CN1925101B - 旋转活塞式辐射散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转活塞式辐射散热器，其具有一个辐射散热器壳体(1)，该壳体通过中间腔(2)的形成而被外部壳体(3)所包围。为了避免被导引于中间腔(2)中的冷却介质在高旋转频率下形成逆流，按照本发明，在中间腔(2)中设置有导流结构(10-14)，该导流结构对于冷却介质中切向流动分量的形成起相反作用。

Description

旋转活塞式辐射散热器

技术领域

本发明涉及一种旋转活塞式辐射散热器。

背景技术

一种这样的旋转活塞式辐射散热器例如由DE 19612698C1获知。其中，阴极和阳极牢固地安置在真空密封的辐射散热器壳体内部。这样构成的电子管是以可转动的方式支承的。一束从阴极指向阳极的电子射线由相对该电子管固定的磁性偏转装置偏转并被位置固定地保持在该偏转位置上。为了排放在抑制电子射线时于阳极中生成的热量，该辐射散热器壳体设有冷却装置。该冷却装置例如包括将该辐射散热器壳体包围的外部壳体。在形成于外部壳体和辐射散热器壳体之间的中间腔中，为了排出热量，借助泵循环一种冷却介质(例如一种绝缘油)。

另外，从DE 10319735A1中获知一种带辐射散热器壳体的旋转活塞式辐射散热器，该辐射散热器壳体被一个外部壳体包围。辐射散热器壳体借助设置在该壳体中的轴承以可围绕轴线转动的方式支承。因此，辐射散热器壳体在位置固定的壳体中转动。在一个于外部壳体和辐射散热器壳体之间构成的中间腔中，冷却介质被输入并被排出，因此，辐射散热器壳体在它的外侧面上被环绕流过。为了对在冷却介质中形成横向涡流起相反作用，在辐射散热器壳体的与冷却介质相接触的外侧面(圆周表面、端表面)上设置有间隙结构。在该圆周表面上，该间隙呈凹槽形并在辐射散热器壳体的圆周方向上延伸。在该端表面上，该间隙居中地设置。

其它的旋转活塞式辐射散热器由DE 19929655A1和对应的US6,426,998B1中以及DE 10335664B3和DE 102004003370A1中获知。

在实践中、特别是在大于200转/分的电子管的高旋转频率的应用下已经表明，为了维持足够的冷却，用于循环冷却介质的泵功率必需一个明显的提高。而且在泵功率提高的情况下会注意到，有时冷却介质的输送，特别是在阳极的高热负荷区域中会明显地减慢或甚至达到完全地停滞状态。由此可能导致对阳极的不希望的强烈加热。

发明内容

本发明要解决的技术问题是消除现有技术的这些缺陷。特别是要在旋转活塞式辐射散热器中提供一种即便在高旋转频率下也确保安全可靠地冷却的冷却装置。

所要解决的这一技术问题通过权利要求1的特征实现。相宜的实施方式由权利要求2-16的特征给出。

本发明的旋转活塞式辐射散热器包括以可围绕轴线转动的方式支承的电子管，其具有一个活塞形式的辐射散热器壳体，在其底部上设置阳极，其中，该辐射散热器壳体设有可供冷却介质流通的冷却装置，并且其中，该冷却装置至少在底部的区域中具有对于冷却介质中切向流动分量的形成起相反作用的导流结构。

已经表明，通过可相对简单地实现的措施，即该冷却装置至少在底部的区域中具有对于冷却介质中切向流动分量的形成起相反作用的导流结构，就可以即使在电子管的高旋转频率情况下也确保一种突出的冷却作用。这在现有认识水平下归结为：通过设置本发明建议的导流结构而显著地减小或克服在冷却介质中由于科利奥列力(Corioliskraft)造成的流动的切向偏转。从而不会在冷却介质中形成需要明显提高泵功率才能将其克服的不希望的流动阻塞。因此，还能够对于冷却介质输送的不希望的减缓或停滞起相反作用。

按照一种优选的实施方式，导流结构被设置在冷却装置的基本上径向延伸的径向部分中。“径向部分”应被理解成冷却装置与所述轴线相交的表面。正是在这个(径向)部分中可发生由于科利奥列力造成的不希望之流动阻塞的形成。本发明建议的导流结构因此被特别地设置在底部区域中辐射散热器壳体的一个外侧面上以及在必要的情况下被设置在辐射散热器壳体的处于小直径区域内的中间部分上。

按照另一种实施方式规定，导流结构延伸通过该径向部分的表面的绝大部分。也就是说，该导流结构延伸通过该径向部分的通常以环形形式构成的表面的一个半径的绝大部分。

按照一种特别简单的实施方式，该导流结构包括径向上延伸的隔肋。这些隔肋可以是断续的。它们可以仅仅延伸通过所述表面的一部分。它们也可以是沿径向延伸的迷宫式结构的组成部分。导流结构例如也可以由将辐射散热器壳体之外侧面包围的适当导引的管道构成。

按照一种结构特别简单的实施方式，冷却装置具有至少部分地包围辐射散热器壳体的外部壳体，因此在辐射散热器壳体和外部壳体之间构成可流通冷却介质的中间腔。在这种情况下，导流结构相宜地设置在外部壳体的朝向辐射散热器壳体的内侧面上。因此，在以这种方式设计的旋转活塞式辐射散热器中，辐射散热器壳体就构成该真空壳体，而外部壳体则构成与其一起转动的该冷却介质壳体。

为了进一步改善阳极热量的排出，辐射散热器壳体的面对外部壳体的外侧面可以至少在底部的区域中具有优选的是径向延伸的凹槽和/或隔肋。因此，在辐射散热器壳体的外侧面上待冷却的表面被扩大了并且加速了热排放。此外还可能的是，导流结构包括多个在所述表面中基本上按规律设置的轴向延伸的构件，例如圆柱形销或类似物。

按照另一种实施方式，该导流结构包括一种在中间腔中设置的可被冷却介质流过的多孔或泡沫状材料。该材料可以特别地从下列组中选择：多孔烧结金属，金属泡沫，多孔陶瓷，陶瓷泡沫。所建议的材料的使用使导流结构能特别简单地实现。

按照另一个实施方式，外部壳体可以至少由两个构件制成，其中，两个构件之一是一个在底部区域中安置的第一罩。另外，外部壳体可以包括两个壳体半罩，它们被设置在辐射散热器壳体的中间部分中。所建议的壳体半罩的设置尤其应用在这样一种辐射散热器壳体中，该壳体在其中间部分中具有一个相比彼此位置相对置的底部要较小的直径。另外，在这种情况下，外部壳体可以包括一个第二罩，其被安置在辐射散热器壳体的一个与所述底部位置相对置的另一底部上。按照所建议的实施方式，该外部壳体因此可以基本上由四个构件组成，在其面对该辐射散热器壳体的内侧面上至少在径向部分中设置适合的导流结构。通过外部壳体与辐射散热器壳体的简单的装配和牢固的连接，可以以简单而成本低廉的方式实现本发明的冷却装置。

按照另一个实施方式，外部壳体由塑料制成，优选由用玻璃纤维，碳纤维或塑料纤维增强的塑料或PEEK制成。另外，为了使辐射散热器壳体进行转动，该外部壳体可以按驱动要求与驱动装置相连接。为此可以在所述外部壳体上设置用于按驱动要求与驱动装置耦联的适当结构。其中，例如可以涉及一种用于与齿带相啮合的环绕齿结构，或涉及用于与在该驱动装置上设置的耦联结构或类似结构相接合的间隙或突起。

附图说明

下面借助附图详细解释本发明的具体实施例。在附图中：

图1是第一种旋转活塞式辐射散热器的示意截面图，

图2是沿图1中剖示线X-X’的示意截面图，

图3是沿图2中剖示线A-A’的示意局部截面图，

图4是沿图2中剖示线B-B’的示意局部截面图，

图5a-图5f是导流结构的实施例，

图6a-图6f是垂直于该导流结构的实施例的示意局部截面图，

图7是第二种旋转活塞式辐射散热器的示意截面图，

图8是第三种旋转活塞式辐射散热器的示意截面图，

图9是外部壳体的实施例的示意截面图，

图10是一个横向于壳体半罩的示意截面图。

具体实施方式

图1示出了一个通过第一种旋转活塞式辐射散热器的示意截面图。该旋转活塞式辐射散热器具有可围绕轴线A转动的辐射散热器壳体1，其通过构成中间腔2而与外部壳体3固定连接。中间腔2具有基本上径向延伸的径向部分4，其在图1中以阴影线绘出。另外，中间腔2具有圆周部分5，其在图1中以空白形式绘出。中间腔2设有用于输入冷却介质的冷却介质入口6和用于排出冷却介质的冷却介质出口7，冷却介质例如是绝缘油或水。因此辐射散热器壳体1构成该真空壳体而外部壳体3构成与其一起转动的该冷却介质壳体。

这个由金属或其它适合材料制造的并真空密封的辐射散热器壳体1设计成活塞形式并在底部8的区域中具有(未在此处示出的)与辐射散热器壳体1固定连接的阳极。在位置相对置的另一底部9的区域中设置(未在此处示出的)阴极。

图2示出了一个沿图1中剖示线X-X’的示意截面图。在中间腔2中设置一种沿径向伸出的隔肋10和位于其间的构成的导流结构的冷却通道11。

如图3所示，冷却通道11可以沿径向往外扩展到该圆周部分5中的入口区域中。如图4所示，冷却通道11可以在它的面对辐射散热器壳体1的侧面上设有优选地在径向上延伸的肋状件12。通过该肋状件12的设置，要被冷却的表面被扩大了并因此提高了将热量向冷却介质传递的效率。

图5a-图5f示出了在底部8的区域中导流结构的不同的变型。在图5a中设置有第一隔肋10a，其沿径向延伸通过底部8的绝大部分。与之不同，第二隔肋10b只分别延伸通过底部8的在径向上处于外侧的部分。

在图5b表示的变型中，第一隔肋10a和第二隔肋10b是断续的。

如图5d所示，隔肋10也可以迷宫形式延伸的。而且因此可以在中间腔2中对于切向流动矢量的形成起相反作用并且此外可以实现一种特别有效的向冷却介质的热量传递。

适合的导流结构也可以通过设置在轴向上延伸的、优选的是在一个六边形对称结构中设置的圆柱形销12a(图5c)，或通过六边形13(图5e)或也可通过三角形的锯齿结构14(图5f)来实现。

图6a-图6f示出了垂直于径向延伸的导流结构的局部横截面视图。该辐射散热器壳体1的面对外部壳体3的外侧面15被设置为粗糙的结构。这种粗糙结构例如可以借助喷砂处理或其他适合的技术来制成。该粗糙结构也可以以(如图4中以附图标记12所表示的)径向凹槽的形式实施。

如图6a-图6c所示，隔肋10可以安置在外部壳体3上或辐射散热器壳体1上，或既在外部壳体3上又在辐射散热器壳体1上。此外也可能的是，隔肋10是设置为自由支承的(freitragend)结构，也就是说，以轮辐的形式延伸通过中间腔2(见图6d)。

代替隔肋10，也可以使自由支承的杆状件16在径向上延伸通过中间腔2(见图6e)。在图6f中表示的变型中，该导流结构是辐射散热器壳体1的组成部分。

图7示出了第二种旋转活塞式辐射散热器的一个示意横截面图。其中，在这个于底部8和外部壳体3的位置相对置的部分之间构成的中间腔2中设置有盘状件17，其相对于辐射散热器壳体1和与其固定连接的外部壳体3是可转动的。盘状件17可以例如相对于辐射散热器壳体1及外部壳体3的旋转保持固定。但是它也可以以比该辐射散热器壳体1少的转数沿相同或相反的方向转动。由于盘状件17的设置而导致一种迫使冷却介质朝向冷却介质出口7的流动的形成。在盘状件17的适合的构造下，或者盘状件17相对辐射散热器壳体1的适当相对运动的情况下，就可以省去为输送冷却介质而设置的泵。冷却介质则从冷却介质出口7通过热交换器18又被输送到冷却介质入口6。

在图8中所示的第三种旋转活塞式辐射散热器情况下，盘状件17被设计为双层板的形式。因此，可以实现冷却介质在朝向冷却介质出口7方向上的特别强烈的流动。另外在图8所示的第三旋转活塞式辐射散热器中，另一冷却介质入口6被设置在冷却介质出口7的区域内。因此可实现，直接从热交换器18来的冷却介质未经预热就被输送到在运行时特别强烈加热的该旋转活塞式辐射散热器的底部8区域中。

图9示出了一个制造外部壳体3的具体实施例。根据该实施例，外部壳体3可以由一个第一罩19，两个中间的壳体半罩20以及一个第二罩21制成。上述壳体组成构件可以例如由塑料(如PEEK)或类似物制成。它们可以通过适当的装配手段或以粘接方式相互连接。

如图10所示，也可以使多个图9所示的中间壳体半罩20以相互90°的错位彼此叠置并且通过粘接方式固定。因此可以实现外部壳体3的一种特别抗压力的结构。

Claims (17)

1.一种旋转活塞式辐射散热器，其具有以可围绕轴线(A)转动的方式支承的电子管，该电子管具有活塞形式的辐射散热器壳体(1)，在其底部(8)上设置有阳极，其中，该辐射散热器壳体(1)设有可供冷却介质流通的冷却装置，并且其中，该冷却装置至少在底部(8)的区域中具有对于冷却介质中切向流动分量的形成起反作用的导流结构(10-14)。

2.如权利要求1所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述导流结构(10-14)设置在冷却装置的基本上径向延伸的径向部分(4)中。

3.如前述权利要求中任何一项所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述导流结构(10-14)延伸通过所述径向部分(4)的表面的绝大部分。

4.如权利要求1所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述导流结构(10-14)包括径向延伸的隔肋(10，10a，10b)。

5.如权利要求1所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

冷却装置具有至少部分地包围所述辐射散热器壳体(1)的外部壳体(3)，从而在所述辐射散热器壳体(1)和该外部壳体(3)之间构成可供冷却介质流通的中间腔(2)。

6.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述导流结构(10-14)设置在所述外部壳体(3)的面对辐射散热器壳体(1)的内侧面上。

7.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述辐射散热器壳体(1)的面对所述外部壳体(3)的外侧面(15)至少在底部(8)的区域中具有优选沿径向延伸的凹槽(12)和/或隔肋(10，10a，10b)。

8.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述导流结构(10-14)包括在所述中间腔(2)中设置的可供冷却介质流通的多孔或泡沫状材料。

9.如权利要求8所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述材料从下面的材料组中选择：多孔的烧结金属，金属泡沫，多孔陶瓷，陶瓷泡沫。

10.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

在位于所述底部(8)和外部壳体(3)之间的中间腔(2)中设置相对于所述辐射散热器壳体(1)固定的或可以以不同的速度旋转的盘状件(17)。

11.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述外部壳体(3)至少由两个构件制成，其中，这两个构件中的一个是安置在底部(8)的区域中的第一罩(19)。

12.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述外部壳体(3)还包括两个壳体半罩(20)，它们设置在所述辐射散热器壳体(1)的中间部分中。

13.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述外部壳体(3)包括第二罩(21)，其安置在所述辐射散热器壳体(1)的与底部(8)位置相对置的另一底部(9)上。

14.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述外部壳体(3)由塑料制成。

15.如权利要求14所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述塑料是用玻璃纤维、碳纤维或塑料纤维增强的塑料或PEEK。

16.如权利要求5所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

为了使所述辐射散热器壳体(1)进行旋转运动，所述外部壳体(3)按驱动要求与一个驱动装置连接。

17.如权利要求1所述的旋转活塞式辐射散热器，其中：

所述冷却介质是一种绝缘油或水。

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