路（6）包括铜连接管（10）和两个第二水嘴接头（9），所述铜连接管（10）两端连接第二水嘴接头（9），且两个第二水嘴接头（9）分别与两个第一水嘴接头（8）匹配对接，对接处设有密封圈并填满有硅胶层。
5.根据权利要求4所述的新型水冷式差相移式隔离器，其特征在于：移相段一侧还设有一支撑段（7），支撑段（7）内设有与过渡水路（6）匹配的凹槽，所述支撑段（7）与移相段固定连接且过渡水路（6）完全位于凹槽中。
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