CN202797219U - 射频高功率同轴传输线密封水冷结构 - Google Patents

射频高功率同轴传输线密封水冷结构 Download PDF

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毛玉周
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Abstract

本实用新型公开了一种射频高功率同轴传输线密封水冷结构，包括有圆管状的外导体和内导体，内导体在外导体内部，内导体的两端分别焊接有内导体连接法兰，外导体的两端分别焊接有外导体母法兰和外导体公法兰，外导体母法兰和外导体公法兰分别通过螺钉与外导体过渡段的公法兰、母法兰连接，内导体的两端与外导体之间分别设有聚四氟绝缘支撑法兰，内导体公插头、内导体母插头分别穿过聚四氟绝缘支撑法兰盘中心孔与内导体通过螺栓连接紧固。本实用新型适用于大功率射频波连续传输，具有能够传输大功率射频波的能力和密封散热功能，该结构简单、方便安装实施，已应用到大型超导托卡马克核聚变实验装置EAST射频加热系统中，起到很好的射频波传输和冷却效果。

Description

射频高功率同轴传输线密封水冷结构
技术领域
本实用新型涉及离子回旋波加热系统射频功率传输领域，具体是射频高功率同轴传输线密封水冷结构。
背景技术
在托克马克热核聚变装置中，离子回旋波加热系统主要用于提供高功率射频波能量，并通过同轴传输线和阻抗匹配网络，由射频加热天线将射频功率传输给真空室中的等离子体，以达到加热等离子体或驱动等离子体电流的目的，以获得高参数稳态等离子体；其总功率水平高达几兆瓦至数十兆瓦，工作频率为10-200MHz，根据系统总功率的不同，功率传输一般需要几路或十几路同轴传输线，每路传输线需传输的射频功率约为1.5兆瓦高达兆瓦量级其功率水平高达兆瓦量级。由于射频加热系统距离托克马克装置较远，传输线长度通常约需几十米至一百多米，一般由长度为两米左右的同轴线连接而成；为减少射频功率在传输中的损耗，同轴传输线的内导体材料为紫铜，外导体材料为紫铜或铝。由于导体表面电阻的存在，同轴传输线在传输功率的过程中会产生射频损耗，传输1.5兆瓦的射频功率，传输线每米会产生约200瓦的欧姆损耗，特别是在射频系统在连续波运行时，在确保传输兆瓦级射频高功率的同时，必须考虑传输线的散热问题。在EAST装置离子回旋波功率传输系统中，传输线内导体采用水冷，外导体自然冷却。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种既能传输兆瓦级的射频功率，又具有良好密封和冷却散热的射频高功率同轴结构。
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
射频高功率同轴传输线密封水冷结构，其特征在于：包括有圆管状的外导体和内导体，所述的内导体在外导体内部，所述的内导体的两端分别焊接有内导体连接法兰，外导体的两端分别焊接有外导体母法兰和外导体公法兰，外导体母法兰和外导体公法兰分别通过螺钉与外导体过渡段的公法兰、法兰连接，所述的内导体的两端与外导体之间分别装有聚四氟绝缘支撑法兰盘；导体公插头、内导体母插头分别穿过聚四氟绝缘支撑法兰盘中心孔与内导体通过螺栓连接紧固，所述的内导体公插头内导体插入母插头。
所述的内导体连接法兰上设有环形凹槽，环形凹槽中放置有O型橡胶密封圈。
所述的内导体公插头上设有一个环形凹槽和一个环形燕尾槽，环形凹槽位于内导体公插头的细端，环形燕尾槽位于内导体公插头的粗端，环形凹槽中放置有O型橡胶密封圈，燕尾槽中装配有铍青铜簧片，O形密封圈用于密封内导体内部冷却水，防止冷却水从内导体内泄漏；铍青铜簧片用于提供与母插头之间良好的电接触。
所述的外导体公法兰上设有环形凸台，外导体母法兰上设有环形凹槽，外导体公法兰上环形凸台与外导体母法兰的环形凹槽之间放置O型密封圈。
所述的聚四氟支撑法兰包括有一个中心通孔和四个通气圆孔，中心通孔用于固定内导体，四个的通气圆孔均匀分布，在聚四氟支撑法兰的两个端面分别具有环形凹槽，用于增加绝缘强度。
所述的外导体、外导体公法兰、外导体母法兰、外导体过渡段的材料为铝，内导体的材料为紫铜，内导体连接法兰以及内导体公、母插头材料为H62黄铜，其中内导体公、母插头表面镀银处理，所述的外导体和外导体公法兰、外导体母法兰通过铝焊焊接，所述的内导体和内导体连接法兰通过银铜焊焊接。
本实用新型的优点是：
本实用新型适用于大功率射频波连续传输，它具有能够传输大功率射频波的能力和密封散热功能，同时该结构简单，方便安装实施等优点，已应用到大型超导托卡马克核聚变实验装置EAST射频加热系统中，起到很好的射频波传输和散热效果。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中细节A的放大图。
具体实施方式
如图1所示，射频高功率同轴传输线密封水冷结构，包括有外导体1、外导体过渡段2、内导体3、内导体母插头4和5、内导体公插头6、聚四氟乙烯绝缘支撑法兰盘7和8、内导体O型密封圈9和10、外导体O型密封圈11和12、以及铍青铜黄片17；外导体1两端分别焊接外导体母法兰13和公法兰14，O型密封圈11安装在母法兰13的环形凹槽内，外导体母、公法兰13、14通过螺栓分别与外导体过渡段2连接；内导体3两端分别焊接有内导体连接法兰15和16，O型密封圈9和10分别放置在内导体连接法兰14和15的环形凹槽内；内导体母插头5、公插头6分别穿过聚四氟支撑法兰盘7和8与内导体两端的内导体连接法兰15、16螺栓连接；内导体公插头5的环形燕尾槽上装有铍青铜黄片17，环形凹槽处安装有O型密封圈18。聚四氟乙烯绝缘支撑法兰盘7和8分别放置在外导体法兰与外导体过渡段法兰之间；组装传输线时内导体公插头插入内导体母插头之中。

Claims (6)

1.一种射频高功率同轴传输线密封水冷结构，其特征在于：包括有圆管状的外导体和内导体，所述的内导体在外导体内部，所述的内导体的两端分别焊接有内导体连接法兰，外导体的两端分别焊接有外导体母法兰和外导体公法兰，外导体母法兰和外导体公法兰分别通过螺钉与外导体过渡段的公法兰、母法兰连接，所述的内导体的两端与外导体之间分别装有聚四氟乙烯绝缘支撑法兰盘，内导体公插头、内导体母插头分别穿过聚四氟绝缘支撑法兰的中心孔与内导体通过螺栓连接，所述的内导体公插头插入内导体母插头，外导体母法兰和外导体公法兰螺栓连接。
2.根据权利要求书1所述的射频高功率同轴传输线密封水冷结构，其特征在于：所述的内导体连接法兰上设有环形凹槽，环形凹槽中放置有O型橡胶密封圈。
3.根据权利要求书1所述的射频高功率同轴传输线密封水冷结构，其特征在于：所述的内导体公插头上设有一个环形凹槽和一个环形燕尾槽，环形凹槽位于内导体公插头的细端，环形燕尾槽位于内导体公插头的粗端，环形凹槽中放置有O型橡胶密封圈，燕尾槽中装配有铍青铜簧片。
4.根据权利要求书1所述的射频高功率同轴传输线密封水冷结构，其特征在于：所述的聚四氟支撑法兰盘包括有一个中心通孔和四个通气圆孔，中心通孔用于固定内导体，四个的通气圆孔均匀分布，在聚四氟支撑法兰的两个端面分别具有环形凹槽。
5.根据权利要求书1所述的射频高功率同轴传输线密封水冷结构，其特征在于：所述的外导体公法兰上设有环形凸台，外导体母法兰上设有环形凹槽，外导体公法兰上环形凸台与外导体母法兰的环形凹槽之间放置O型密封圈。
6.根据权利要求书1所述的射频高功率同轴传输线密封水冷结构，其特征在于：所述的外导体、外导体公法兰、外导体母法兰、外导体过渡段的材料为铝，内导体的材料为紫铜，内导体连接法兰以及内导体公、母插头材料为H62黄铜，其中内导体公、母插头表面镀银处理，所述的外导体和外导体公法兰、外导体母法兰通过铝焊焊接，所述的内导体和内导体连接法兰通过银铜焊焊接。
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