Волноводная нагрузка Советский патент 1992 года по МПК H01P1/26 

Изобретение относится к области вол- новодной СВЧ-техники и может быть использовано в нагрузках и аттенюаторах высокого уровня мощности.

Применение нагрузок в области волно- водной СВЧ-техники требует большей надежности и простоты конструкции.

Известна нагрузка, содержащая объемный поглотитель, установленный внутри отрезка прямоугольного волновода, канал протекания жидкости, расположенный между его наружной поверхностью и корпусом и выходной и входной штуцеры.

Недостатком данной конструкции является то, что ограничен уровень рассеиваемой мощности, поскольку не предусмотрено дополнительное охлаждение воздухом.

Наиболее близким к предлагаемой является сухая волноводная нагрузка с жидко- стно-воздушным охлаждением, содержащая объемный поглотитель, установленный в полости отрезка прямоугольного волновода, закороченного на конце заглушкой, внешняя поверхность которого и корпус, в котором он размещен, образуют канал для протекания жидкости, и элемент для ввода и вывода жидкости, при этом имеется система воздушного охлаждения, включающая теплообменник в виде радиатора, внутри которого выполнен канал для жидкости, и соединенная с полостью отрезка прямоугольного волновода через входное и выходное отверстия, которые выполнены в узкой стенке отрезка прямоугольного волновода у его входа и в заглушке соответственно, а канал для жидкости подключен к элементу ввода жидкости или элементу вывода жидкости.

Эта конструкция обладает следующими недостатками:

а)понижена надежность, так как для включения насоса, для перекачки жидкости

и двигателя вентилятора требуется две раздельные электрические цепи;

б)усложняется конструкция стенда, где крепится нагрузка, поскольку дополнительно необходимо закреплять (устанавливать)

электродвигатель и вентилятор;

в)недогружается насос, качающий жидкость, поскольку всегда давление в канале протекания жидкости или расход ее превышает необходимое количество для снятия

определенного уровня мощности только в канале протекания жидкости;

г)требуется дополнительная электроэнергия для работы вентилятора.

Целью изобретения является повышение надежности работы и коэффициента полезного действия системы жидкостного охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что

в волноводной нагрузке, содержащей размещенный в корпусе отрезок волновода, в канале которого установлен объемный поглотитель и теплообменник, по оси которого расположен канал для протекания жидкоста, а его внешняя поверхность, на которой выполнены ребра, и корпус теплообменника образуют воздушную полость, соединенную с каналом отрезка волновода через входное и выходное отверстия, причем

внешняя поверхность отрезка волновода и корпус образуют канал жидкостного охлаждения, который соединен с каналом для про- теканил жидкости теплообменника, в канал для протекания жидкости и воздушную полость введены соответственно турбина и вентилятор, установленные соосно каналу для протекания жидкости и к которым соосно им по окружности прикреплены введенные магниты, причем соседние магниты турбины и соседние магниты вентилятора ориентированы разными полюсами к введенной глухой перегородке, установленной на теплообменнике между вентилятором и турбиной и выполненной из немагнитного материала,

Сущность изобретения состоит в следующем: помещение турбины в канал протекания жидкости и вентилятора в воздушной полости теплообменника позволяет через введенную магнитную связь использовать избыточную кинетическую энергию жидкости для вращения вентилятора

На чертеже изображена нагрузка в плоскости Е, разрез.

Волноводный поглотитель содержит объемный поглотитель 1, установленный в полости отрезка волновода 2, который закорочен на конце заглушкой 3 На внешней поверхности отрезка волновода 2 выполне- ны ребра 4, причем внешние поверхности волновода 2, ребер 4 и внутренние пвверх- ности корпуса 5 образуют канал 6 жидкостного охлаждения, на корпусе 5 выполнены элементы 7 ввода и вывода жидкости. Канал 6 жидкостного охлаждения нагрузки, через элементы 1 вывода и ввода жидкости соединен с теплообменником 8, включающим систему воздушного охлаждения, состоящую из ребер 9 в воздушной полости, соединен- ной с воздушной полостью отрезка волновода 2 через шланги 10 и входное и выходное отверстия 11 и 12, выполненные соответственно в узкой стенке 13 отрезка волновода 2, у его входа и в заглушке 3. Соединение же канала 6 жидкостного охлаждения нагрузки с каналом 14 протекания жидкости теплообменника 8 выполняется посредством втулки 15 к элементу 7 ввода или вывода жидкости. Ребра 9 в воздушной полости выполнены на внешней поверхности канала протекания жидкости 14 теплообменника 8. В канал для протекания жидкости 14 теплообменника 8 введена турбина 16, имеющая лопасти 17, стакан 18 и кольцо 19, турбина 16 установлена соосно каналу для протекания жидкости 14, к которой соосно ей по окружности в углублениях кольца 19 прикреплены введенные магниты 20 чередующейся полярно- сти, а стакан 17 закреплен на подшипнике 21. В воздушной полости теплообменника 8 введен вентилятор 22, имеющий лопасти 23, стакан 24 и кольцо 25 В вентиляторе 22 установлен соосно каналу для протекания

жидкости 14, к вентилятору 22 соосно с ним по окружности в углублениях кольца 25 прикреплены введенные магниты 26 чередующейся полярности, а стакан 24 закреплен на подшипнике 27. боседние магниты 20 турбины 16 и соседние магниты 26 вентилятора 22 ориентированы разными полюсами, к введенной глухой перегородке 28, установленной на теплообменнике 8 между вентилятором 22 и турбиной 16,

Глухая перегородка выполнена из немагнитного материала. Дополнительная герметизация всех узлов осуществляется с помощью резиновых прокладок 29. Канал для протекания жидкости 14 в области турбины 16 закрыт от внешней среды корпусом 30. Воздушная полость теплообменника 8 закрыта от внешней среды корпусом 31. Корпус 30 и корпус 31 теплообменника 8 стягиваются болтами 32.

Нагрузка работает следующим образом.

В канал протекания жидкости теплообменника подается под давлением жидкость, Протекая по теплообменнику, жидкость вращает турбину, вращательный момент через магнитную связь передается вентилятору и приводит к его вращению. Вентилятор прогоняет воздух по замкнутому каналу, включающий полость нагрузки, а жидкость после теплообменника попадает в канал протекания жидкости в нагрузке. Затем на волноводный вход нагрузки подается СВЧ- энергия. Проходя по полости нагрузки, она рассеивается в объемном поглотителе и превращается в тепло, отбираемое системой охлаждения, потоком жидкости через систему радиаторов в канале протекания жидкости нагрузки и потоком воздуха в по-о лости нагрузки.

Предлагаемая конструкция нагрузки может быть выполнена для любого поперечного сечения волновода с одним и тем же теплообменником.

Изготовленный лабораторный образец нагрузки с теплообменником имел диаметр протекания жидкости в теплообменнике 10 мм (за исключением поперечного сечения в области турбины). Лопасти турбины были выполнены под углом 45° к направлению движения жидкости. Глухая немагнитная перегородка в области магнитной связи по окружности имела толщину 2 мм. Перегородка и весь теплообменник (за исключением турбины) были выполнены из дюралюминия Д16Т, а турбина с лопастями из латуни Диаметр окружности, на которой размещались магниты, составлял 80 мм. На этих окружностях в каждом кольце было

размещено по 8 магнитов через одинаковое расстояние, причем полярность магнитов чередовалась через магнит (если идти по окружности, то установка магнита на одном кольце в сторону немагнитной перегородки южным полюсом, а следующий магнит устанавливался северным полюсом и т.д.). на другом кольце то же самое. Кольца в свою очередь устанавливались так, что противостоящие магниты имели противоположную полярность, магниты были выполнены в виде дисков диаметром 9 мм и толщиной 5 мм. Расстояние между магнитом и немагнитной перегородкой составляло 0,5 мм, а между противостоящими магнитами в кольцах расстояние составляло 3 мм.

Лабораторный макет нагрузки имел канал сечением 28,5x12,6. Испытания показали, что при избыточном давлении жидкости 2,5 кг/см2 в канале протекания жидкости турбина дает 350 ± 20 оборотов в минуту. Вентилятор, вращающийся за счет магнитной связи,создает в воздушной полости избыточное давление 1,3± 0,1 кг/см , что соответствовало давлению при испытаниях нагрузки прототипа. Расход воды составлял 20 л в минуту, что позволяет работать на тех же уровнях мощности, что и прототип.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция обладает следующими преимуществами:

а)отпадает необходимость в отдельном внешнем вентиляторе с электродвигателем, имеющего дополнительную электрическую цепь и выключатель, причем нет необходимости создавать дополнительную замкнутую воздушную полость для вентилятора;

б)использование избыточной кинетической энергии жидкости для вращения вентилятора в воздушной полости теплообменника повышает в целом КПД системы воздушно-жидкостного охлаждения нагрузки;

в)значительно упрощается конструкция стенда, поскольку не требуется установка вентилятора и электродвигателя, отпадает необходимость электрической цепи и выключателя для электродвигателя, уменьшается число присоединительных шлангов, что в целом позволяет повысить надежность;

г)помещение турбины в канал протекания жидкости теплообменника повышает

турбулентность потока жидкости, попадающего в канал пропускания жидкости нагрузки, что способствует более эффективному теплоотбору.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Волноводная нагрузка, содержащая размещенный в корпусе отрезок волновода, в канале которого установлен объемный поглотитель и теплообменник, по оси которого расположен канал для протекания жидкости, а его внешняя поверхность, на которой выполнены ребра, а корпус теплообменника образуют воздушную полость, соединенную с каналом отрезка волновода

через входное и выходное отверстия, причем внешняя поверхность отрезка волновода и корпус образуют канал жидкостного охлаждения, который соединен с каналом для протекания жидкости теплообменника,

отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и КПД системы охлаждения, в канал для протекания жидкости и воздушную полость введены со: ответственно турбина и вентилятор, установленные соосно каналу для протекания жидкости, и к которым соосно им по окружности прикреплены введенные магниты, причем соседние магниты турбины и соседние магниты вентилятора ориентированы

разными полюсами к введенной глухой перегородке, установленной на теплообменнике между вентилятором и турбиной и выполненной из немагнитного материала.

Изобретение относится к радиотехнике Цель изобретения - повышение надежности работы и коэффициента полезного действия системы охлаждения. Нагрузка содержит размещенный в корпусе 1 отрезок 2 волновода, в канале (К) 3 которого установлен объемный поглотитель 4, и теплообменник (Т) 5, по оси которого расположен К 6 для протекания жидкости, а его внешняя повер