CN108231509B - 一种磁控管调谐装置及磁控管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁控管调谐装置及磁控管，磁控管调谐装置包括转盘、蜗轮、环状蜗杆、调谐筒和调谐盘，调谐筒和调谐盘与磁控管轴向同轴，转盘和蜗轮的转轴垂直于磁控管轴向设置，环状蜗杆外套于调谐筒且环状蜗杆的内壁与调谐筒的外壁设有匹配的螺纹，环状蜗杆的转轴与磁控管同轴设置，转盘的转动带动蜗轮转动以联动环状蜗杆转动，环状蜗杆的转动带动调谐筒和调谐盘沿磁控管轴向位移，以通过调谐盘沿磁控管轴向的位移实现对磁控管的调谐。本发明可提高磁控管的稳定性和可靠性。

Description

一种磁控管调谐装置及磁控管

技术领域

本发明涉及真空电子器件技术领域。更具体地，涉及一种磁控管调谐装置及磁控管。

背景技术

磁控管相比于其他器件在整管效率、使用条件及器件尺寸等方面具有明显优势，运用于加速器的高功率磁控管要求工作频率稳定，可保证输出的微波信号在所需的某一频点上，以满足加速器的工作需求。同时，作为加速器的高功率微波源，获得应用的磁控管的峰值功率已达数MW级别。随着脉冲输出功率的提高，磁控管的散热问题日益突出，可以说散热性能在很大程度上决定了磁控管工作频率的稳定性和整管的工作可靠性。

磁控管的调谐装置在谐振回路中加入一些可移动的调频元件，通过改变负载反应到振荡回路中的等效电纳来实现调谐功能。一般是通过将金属或氧化铝陶瓷等材料进入高频场中。在调谐装置使用无氧铜等电导率为有限值的材料时，因趋肤效应在调谐装置的内壁势必引起高频损耗，产生热量积聚现象。在输出功率达到数MW级别时，调谐装置会因欧姆加热导致高频损耗加大，从而导致热量积聚现象更严重，这会严重影响磁控管工作的稳定性和可靠性。

现有的磁控管调谐装置的转盘的转轴与磁控管的同轴，通过转盘的转动带动调谐杆和调谐盘沿磁控管轴向位移，以通过调谐盘沿磁控管轴向的位移实现对磁控管的调谐。如图1所示，现有的磁控管调谐装置没有容纳水冷组件空间，无法消除调谐装置在工作过程中的热量积聚现象对磁控管工作频率的稳定性和整管的工作可靠性的影响，磁控管稳定性和可靠性较低。

因此，需要提供一种可具有高稳定性和可靠性的磁控管调谐装置及磁控管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现水冷的磁控管调谐装置及包括这种调谐装置的磁控管。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供一种磁控管调谐装置，包括转盘、蜗轮、环状蜗杆、调谐筒和调谐盘，所述调谐筒和调谐盘与磁控管轴向同轴，所述转盘和蜗轮的转轴垂直于磁控管轴向设置，所述环状蜗杆外套于所述调谐筒且所述环状蜗杆的内壁与所述调谐筒的外壁设有匹配的螺纹，所述环状蜗杆的转轴与磁控管同轴设置，所述转盘的转动带动所述蜗轮转动以联动所述环状蜗杆转动，所述环状蜗杆的转动带动所述调谐筒和调谐盘沿磁控管轴向位移，以通过所述调谐盘沿磁控管轴向的位移实现对磁控管的调谐。

本发明第一方面提供的磁控管调谐装置将转盘由现有调谐装置采用的转盘位于磁控管管体顶面改进为转盘位于磁控管管体侧面，通过采用蜗轮蜗杆传动组件实现带动调谐盘沿磁控管轴向的位移，进而实现对磁控管的调谐。在不影响对磁控管的调谐的基础上，在调谐装置中提供了容纳水冷组件空间，使得通过在调谐装置中设置水冷组件以消除或抑制调谐装置在工作过程中的热量积聚现象对磁控管工作频率的稳定性和整管的工作可靠性的影响成为可能。

优选地，本发明第一方面提供的磁控管调谐装置还包括水冷组件，该水冷组件包括：套设于所述调谐筒内且外壁与所述调谐筒内壁形成连通空间的冷却水管、与所述冷却水管的顶部开口连通的入水接头和与所述连通空间连通的出水接头，所述冷却水管的底部开口高于所述调谐盘顶面，所述冷却水管的管内空间、所述冷却水管的底部开口至所述调谐盘顶面的空间与所述连通空间共同形成冷却水水路。这种在调谐装置中加入包括入水接头、冷却水管和出水接头的水冷组件的结构，可消除或抑制调谐装置在工作过程中的热量积聚现象对磁控管工作频率的稳定性和整管的工作可靠性的影响。

优选地，本发明第一方面提供的磁控管调谐装置中，所述入水接头和所述出水接头之一位于所述转盘上方，所述入水接头和所述出水接头对置设置。以此延长冷却水的水流路径，实现对调谐装置的冷却。

优选地，本发明第一方面提供的磁控管调谐装置进一步包括水冷组件支撑件，所述冷却水管、入水接头和出水接头分别结合固定于所述水冷组件支撑件。

优选地，本发明第一方面提供的磁控管调谐装置中，与所述调谐筒相邻的所述水冷组件支撑件侧壁周向开有至少一个槽，所述槽中套设有密封圈，以使所述水冷组件支撑件与所述调谐筒水密配合。由于在调谐装置工作过程中，调谐筒会沿磁控管轴向位移，与调谐筒相邻的水冷组件支撑件侧壁和调谐筒之间的水密性较低，会导致冷却水水路的密封性降低，因此本发明第一方面提供的磁控管调谐装置采用此种结构进一步加强冷却水水路的密封性。

优选地，本发明第一方面提供的磁控管调谐装置中，所述密封圈为橡胶密封圈。

优选地，本发明第一方面提供的磁控管调谐装置中，该磁控管调谐装置进一步包括调谐组件支撑件，所述蜗轮和环状蜗杆分别通过轴承结合固定于所述调谐组件支撑件。

优选地，本发明第一方面提供的磁控管调谐装置中，所述调谐筒的底面通过钎焊与所述调谐盘的顶面固定。

本发明第二方面提供一种磁控管，包括本发明第一方面提供的磁控管调谐装置。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案在不影响对磁控管的调谐的基础上，在调谐装置中提供了容纳水冷组件空间，使得通过在调谐装置中设置水冷组件以消除或抑制调谐装置在工作过程中的热量积聚现象对磁控管工作频率的稳定性和整管的工作可靠性的影响成为可能。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出现有的磁控管调谐装置的剖面示意图。

图2示出本发明实施例提供的磁控管调谐装置的剖面示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图2所示，本发明的一个实施例提供了一种磁控管调谐装置，包括：包括调谐组件支撑件11、转盘12、蜗轮13、环状蜗杆14、调谐筒15、金属波纹管16和调谐盘17，其中，金属波纹管16是可选的，转盘12、蜗轮13、环状蜗杆14、调谐筒15、金属波纹管16和调谐盘17构成调谐组件。

调谐组件支撑件11结合固定于磁控管的外壳，蜗轮13和环状蜗杆14结合固定于调谐组件支撑件11，调谐筒15和调谐盘17与磁控管电子注行进方向同轴，该方向在本实施例中成为磁控管轴向。调谐筒15的底面焊接固定于调谐盘17的顶面，或与调谐盘17一体形成。金属波纹管16的两端分别结合固定于调谐组件支撑件11和调谐盘17，转盘12和蜗轮13的转轴垂直于磁控管轴向设置，环状蜗杆14外套于调谐筒15且环状蜗杆14的内壁与调谐筒15的外壁设有匹配的螺纹18，环状蜗杆14的转轴与磁控管同轴设置，转盘12的转动能带动蜗轮13转动以联动环状蜗杆14转动，环状蜗杆14的转动能带动调谐筒15和调谐盘17沿磁控管轴向位移，以通过调谐盘17沿磁控管轴向的位移实现对磁控管的调谐，即通过改变调谐盘17进入谐振空间的深度而改变磁控管的工作频率。其中，可选的金属波纹管16的作用是加强调谐盘17沿磁控管轴向的位移的稳定性。

本实施例中，环状蜗杆14的内壁与调谐筒15的外壁通过螺纹18配合实现相互位移意味着其转轴与磁控管同轴的环状蜗杆14的转动将带动调谐筒15沿磁控管轴向上下(或前后)位移。在手动或通过自动化机械装置转动转盘12时，转盘12的转动带动蜗轮13转动，蜗轮13的转动联动环状蜗杆14转动，环状蜗杆14的转动带动调谐筒15沿磁控管轴向位移，由于调谐筒15与调谐盘17固定连接或一体化加工而成，环状蜗杆14的转动也因此带动调谐盘17沿磁控管轴向的位移，实现了对磁控管的调谐。

本实施例提供的磁控管调谐装置将转盘12设于磁控管管体侧面，通过采用蜗轮蜗杆传动组件实现带动调谐盘17沿磁控管轴向的位移，进而实现对磁控管的调谐。在不影响对磁控管的调谐的基础上，本实施例提供的磁控管调谐装置提供了容纳水冷组件空间，特别是提供了用于安装冷却水进出调谐装置的进出水接头的空间，使得通过在调谐装置中设置水冷组件以消除或抑制调谐装置在工作过程中的热量积聚现象对磁控管工作频率的稳定性和整管的工作可靠性的影响成为可能。

在具体实施时，本实施例提供的磁控管调谐装置还包括用于冷却上述调谐装置的水冷组件。该水冷组件包括套设于调谐筒15内且外壁与调谐筒15内壁形成连通空间的冷却水管21、在冷却水管21的上部与冷却水管连通的入水接头22和与连通空间连通的出水接头23，冷却水管21的底部开口高于调谐盘17顶面。位于上方的入水接头22、冷却水管21的管内空间、冷却水管21的底部开口至调谐盘17顶面的空间、连通空间及优选与入水接22对置的出水接头23共同形成冷却水水路。在入水接头22接入冷却水后，冷却水由冷却水管21内流入，在流出冷却水管21后进入冷却水管21底部开口下方的主要热交换区，由于冷却水水路是密封的，在连续接入冷却水的情况下，完成热交换的冷却水会由冷却水管21的外壁与调谐筒15内壁形成的连通空间上升，最终经出水接头23流出。这种在调谐装置中加入包括入水接头21、冷却水管22和出水接头23的水冷组件的结构，可消除或抑制调谐装置在工作过程中的热量积聚现象对磁控管工作频率的稳定性和整管的工作可靠性的影响。

在具体实施时，本实施例提供的磁控管调谐装置进一步包括水冷组件支撑件25，冷却水管21、入水接头22和出水接头23分别结合固定于水冷组件支撑件25。进一步，入水接头22和出水接头23结合固定于水冷组件支撑件25位于调谐组件支撑件11上部的位置，位于转盘12的上方，以此延长冷却水的水流路径，实现对调谐装置的冷却。本实施例通过将转盘12垂直于磁控管轴向设置，利用蜗轮蜗杆结构将垂直于磁控管轴向的转动转换为调谐盘17沿磁控管轴向的位移，一方面为磁控管提供了用于水冷组件的空间，另一方面可以精确调节调谐盘17的位置并实现磁控管频率的精细调谐。

在具体实施时，与调谐筒15相邻的水冷组件支撑件25侧壁周向开有至少一个槽，槽中套设有密封圈24，以使水冷组件支撑件25与调谐筒15水密配合。如图1所示，本实施例中，与调谐筒15相邻的水冷组件支撑件25侧壁的上部周向开有两个槽，每个槽中都套设有密封圈24。由于在调谐装置工作过程中，调谐筒15会沿磁控管轴向位移，与调谐筒15相邻的水冷组件支撑件25侧壁和调谐筒15之间的水密性较低，会导致冷却水水路的密封性降低，因此本实施例中采用此种结构进一步加强冷却水水路的密封性。

在具体实施时，密封圈24为橡胶密封圈。

在具体实施时，蜗轮13和环状蜗杆14分别通过轴承19结合固定于调谐组件支撑件11。另外，本实施例中水冷组件支撑件25也结合固定于调谐组件支撑件11上，当然其也可以直接结合固定于磁控管的外壳。

在具体实施时，调谐筒15的底面焊接固定于调谐盘17的顶面具体为调谐筒15的底面钎焊固定于调谐盘17的顶面。

本发明的另一个实施例提供了一种磁控管，包括上述实施例提供的磁控管调谐装置。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种磁控管调谐装置，其特征在于，包括转盘、蜗轮、环状蜗杆、调谐筒和调谐盘，所述调谐筒和调谐盘与磁控管轴向同轴，所述转盘和蜗轮的转轴垂直于磁控管轴向设置，所述环状蜗杆外套于所述调谐筒且所述环状蜗杆的内壁与所述调谐筒的外壁设有匹配的螺纹，所述环状蜗杆的转轴与磁控管同轴设置，所述转盘的转动带动所述蜗轮转动以联动所述环状蜗杆转动，所述环状蜗杆的转动带动所述调谐筒和调谐盘沿磁控管轴向位移，以通过所述调谐盘沿磁控管轴向的位移实现对磁控管的调谐；

该调谐装置还包括水冷组件，该水冷组件包括：套设于所述调谐筒内且外壁与所述调谐筒内壁形成连通空间的冷却水管、与所述冷却水管的上部开口连通的入水接头和与所述连通空间连通的出水接头，所述冷却水管的底部开口高于所述调谐盘顶面，所述冷却水管的管内空间、所述冷却水管的底部开口至所述调谐盘顶面的空间与所述连通空间共同形成冷却水水路。

2.根据权利要求1所述的磁控管调谐装置，其特征在于，所述入水接头和所述出水接头之一位于所述转盘上方，所述入水接头和所述出水接头对置设置。

3.根据权利要求1所述的磁控管调谐装置，其特征在于，磁控管调谐装置进一步包括水冷组件支撑件，所述冷却水管、入水接头和出水接头分别结合固定于所述水冷组件支撑件。

4.根据权利要求3所述的磁控管调谐装置，其特征在于，与所述调谐筒相邻的所述水冷组件支撑件侧壁周向开有至少一个槽，所述槽中套设有密封圈，以使所述水冷组件支撑件与所述调谐筒水密配合。

5.根据权利要求4所述的磁控管调谐装置，其特征在于，所述密封圈为橡胶密封圈。

6.根据权利要求1所述的磁控管调谐装置，其特征在于，该磁控管调谐装置进一步包括调谐组件支撑件，所述蜗轮和环状蜗杆分别通过轴承结合固定于所述调谐组件支撑件。

7.根据权利要求1所述的磁控管调谐装置，其特征在于，所述调谐筒的底面通过钎焊与所述调谐盘的顶面固定。

8.根据权利要求1所述的磁控管调谐装置，其特征在于，所述调谐筒和所述调谐盘一体加工而成。

9.一种磁控管，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的磁控管调谐装置。