КОЛЛЕКТОР ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО СВЧ-ПРИБОРА О-ТИПА Советский патент 1998 года по МПК H01J23/27 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к конструкции коллектора мощных и сверхмощных многолучевых приборов с кольцевым расположением каналов электронных потоков или однолучевых приборов О-типа с кольцевым электронным потоком.

Целью изобретения является увеличение долговечности и надежности прибора при сохранении или сокращении его массогабаритных характеристик.

На чертеже представлен предлагаемый коллектор.

Многолучевой электронный поток 1 через входное окно 2 проходит внутрь коллектора, токовоспринимающий электрод которого состоит из цилиндрической части 3 и конической части 4.

Участок 5 сопряжения выполнен в виде поверхности усеченного конуса. Система охлаждения конической части 3 коллектора выполнена в виде чередующихся кольцевых проточек 6 и отверстий-сопел 7 в дисках 8, толщина дисков h_i, глубина кольцевых проточек s_i, диаметр сопел-отверстий d. Охлаждающая жидкость подводится через патрубки 9. Один из патрубков конструктивно соединен с центральным каналом 10, на части которого выполнены щелевые сопла 11.

Теплоотдающая поверхность выполнена в виде медных дисков 8 с отверстиями, причем отношение толщины h_i к диаметру d отверстий-сопел 7 в дисках лежит в пределах 1 - 5. В каждом диске отверстия расположены равномерно по концентрическим кругам. По ним осуществляется проход охлаждающей жидкости. Смещение отверстий-сопел в дисках на расстояние d создает эффект направленности потоков охлаждающей жидкости в виде струй от последующего к предыдущему диску. Отношение зазора s_i между соседними дисками к диаметру d отверстий-сопел лежит в пределах 1,5 - 8 s_i. Такая организация движения охлаждающей жидкости создает интенсивный вид теплообмена. В зависимости от вида и режима движения теплоносителя могут сниматься удельные нагрузки от нескольких сот ватт на 1 см² до нескольких киловатт на 1 см². Патрубок 9, обеспечивающий подачу жидкости в конусную часть коллектора, конструктивно соединен с центральным каналом, имеющим щелевые сопла-каналы 11, количество которых определяется количеством электронных лучей ближайшего ряда к оси прибора.

Наличие щелевых сопел в центральном канале, которые конструктивно соединены с патрубком, обеспечивает работоспособность коллектора вне зависимости от направления движения теплоносителя в каналах всей системы охлаждения коллектора и направленную подачу теплоносителя в виде струй в зону максимальных удельных нагрузок.

Пределы изменения отношения h_i/d выбраны такими, чтобы было минимальным гидравлическое сопротивление системы охлаждения, так как увеличение отношения h_i/d до более 5 и уменьшение до менее 1 приведет к росту гидравлического сопротивления. При уменьшении отношения s_i/d до менее 1,5 турбулентная струя при переходе из осесимметрической в пристенную не оказывает существенного влияния на теплообмен. А при увеличении отношения s_i/d до более 8 наблюдается уменьшение осевой скорости струи и, как следствие, уменьшение коэффициента теплоотдачи.

В той области конической части коллектора, где нет интенсивного оседания электронного потока, отверстия-сопла 7 в дисках 8 могут выполняться без смещения, и, кроме того, для уменьшения гидродинамического сопротивления могут быть выполнены дополнительные отверстия-сопла.

Предложенная конструкция теплоотдающей поверхности конусного электрода коллектора обеспечивает стабильность, надежность и повышает долговечность всего прибора.

В качестве теплоносителя использовался антифриз А65. Коллектор прошел наработку свыше 1000 ч при локальной средней нагрузке на конической поверхности от ближайшего ряда к оси прибора электронных потоков около 1000 Вт/см². Общий уровень средней рассеиваемой мощности составлял несколько десятков киловатт, прибор работает в импульсном режиме.

Изобретение относится к электронной технике и служит для увеличения долговечности и надежности прибора при сохранении или сокращении его массогабаритных характеристик. Электронный поток попадает на токовоспринимающий электрод, состоящий из цилиндрической и конической частей 3 и 4. Система охлаждения конической части 4 коллектора выполнена в виде чередующихся кольцевых проточек 6 и отверстий- сопел 7 в дисках 8. Охлаждающая жидкость подводится через патрубки 9, один из которых конструктивно соединен с центральным каналом 10. На части последнего выполнены щелевые сопла 11. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Коллектор электровакуумного СВЧ-прибора О-типа, содержащий электрод с цилиндрической и конической частями и системой каналов охлаждения, отличающийся тем, что с целью увеличения долговечности и надежности коллектора, каналы охлаждения конической части электрода выполнены в виде системы чередующихся кольцевых проточек и отверстий в дисках между проточками и центрального канала с отверстиями в области вершины конической части электрода, причем центры отверстий расположены равномерно по концентрическим окружностям радиусов R₁, при этом выполнены следующие условия:
10⁴νw_o≤d≤4•10⁴ν/w_o,
где d - диаметр отверстия, м;
W - средняя скорость жидкости в отверстиях, м/с;
- коэффициент вязкости охлаждающей жидкости, м²/c,
ν
где h₁ - толщина i-го диска, м;
s₁ - ширина i-й кольцевой проточки, м,
а в области, непосредственно примыкающей к токовоспринимающей поверхности конической части коллектора, |R_i - R_i+1| = d.
2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что отверстия центрального канала выполнены в виде щелевых сопел.