CN109698104B - 水冷式回旋管控制极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水冷式回旋管控制极，属于回旋管技术领域，其包括筒身部以及固定连接在该筒身部端部的控制极本体，还包括套于筒身部外周外的水冷筒，以形成冷却腔；还包括有设置于冷却腔内的隔水条，隔水条沿筒身部轴向延伸，从而将冷却腔分隔第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区和第二冷却区通过设置于隔水条上的周向通道而连通，冷却腔的入液口与第一冷却区相连通，水冷筒的出液口与第二冷却区相连通，入液口和出液口设置于冷却腔的同一端，而周向通道则设置于冷却腔的另一端。本发明通过设置隔水条，迫使冷却液必须沿轴向过整个冷却腔后的两面后才能排出，从而有效避免了冷却腔内出现大体积的死水区，增强了冷却腔内冷却液的流动性。

Description

水冷式回旋管控制极

技术领域

本发明涉及回旋管技术领域，尤其涉及水冷式回旋管控制极。

背景技术

回旋管是一种基于电子回旋脉赛(ECM)机理的快波器件，可产生高功率毫米波、亚毫米波乃至太赫兹波，填补了传统微波管和激光器在此波段的缺口，在通信、等离子体加热、新材料制造、核磁共振及高能粒子加速器等领域具有广阔的应用前景。

现在，回旋管中的磁控电子枪，用于产生回旋电子束；而磁控电子枪中的控制极则是用于控制、调节电子束参数的部件。而目前，传统的控制极长度较短，所以仅在其内部封接简单水路，即可实现控制极的冷却。

而在紧凑型回旋管中，磁场分布高度集中，且磁控电子枪区需要封接陶瓷实现高压绝缘。所以必须将控制极往前伸(即设置延伸部件，使控制极本体深入)才能产生高品质电子束。

但同时，由于控制极工作环境复杂，冷却腔的出入液口只能设置于冷却腔的同一端。此时，如果依然传统的控制极冷却结构，受限制于延伸部件的延伸长度，冷却腔中会出现大量的冷却液停滞而不流动，即出现大体积的死水区，影响控制极的冷却效果。

发明内容

综上所述，本发明所解决的技术问题为：提供一种可以有效避免冷却腔内出现大体积死水区的水冷式回旋管控制极。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

水冷式回旋管控制极，包括有筒身部以及固定连接在该筒身部端部的控制极本体，还包括套于所述筒身部外周外的水冷筒，以及两个沿筒身部轴向间隔设置的密封部，所述密封部设置于水冷筒和筒身部之间，所述筒身部外周通过密封部而与水冷筒内周以周向液密连接方式连接，位于两个密封部之间，所述筒身部外周与水冷筒内周之间留有径向间距，从而构成冷却腔；

还包括有设置于冷却腔内的隔水条，所述隔水条沿筒身部轴向延伸，从而将冷却腔分隔第一冷却区和第二冷却区，所述第一冷却区和第二冷却区通过设置于隔水条上的周向通道而连通，所述冷却腔的入液口与第一冷却区相连通，所述冷却腔的出液口与第二冷却区相连通，所述入液口和出液口设置于冷却腔的同一端，而所述周向通道则设置于冷却腔的另一端。

由于周向通道以及冷却腔的出入液口分置于两端，迫使冷却液必须沿轴向流过筒身部的两面后才能排出，从而有效避免了冷却腔内出现大体积的死水区，增强了冷却腔内冷却液的流动性。

进一步的，所述周向通道的数量为两个，且沿所述筒身部的周向对称布置。其中，对称布置的周向通道有效避免了仅设置有单个周向通道时，冷却液于冷却腔端部的一侧出现少量死水区的情况的发生，进一步地优化了冷却液的流动路径。

而在另一实施方式当中，所述水冷筒的内周沿筒身部的轴向间隔设置有两个向内突出的环片，所述环片构成密封部。

进一步的，所述筒身部沿其轴向间隔设置有两个凸缘，所述凸缘构成密封部。相较于以环片作为密封部，凸缘具有结构简单、加工方便的特性。

进一步的，两个凸缘分别设置于所述筒身部的两端，从而进一步的提高了冷却腔对于筒身部的冷却效果。

进一步的，所述水冷筒包括有连接部和冷却部，所述连接部和冷却部均呈筒状，所述连接部和冷却部同轴设置且两者之间固定连接，两个凸缘分别与连接部以及冷却部周向密封连接，而所述冷却腔的入液口和出液口均设置于所述连接部上，所述连接部采用铁碳合金制作而成，所述冷却部采用金属铜制作而成。

其中，设置有入液口和出液口的连接部，由铁碳合金所构成，其强度较高，能满足冷却腔入液口和出液口与注入设备之间的正常拆装。

同时，冷却部采用导热性能更强的金属铜所构成，从而有效确保了冷却部的散热性能。使水冷筒的连接处满足强度要求的同时，保障了其散热性能。

进一步的，所述筒身部采用金属铜制作而成。金属铜的导热性能优秀，可有效提高控制极本体与筒身部之间的热交流速率。

综上所述，本发明由于采用了上述技术方案，其有益效果为：

1、本发明通过设置隔水条，迫使冷却液必须沿轴向过整个冷却腔的两面后才能排出，从而有效避免了冷却腔内出现大体积的死水区，增强了冷却腔内冷却液的流动性。

2、本发明中的水冷筒由连接部以及冷却部所构成，设置有入液口和出液口的连接部，由铁碳合金所构成，其强度较高，能满足冷却腔入液口和出液口与注入设备之间的正常拆装。同时，冷却部采用导热性能更强的金属铜所构成，从而有效确保了冷却部的散热性能。在满足水冷筒的强度要求的同时，保障了其散热性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的剖面结构示意图，

图3为图1中A-A处的剖面图；

图4为图1中B-B处的剖面图；

图5为环片的结构示意图。

【具体符号说明】

1-筒身部，2-控制极本体，3-水冷筒，31-连接部，32-冷却部，4-第一冷却区，5-第二冷却区，6-周向通道，7-隔水条，8-入液口，9-出液口，10-凸缘，11-环片。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1至图5所示，本发明所提供的水冷式回旋管控制极，包括有筒身部1以及固定连接在该筒身部1端部的控制极本体2，还包括套于所述筒身部1外周外的水冷筒3，所述密封部设置于水冷筒3和筒身部1之间，所述筒身部1外周通过密封部而与水冷筒3内周以周向液密连接方式连接；位于两个密封部之间，所述筒身部1外周与水冷筒3内周之间留有径向间距，从而构成冷却腔；还包括有设置于冷却腔内的隔水条7，所述隔水条7沿筒身部1轴向延伸，从而将冷却腔分隔第一冷却区4和第二冷却区5，所述第一冷却区4和第二冷却区5 通过设置于隔水条7上的周向通道6而连通，所述冷却腔的入液口8与第一冷却区4相连通，所述水冷筒3的出液口9与第二冷却区5相连通，所述入液口8和出液口9设置于冷却腔的同一端，而所述周向通道6则设置于冷却腔的另一端。

其中，控制极本体2固定设置在筒身部1的端部，其用于控制、调节电子束参数，而筒身部1则作为延伸部件，使控制极本体2能向前延伸，以产生高品质电子束。

如图2所示，筒身部1上的两个密封部依次与水冷筒3的内周周向密封连接，从而使筒身部1在其轴向上构成了一个封闭的区域，即冷却腔。

在对控制极进行冷却时，主要是通过冷却腔对筒身部1进行冷却，使筒身部1与控制极本体2之间发生热交流，以对控制极本体2进行冷却。

如图2、图3、图4所示，冷却液，由冷却腔的入液口8进入至冷却腔的第一冷却区4当中，而由于隔水条7沿筒身部1的轴向延伸，且入液口8和周向通道6分置于冷却腔的两端。所以，冷却液必须沿着筒身部1的轴向流动，并流动至周向通道6处，通过设置于隔水条7 上的周向通道6进入第二冷却区5内。且冷却液在进入至第二冷却区5内后，必须再次沿着筒身部1的轴向流动，流至冷却腔的另一端，并由出液口9处排出。

由于周向通道6以及冷却腔的出入液口8分置于两端，迫使冷却液必须沿轴向过整个冷却腔的两面后才能排出，从而有效避免了冷却腔内出现大体积的死水区，增强了冷却腔内冷却液的流动性。

同时，在上述实施方式当中，实施人员可以根据自身需要而选择周向通道6的数量。而作为最优实施方式，在本实施方式当中，所述周向通道6的数量为两个，且沿所述筒身部1 的周向对称布置。

其中，对称布置的周向通道6有效避免了仅设置有单个周向通道6时，冷却液于冷却腔端部的一侧出现少量死水区的情况的发生，进一步地优化了冷却液的流动路径。

如图5所示，在另一实施方式当中，所述水冷筒3的内周沿筒身部1的轴向间隔设置有两个向内突出的环片11，所述环片11构成密封部，但此种密封部结构较为复杂，且使水冷筒3内周的加工困难化，提高了制造成本。

所以，在本实施方式当中，所述筒身部1沿其轴向间隔设置有两个凸缘10，所述凸缘10 构成密封部。如图2所示，设置于筒身部1上的凸缘10构成了密封部，凸缘10与水冷筒3的内周之间周向液密连接。相较于环片11，凸缘10具有结构简单、制造方便的优势。

进一步的，在本实施方式当中，为提高冷却腔对于整个筒身部1的冷却效率，两个凸缘 10分别设置于所述筒身部1的两端。

依据以往使用水冷筒3对筒身部1进行冷却的经验，冷却腔的入液口8和出液口9在长期使用后，容易发生形变，影响冷却腔的正常运作。

所以作为优选实施方式，在本实施方式当中，所述水冷筒3包括有连接部31和冷却部 32，所述连接部31和冷却部32均呈筒状，所述连接部31和冷却部32同轴设置且两者之间固定连接，两个凸缘10分别与连接部31以及冷却部32周向密封连接，而所述冷却腔的入液口8和出液口9均设置于所述连接部31上，所述连接部31采用铁碳合金制作而成，所述冷却部32采用金属铜制作而成。

如图2、图4所示，其中，设置有入液口8和出液口9的连接部31，由铁碳合金所构成，其强度高，能满足冷却腔入液口8和出液口9与冷却液注入设备之间的正常拆装。同时，冷却部32采用导热性能更强的金属铜所构成，从而有效确保了冷却部32的散热性能。而水冷筒3的内周则由连接部31内周以及冷却部32内周所构成。使水冷筒3的连接处在满足强度要求的同时，保障了其散热性能。此外，在本实施方式当中，连接部31和冷却部32焊接固定，并在其连接处密封。

此外，作为优选实施方式，为提高控制极本体2与筒身部1之间的热交流速率，从而进一步提高对控制极本体2的冷却效率，在本实施方式当中，所述筒身部1采用金属铜制作而成。金属铜的导热性能优秀，可有效提高控制极本体2与筒身部1之间的热交流速率。

Claims (4)

1.水冷式回旋管控制极，其特征在于：

包括有筒身部以及固定连接在该筒身部端部的控制极本体，还包括套于所述筒身部外周外的水冷筒，以及两个沿筒身部轴向间隔设置的密封部，所述密封部设置于水冷筒和筒身部之间，所述筒身部外周通过密封部而与水冷筒内周以周向液密连接方式连接，位于两个密封部之间，所述筒身部外周与水冷筒内周之间留有径向间距，从而构成冷却腔；

还包括有设置于冷却腔内的隔水条，所述隔水条沿筒身部轴向延伸，从而将冷却腔分隔第一冷却区和第二冷却区，所述第一冷却区和第二冷却区通过设置于隔水条上的周向通道而连通，所述冷却腔的入液口与第一冷却区相连通，所述冷却腔的出液口与第二冷却区相连通，所述入液口和出液口设置于冷却腔的同一端，而所述周向通道则设置于冷却腔的另一端；

所述筒身部沿其轴向间隔设置有两个凸缘，所述凸缘构成密封部；

所述水冷筒包括有连接部和冷却部，所述连接部和冷却部均呈筒状，所述连接部和冷却部同轴设置且两者之间固定连接，两个凸缘分别与连接部以及冷却部周向密封连接，而所述冷却腔的入液口和出液口均设置于所述连接部上，所述连接部采用铁碳合金制作而成，所述冷却部采用金属铜制作而成。

2.如权利要求1所述的水冷式回旋管控制极，其特征在于：所述周向通道的数量为两个，且沿所述筒身部的周向对称布置。

3.如权利要求1所述的水冷式回旋管控制极，其特征在于：两个凸缘分别设置于所述筒身部的两端。

4.如权利要求1所述的水冷式回旋管控制极，其特征在于：所述筒身部采用金属铜制作而成。

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