CN1744264A - 磁控管散热片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁控管散热片，其特征在于，多个湍流增进凸起设在平面本体的一侧上，该平面本体具有阳极连接在其内的凸缘型通孔以及在该平面本体的边缘向外延伸并弯曲的多个连接部件，由此，当来流气体在所述湍流增进凸起的顶端经历流分离时，现有的温度边界层变薄而且摩擦系数增加，由此提高了换热率和冷却效率。

Description

磁控管散热片

技术领域

本发明涉及一种磁控管散热片，尤其是涉及一种构造成具有增大的换热面积以从而提高冷却效率的磁控管散热片。

背景技术

一般地，磁控管用作热源，其用于通过阴极通电时，从阴极释放电子通过电磁场产生约2450兆赫兹(MHz)的射频能量，随后通过天线将产生的能量输出的方式加热对象。这种磁控管包括阳极单元10、阴极单元20和磁体单元30，如图1所示。

阳极单元10包括阳极圆筒11和在阳极圆筒11的内表面上径向形成的多个叶片12。阴极单元20包括灯丝21、端屏蔽罩22和23、中心导线24以及侧导线25。灯丝21具有由含有例如钨(W)、钍(Th)的合金材料制成的螺旋结构，且灯丝21沿阳极单元10的中心轴设置以发射热电子。磁体单元30包括：上磁极31和下磁极32，其安装在阳极圆筒11的上端和下端以用作磁路的通道(passage)；以及多个磁体33，其设在每个上磁极31和下磁极32的侧面以形成磁场。

未说明的附图标记41表示用于热电子旋转运动的工作空间。附图标记42为由陶瓷绝缘材料制成的陶瓷芯柱，附图标记43为用作噪声滤波电路的扼流线圈，附图标记44为穿心电容器(feed through capacitor)，以允许扼流线圈43接收外部电流。此外，附图标记45、46分别为用作磁路通道的A-密封和F-密封，附图标记47为天线馈线，以及附图标记48为用于在完成磁控管的组装后排出气体以保持真空状态的气体排出管。此外，附图标记100为安装在轭架50的腔室内的散热片，该腔室通过该扼架的上板51和下板52的连接限定。

在如此设置的磁控管中，由所述磁体33形成的磁场沿上磁极31和下磁极32形成磁路，由此在所述叶片12和灯丝21之间的工作空间41内形成磁场。当穿心电容器44接通外部电源时，灯丝21在约2000K的温度下发射热电子。由此发射的热电子依据所述磁体33的磁场和施加在灯丝21及阳极单元10之间的4.0-4.4千伏(kV)的正电压在该工作空间41内旋转。电源随后通过中心导线24和侧导线25供给到灯丝21，以使在所述叶片12和灯丝21之间形成频率约为2450MHz的电场。发射的热电子通过前述的电磁场被迫在工作空间41内进行摆线运动，随后转换成电磁能的高频能量。该能量依次通过所述叶片12和天线馈线47输出到外部。在输出该高频能量过程中，该能量传导至该圆筒11，同时部分能量以热的形式损耗。为了有效地散去这样的热，需要由散热片100来进行冷却。

参照图2，散热片100包括多个翼片(fin)121a、121b、121c、121d、121e和121f，其在平面本体110的两侧弯曲。平面本体110具有圆筒阳极可穿过并连接在其内的中心通孔130。附图标记151、152分别为流体入口和流体出口。附图标记161、162、163及164分别为第一气体导向板和第二气体导向板。

多个翼片121a、121b、121c、121d、121e和121f向外形成以增大换热面积，并同时作为与轭架50连接的连接部件。

如此设置的磁控管散热片100可依据该磁控管的输出量级采用各种规格来制造。然而，如果具有同样输出的磁控管需要紧凑的阳极结构，那么会产生一个问题，即由于散热片的换热面积有限而将使冷却效率的提高受到限制。

发明内容

在此公开的本发明旨在解决现有技术中的前述问题。本发明的目的在于提供一种具有增大的换热面积以使换热更容易的改进结构的磁控管散热片，由此提高冷却效率。

本发明的另一目的在于提供一种通过简单易行的制造工艺改进磁控管的传统散热片以最大程度地增大换热面积从而提高经济效益的磁控管散热片，由此提高冷却性能。

为了达到这些目的，依据本发明的磁控管散热片包括：平面本体，其具有凸缘型通孔，阳极穿过该通孔并在该通孔内被连接；多个连接部件，其在该平面本体的边缘向外延伸并弯曲；以及多个湍流增进凸起，其以预定模式设置同时从该平面本体的至少一侧凸出。

在依据本发明这样构造成的磁控管散热片中，优选地，所述湍流增进凸起设成沿与该凸缘型通孔的边缘凸起凸出的方向相同的方向凸出。优选地，所述湍流增进凸起设置成在其之间保持等距离。

依据本发明的一个方案，优选地，所述湍流增进凸起形成为所述湍流增进凸起的节距P和高度H之间的关系满足关系式P/H＝1～10。更优选地，所述湍流增进凸起形成为满足关系式P/H＝6～8。

依据本发明的另一方案，所述湍流增进凸起可以相对于该凸缘型通孔以对称形式形成在气体入口区域和气体出口区域。可选择地，所述湍流增进凸起可以相对于该凸缘型通孔设置于气体入口区域和气体出口区域的任意一个。

同时，所述湍流增进凸起可以通过诸如局部处理该平面本体等而与该平面本体一体成形。可选择地，所述湍流增进凸起可以通过将单独部件或元件粘结或连接到该平面本体上来形成。应该清楚的是，所述湍流增进凸起可以设置成各种构造如：实心或空心形式圆柱或多角柱形式，或通过切开该平面本体的一些部分并将所述切开部分直立而形成的凸起部件等形式。

附图说明

从以下结合附图给出的优选实施例的描述中，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更清晰。在附图中：

图1为传统磁控管的示意剖面图；

图2为图1散热片部分的示意立体图；

图3为依据本发明的磁控管散热片的示意立体图；

图4为依据本发明的磁控管散热片的主体部分结构的示意立体图；

图5为依据本发明的磁控管散热片的冷却原理的概念图；

图6为将依据本发明的多个磁控管散热片以一个放在另一个上的方式堆叠的状态的示意立体图。

具体实施方式

下面结合附图来详细说明依据本发明的一个优选实施例的磁控管散热片。

参照图3，依据本发明的磁控管散热片200包括：平面本体210，其具有凸缘型通孔210a，阳极穿过该通孔210a并在该通孔210a内被连接；多个连接部件221、222、223、224、225及226，所述连接部件在该平板本体210的边缘向外延伸并弯曲；以及多个湍流增进凸起230，所述湍流增进凸起230以预定模式设置并同时从该平面本体210的一侧凸出。

优选地，在依据本发明由此构造成的磁控管散热片中，所述湍流增进凸起230以与从该凸缘型通孔210a边缘凸出的凸起211的方向相同的方向凸出。

同时，所述湍流增进凸起230设置成满足关系式P/H＝1～10，其中P为相邻的湍流增进凸起之间的节距，而H为湍流增进凸起的高度，如图4所示。优选地，所述湍流增进凸起设置成满足关系式P/H＝6～8。

参照图3，优选地，所述湍流增进凸起230可以相对于该凸缘型通孔210a以对称形式形成在气体入口212区域和气体出口213区域。

依据本发明的另一方案，所述湍流增进凸起230可相对于该凸缘型通孔210a选择性地设置于气体入口212区域和气体出口213区域的任意一个。

在本发明中，所述湍流增进凸起230可以通过诸如冲压工艺等在该平面本体210的预定位置形成中空凸台而与该平面本体210一体成形。

另一方面，所述湍流增进凸起230可以通过将诸如单独的翼片或凸台型部件粘结或连接于该平面本体210而形成。所述湍流增进凸起230也可以设置成实心或空心的形式，圆柱或多角柱的形式。可选择地，所述湍流增进凸起230可设置为包括通过切开该平面本体210的一些部分并将这些切开部分直立而形成的凸起部件的各种构造。然而，本发明不局限于这些特殊的形式或构造。

接下来，参照图5说明依据本发明的磁控管散热片的冷却能力。

当气体在平面本体210上从“A”方向到“B”方向流动时，所述湍流增进凸起230扰动气流以产生湍流T。这就是本发明以“湍流增进凸起230”为特征或表示为“湍流增进凸起230”的原因。

同时，在流体和固体之间的换热依赖于在该固体表面上形成的温度边界层厚度。由此，依据众所周知的作为换热增进方法的边界层减薄法(boundary-layer thinning method)，通过减薄形成在该固体表面上的温度边界层厚度可提高换热。例如，如果流体的流动为层流，那么温度边界层厚度δ_t的变化与主流速度v的平方根成反比，如下面公式(1)所示。因此，为了减少该边界层的厚度，绝对必要地要求通过局部形成湍流来扰动该流动以增加主流速度或立即增加流动速度。

$h\∝\frac{1}{{\mathrm{\δ}}_t}\∝\sqrt{v}---\left(1\right)$

其中，h为换热系数，δ_t为温度边界层厚度，v为主流速度。

由此，在作为依据本发明的散热片200的特征的所述湍流增加凸起230的冷却原理中，如图5所示，气流的流分离发生在所述湍流增进凸起部230的顶端，随后气流在大于所述湍流增进凸起230高度10倍的距离的下游位置210b处再次与该平面本体210接触。此时，如果在该平面本体210的表面和气体之间存在着温差，那么与该平面本体210再次接触的气流将减薄现有表面温度边界层，由此增加换热率。由此，在气流与该平面本体再次接触的位置210b处可以获得高换热率。

如上所述的，在本发明的磁控管散热片200中，所述湍流增进凸起以一预定间隔相隔开地设置在该平面本体210的换热表面上，而且从处于相邻湍流增进凸起230之间且经历流分离的气流再次与该平面本体210接触的多个位置处获得的高换热率可以得到利用。

同时，如果所述湍流增进凸起230以等距离设置在本发明的磁控管散热片200的平面本体210上，那么可以根据所述湍流凸起230a的节距P和高度H之间的关系来确定冷却效率。下面将参考图4来说明。

(1)如果P/H≈0.5，那么在相邻湍流增进凸起之间难以形成完整漩涡。此外，不存在气流再次接触该平面本体的位置。

(2)如果P/H≈1，那么在气体来流方向上彼此相邻的湍流增进凸起之间形成一个漩涡。

(3)如果P/H＞1，那么在所述湍流增进凸起的两内角处形成多个小漩涡，且所述漩涡呈椭圆形状。此时，存在气流再次接触该平面本体的多个位置。至于在这些位置处的摩擦系数，当P/H值处于1～1.3的范围内时会逐渐减小，并在P/H值为1.3时为最小，随后当P/H值为大于等于1.3时再次增加。

(4)如果P/H≈6～8，那么在所述湍流增进凸起的顶端产生流分离，由此在气流与平面本体再次接触的位置处摩擦系数和换热率为最大。

基于前述，在依据本发明的磁控管散热片200中，优选地，所述湍流增进凸起230的节距P和高度H的比例P/H在1～10的范围内。特别是更优选地，比例P/H在6～8的范围内。

同时，所述湍流增进凸起230不具体地限于其构造。例如，最优地，所述湍流增进凸起230设置成圆柱体或圆柱凸台的形式。这是因为，尽管在随后的湍流与该平面本体的接触中，方柱、浮凸、通过将该平面本体的切开部分抬起并直立的凸起部件，以及圆柱体或圆柱凸台显示出基本相同的效果，然而在湍流形成时，绕着圆柱体的高湍流速度和高换热率更有效果。另一个原因在于，圆柱体或圆柱凸台的构造还具有通过采用模具冲压工艺等方式经济地成型的优点。

在将上述的本发明的磁控管散热片200实际安装在磁控管内时，多个平面本体210、310、410、510、610及710以一个放在另一个上的方式堆叠安装，如图6所示。为了最大化增进冷却效果，考虑相邻散热片平面本体之间的间隙，所述湍流增进凸起230的高度应设计成其不与相邻散热片200的平面本体210相接触。

从前述明显看出，在依据本发明所述的该磁控管散热片的优点在于，因为设在该平面本体210上的所述多个湍流增进凸起230产生来流气体的湍流，从而使得气体流分离以提高换热率，从而可进一步提高冷却效率。

本发明的另一优点在于，本发明提供了一种通过简单易行的制造工艺来改进传统磁控管散热片以最大程度地增大换热面积，从而改善经济效益，由此具有更高的冷却性能的磁控管散热片。

尽管结合优选实施例说明了本发明，但是对于那些本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化，这些修改和变化落入由后附的权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种磁控管散热片，其中包括：

平面本体，其具有凸缘型通孔，阳极穿过该凸缘型通孔以在该凸缘型通孔内被连接；

多个连接部件，其在该平面本体的边缘向外延伸并弯曲；以及

多个湍流增进凸起，所述湍流增进凸起以预定模式设置且从该平面本体的至少一侧凸出。

2.如权利要求1所述的磁控管散热片，其中，所述湍流增进凸起设置成沿与该凸缘型通孔的边缘凸起凸出的方向相同的方向凸出。

3.如权利要求1所述的磁控管散热片，其中，所述多个湍流增进凸起之间保持等距离。

4.如权利要求1所述的磁控管散热片，其中，所述湍流增进凸起形成为所述湍流增进凸起的节距P和高度H之间的关系满足关系式P/H＝1～10。

5.如权利要求1所述的磁控管散热片，其中，所述湍流增进凸起相对于该凸缘型通孔以对称形式形成在气体入口区域和气体出口区域。

6.如权利要求1所述的磁控管散热片，其中，所述湍流增进凸起相对于该凸缘型通孔选择性地设置于气体入口区域和气体出口区域中的任意一个。

7.如权利要求1所述的磁控管散热片，其中，所述湍流增进凸起通过局部处理该平面本体以与该平面本体一体成形。

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