技術領域：

本發(fā)明涉及高功率微波技術領域，主要涉及一種大功率穩(wěn)態(tài)回旋管電子槍混合冷卻裝置。

背景技術：
：

電子回旋共振加熱及電流驅動在磁約束聚變中有重要作用。回旋管是電子回旋系統(tǒng)所用的微波源，可以產生兆瓦級、長脈沖的毫米波。磁控電子槍是回旋管最為重要的部件之一，用于產生回旋電子束。大功率穩(wěn)態(tài)回旋管的電子槍區(qū)域發(fā)熱量較大，為了保障其正常工作，需要對電子槍外部進行冷卻。為了防止電子槍外部發(fā)生打火，對電子槍進行冷卻的介質要求有高絕緣性，因此對電子槍冷卻的方法主要有強制風冷和油冷兩種。風冷換熱能力小，絕緣性能差。對于常規(guī)油冷，由于盛裝變壓器油的箱體同時需要支撐回旋管，一般采用支撐力度較大的金屬箱體結構，因此電子槍發(fā)射出的雜散電磁波容易在箱體中來回反射，影響回旋管正常工作，另外單純油冷的穩(wěn)態(tài)換熱能力較差，不能滿足穩(wěn)態(tài)高功率回旋管的要求。

技術實現要素：
：

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種大功率穩(wěn)態(tài)回旋管電子槍混合冷卻裝置，具有電子槍冷卻、回旋管支撐與準直、吸收雜散電磁波等功能。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

一種大功率穩(wěn)態(tài)回旋管電子槍混合冷卻裝置，其特征在于：包括有油冷裝置、水冷裝置和主箱體，所述主箱體用于支撐固定回旋管并存儲變壓器油，所述油冷裝置的油冷循環(huán)進油端接入回旋管電子槍，油冷循環(huán)的出油端安裝在主箱體上部側壁上，所述水冷裝置包括有內冷和外冷兩部分，所述內冷部分包括有兩路循環(huán)，其中一路水管采用橡膠材料，密集的繞制在回旋管電子槍周圍，用于回旋管電子槍低壓部件冷卻并吸收雜散電磁波；另一路水管采用無氧銅材料，繞制在主箱體內壁上，用于變壓器油的間接冷卻。

所述的主箱體采用不銹鋼材料制成，所述油冷裝置用于電子槍高壓部件的冷卻，所述水冷裝置用于變壓器油的冷卻。

所述的油冷裝置是通過板式換熱器實現的，所述板式換熱器外壁采用循環(huán)水進行冷卻，變壓器油在板式換熱器內壁自下而上流過，實現散熱；流過板式換熱器外壁的循環(huán)水實際上屬于水冷裝置的內冷水的一部分，通過水冷系統(tǒng)的板式換熱器與水冷系統(tǒng)的外冷水進行熱交換；在油回路中，通過溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，實時監(jiān)測進出油口的溫度、壓力和流量。

所述的水冷裝置中外冷部分的外冷水通過散熱塔上的風機進行強制風冷；內冷水流過板式換熱器與溫度更低的外冷水進行熱交換，實現內冷水的冷卻，內冷水回路上安裝有溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器，分別對溫度、壓力和流量進行實時監(jiān)測。

所述的水冷裝置的兩路水管均繞制成螺旋形，其水管的進水口分別位于底端部，且外冷循環(huán)的水采用普通自來水，內冷循環(huán)的水采用高純度去氧去離子水。

所述的箱體側壁上設有用于觀察電子槍區(qū)域是否發(fā)生打火的觀察窗。

所述的主箱體的底部安裝有調節(jié)機構，可以方便的調節(jié)高度和傾斜度，以便實現回旋管中心、超導磁體中心與輸出波束三者之間的準直特性。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明用于回旋管支撐和電子槍混合冷卻；主箱體內裝滿變壓器油用于電子槍冷卻，冷卻效果好，且具有極好的絕緣性，防止電子槍區(qū)域發(fā)生打火；充分利用了橡膠材料和水對微波的吸收特性，實現同時具備冷卻功能和雜波吸收功能的水冷回路，以保障回旋管不受雜波的影響；冷卻裝置主箱體可以方便的調節(jié)高度和傾斜度，采用不銹鋼材料，支撐強度大且不干擾回旋管磁場分布。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為油水混合冷卻裝置的原理圖。

圖3為電子槍周圍的橡膠管水冷管路繞制示意圖。

圖4為主箱體內壁上的銅管水冷管路繞制示意圖。

具體實施方式：

參見附圖。

如圖1所示，穩(wěn)態(tài)回旋管電子槍混合冷卻裝置，包括有油冷裝置、水冷裝置、主箱體。該裝置在結構上，主箱體1用于支撐回旋管并存儲變壓器油，采用不銹鋼材料制造；油冷裝置實現主箱體內部變壓器油的循環(huán)，油冷循環(huán)的進油端通過進油管2接入回旋管電子槍3，油流經電子槍3內部后從電子槍上端的出油管4流出，整個箱體內部均浸滿油，油冷循環(huán)的出油端安裝在主箱體1上部側壁上。箱體內的水冷回路包括兩路，一路水冷管5采用橡膠材料，以較高的密度繞制在電子槍周圍；另一路水冷管6采用無氧銅，繞制安裝在主箱體內壁上。回旋管7垂直安放在主箱體1上，其中回旋管7的電子槍部分插入到主箱體1內部，浸泡在變壓器油中。主箱體一面壁上安裝有觀察窗8，采用雙層玻璃構造，用于觀測電子槍區(qū)域是否發(fā)生打火。主箱體1底部安裝有調節(jié)機構，可方便調節(jié)主箱體的高度與傾斜角，實現回旋管7中心與配套的超導磁體9中心、輸出波束（波通過輸出窗10輸出）三者之間的準直。

如圖2所示，所述的水油混合冷卻裝置包括油冷裝置和水冷裝置。主箱體內部的水冷回路與變壓器油接觸，實現圖中所示的水油換熱結構13。

所述的油冷裝置包括油泵14、板式換熱器11等，油泵14用于實現變壓器油的循環(huán)，油的冷卻主要是靠板式換熱器11實現的，板式換熱器11外壁采用循環(huán)水進行冷卻，變壓器油在板式換熱器11內壁自下而上流過，實現散熱。流過板式換熱器11外壁的循環(huán)水實際上屬于水冷系統(tǒng)的內冷水的一部分，通過水冷系統(tǒng)的板式換熱器12與水冷系統(tǒng)的外冷水進行熱交換。在油回路中，通過溫度傳感器ti、壓力傳感器pi和流量傳感器fi，實時監(jiān)測進出油口的溫度、壓力和流量，在相關參數超過設定閾值時，發(fā)出警報并進行系統(tǒng)連鎖保護，以保證油冷系統(tǒng)及回旋管系統(tǒng)的安全。

所述的水冷裝置包括內冷和外冷兩部分，外冷水采用普通自來水，內冷水采用高純度去氧去離子水。外冷水通過散熱塔上的風機進行強制風冷；內冷水流過板式換熱器12時，與溫度更低的外冷水進行熱交換，實現內冷水的冷卻。內冷水回路上安裝有溫度傳感器ti、壓力傳感器pi、流量傳感器fi，分別對溫度、壓力和流量進行實時監(jiān)測，在相關參數超過設定閾值時，發(fā)出警報并進行系統(tǒng)連鎖保護，以保證水冷系統(tǒng)及回旋管系統(tǒng)的安全。主箱體1內部的內冷水回路包括兩路，一路采用橡膠水管，接入回旋管低壓部件，并以較高的密度繞制在電子槍周圍；另一路采用無氧銅水管，繞制安裝在主箱體內壁上。內冷水由各回路下部注入螺旋形的水冷管路中，由水冷管路的頂部流出，保證水能夠充滿管路，并防止氣泡產生。

如圖3所示，所述的繞制在回旋管電子槍周圍的水冷管5是采用橡膠材料制造的，橡膠管按照螺旋形緊密繞制。水管內部通去離子水，外部被主箱體內的變壓器油包裹。橡膠水管通過圖3中的“水接頭15”與電子槍相連，去離子水流經電子槍內部對電子槍低壓部件進行冷卻。水管內部水溫低于油溫，通過熱交換間接實現水對油的冷卻。微波可以較容易的穿透橡膠材料，而水對微波有良好的吸收特性，因此主箱體內壁上的水冷回路可以較好的實現對雜散電磁波的吸收，防止輻射的雜散電磁波在主箱體內部來回反射，干擾回旋管內部正常的工作電場，以保證回旋管的正常工作。

如圖4所示，所述的繞制在主箱體內壁上的水冷管6是采用無氧銅材料制造，提高導熱性能，銅管按照螺旋形緊密繞制在主箱體內壁上。水管內部通去離子水，外部被主箱體內的變壓器油包裹。水管內部水溫低于油溫，通過熱交換實現水對油的間接冷卻。