專利名稱：超蒸發(fā)冷卻式電子管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子管，特別是有超蒸發(fā)冷結(jié)構(gòu)的電子管。
背景技術(shù)：
已有的電子管中的大功率發(fā)射管，又稱功率柵控管。由管芯，管芯上的陰極、靠近陰極的柵極，與管芯相連的外殼形的陽極組成。根據(jù)柵極為一個或兩個而構(gòu)成三極管或四極管。電子管工作時，陰極發(fā)射電子，通過一柵控制電子流的大小，或再用二柵使電子加速，陽極收集電子流。發(fā)射管的陽極，既是電子的收集極，也是電子管外殼的一部分。陽極的功能一是收集電子流，二是散熱，即將電子轟擊產(chǎn)生的熱量和其他電極(如陰極、柵極)輻射來的熱量耗散出去。所以在工作時陽極溫度很高，必須進(jìn)行冷卻，否則就要燒毀電子管。發(fā)射管的冷卻一般采用強(qiáng)迫風(fēng)冷陽極和水冷陽極的方式。風(fēng)冷陽極是在發(fā)射管的陽極上加裝一定數(shù)量的散熱翼片，散熱翼片用銅材料制成，采用硬焊料釬焊在陽極外周，工作時用大功率風(fēng)機(jī)通過風(fēng)道向陽極吹風(fēng)，與散熱翼片進(jìn)行熱交換，降低陽極溫度，以保證電子管的正常工作。風(fēng)冷陽極結(jié)構(gòu)的維護(hù)簡單，適用于缺水和高山地區(qū)。但耗散功率較小，僅約60W/cm2，熱容量小，承受過載能力差，此外工作時散熱翼片易發(fā)生震動或與空氣摩擦產(chǎn)生噪音。
實(shí)用新型內(nèi)容鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種散熱能力較強(qiáng)，噪音較小的超蒸發(fā)冷卻式電子管。
本實(shí)用新型應(yīng)用超蒸發(fā)冷卻原理，采用超蒸發(fā)結(jié)構(gòu)并用水作冷卻介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)其目的。
本實(shí)用新型的超蒸發(fā)冷卻式電子管(參見附圖)，包含有陰極(2)和柵極(3、4)的管芯(1)，與管芯相封接且呈外殼形的陽極(5)及其外表的散熱翼片(7)，在陽極外套連有呈倒置的桶形且有出水口(12)的內(nèi)鍋(9)，內(nèi)鍋外套連有呈倒置的桶形且有進(jìn)水口(17)的外鍋(13)，內(nèi)鍋下端與外鍋連通的進(jìn)水孔(10)，上述陽極與外鍋之間的間隙為S＝kad2/8，上述散熱翼片的長度為 上述兩式中，a是散熱翼片的厚度，d是進(jìn)水孔的孔徑，λ是散熱翼片材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，k＝0.6～1.8，K＝0.3～1.5。
上述的內(nèi)鍋(9)與外鍋(13)之間有至少一個間距環(huán)(11)。
上述的內(nèi)鍋(9)和外鍋(13)均與陽極的法蘭盤(6)相連，所說的進(jìn)水口(17)在外鍋的上端，所說的出水口(12)在內(nèi)鍋的上端并貫穿外鍋的上底。
上述的散熱翼片為銅材料λ＝3.7W/cm2，a＝1.2～3mm，d＝1.5～3mm，L＝3～6mm，S＝0.6～1.5mm。
本實(shí)用新型根據(jù)超蒸發(fā)冷卻原理，采用水作冷卻介質(zhì)，在陽極耗散功率使冷卻水由液相變?yōu)闅庀嗟倪^程中，由于介質(zhì)吸收大量的汽化潛熱而達(dá)到冷卻陽極的目的。
根據(jù)水的熱交換在大容器等溫加熱面條件下符合拔山曲線圖的規(guī)律，并設(shè)溫度為θ，熱交換量為qd，水的沸騰熱交換過程有下述幾個階段一、在溫度小于8℃時，是無沸騰的對流換熱。熱交換量受水的流動影響較大。
二、當(dāng)8℃≤θ≤25℃，是沫態(tài)沸騰或核沸騰。這時產(chǎn)生大量汽泡，汽泡的強(qiáng)烈攪動作用使熱交換量急劇增加，則為qd∝θ4，當(dāng)溫度達(dá)到25℃時，qd達(dá)到最大值135W/cm2。
三、當(dāng)25℃≤θ≤125℃，是過渡沸騰或部分沫態(tài)沸騰，汽泡開始連成一片汽膜，由于熱傳導(dǎo)不良的汽膜將加熱面與水隔開，因而使得熱交換變壞。這時qd∝θ-1，但熱交換不穩(wěn)定，如果沒有特殊措施，當(dāng)θ達(dá)到25℃時，很容易使加熱面燒毀，為燒毀的臨界點(diǎn)。這一現(xiàn)象稱為來頓福羅斯特效應(yīng)。
四、當(dāng)θ＞125℃，是膜態(tài)沸騰，這時受熱面上覆蓋了一層汽膜，隨著θ的增加，熱交換量緩慢的增加并大致上qd∝θ3/4。
本實(shí)用新型的超蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，利用來頓福羅斯特效應(yīng)，工作時使散熱槽底部工作于25℃到125℃，而散熱槽口部工作在小于8℃的環(huán)境。由于散熱槽的口部的牽制，散熱槽底部就可穩(wěn)定的工作于8℃到125℃，從而使陽極耗散能力大大提高，加上內(nèi)鍋和陽極之間的距離很小，流體壓力高，流速大，能迅速帶走帶著熱量的水，提高陽極的耗散能力，這種超蒸發(fā)冷卻的陽極耗散功率可達(dá)1000W/cm2。
使用本實(shí)用新型將進(jìn)水口和出水口分別與進(jìn)水管和出水管連通，電子管工作時從進(jìn)水管以適當(dāng)壓力送入冷水，再從外鍋經(jīng)進(jìn)水孔進(jìn)入內(nèi)鍋，流入陽極與內(nèi)鍋之間的間隙和各散熱翼片間的散熱槽，與陽極及其散熱翼片進(jìn)行超蒸發(fā)式熱交換，然后從出水管排出熱水，將熱量排出。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和效果。
一、本實(shí)用新型的超蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，由于單位面積陽極耗散很大，散熱能力增強(qiáng)，其耗散功率可高達(dá)1000W/cm2。從而能提高電子管的輸出功率高，使平均輸出功率可達(dá)10kW。
二、本實(shí)用新型的超蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，由于散熱翼片罩扣在內(nèi)鍋、外鍋內(nèi)，并與流速不太大的液態(tài)水相接觸，因此幾乎沒有工作噪聲。
二、本實(shí)用新型的超蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小，陽極芯減小，內(nèi)鍋、外鍋體積減小，因此還降低了材料成本。
本實(shí)用新型適用于功率型電子管，特別是大功率的電子管。
下面，再用實(shí)施例及其附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。


圖1 是本實(shí)用新型的一種超蒸發(fā)冷卻式電子管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2 是圖1的A部的放大圖。
圖中箭頭示水流方向。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一種超蒸發(fā)冷卻式電子管，如附圖所示。由電子管和與電子管相配合的超蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
上述的電子管，呈通常大功率金屬陶瓷四極管結(jié)構(gòu)，其管芯1采用網(wǎng)狀釷鎢的陰極2，光刻網(wǎng)狀的柵極3、柵極4和同軸引出結(jié)構(gòu)，其中柵極3和柵極4分別為一柵極和二柵極，電子管的管殼為陽極5。陽級呈倒置的圓桶形，下端有連成一體的法蘭盤6，并用鐵鎳鈷瓷封合金與管芯1的瓷環(huán)相封接。
上述的超蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)，由陽極外表的散熱翼片、內(nèi)鍋、外鍋等構(gòu)成。
上述的散熱翼片7，與陽極呈一體結(jié)構(gòu)，可以在陽極的外表開制多個垂直于陽極中心軸線的散熱槽8，而形成相互平行的多個環(huán)片形的散熱翼片，數(shù)熱翼片沿徑向的環(huán)寬即散熱翼片的長度 式中，a是散熱翼片的厚度，a＝1.2～3mm；λ是散熱翼片材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，當(dāng)選用銅材料時，λ＝3.7W/cm2；K是陽級結(jié)構(gòu)尺寸與溫度分布的關(guān)系系數(shù)，K＝0.3～1.5；L＝3～6mm。
上述內(nèi)鍋9，呈倒置的圓桶形，套扣在陽極5外，下端與陽極的法蘭盤密接。在內(nèi)鍋的下端開制有貫穿內(nèi)鍋壁的進(jìn)水孔10，進(jìn)水孔的孔徑為d，d＝1.5～3mm。陽極與內(nèi)鍋之間的間隙S＝kad2/8，，式中，a是散熱翼片的厚度，k是經(jīng)多次試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，k＝0.6～1.8，S＝0.6～1.5。為了保證陽極與內(nèi)鍋之間各處的間隙一致，在陽極與內(nèi)鍋之間的適當(dāng)位置，均勻布置地安裝有四個沿陽極中心軸線均布的圓圈形的間距環(huán)11。在內(nèi)鍋上端的一側(cè)，開制有貫穿內(nèi)鍋上底的出水口12。
上述外鍋13。也呈倒置的圓桶形，套扣在內(nèi)鍋9外，下端的法蘭盤14與陽極的法蘭盤6重疊密合，用密封圈15和多個均勻布置的螺釘16固聯(lián)兩個法蘭盤而將外鍋13與陽極5固聯(lián)，并將內(nèi)鍋9壓固在陽極與外鍋之間，使上述進(jìn)水孔10將外鍋和內(nèi)鍋連通。在外鍋上端的一側(cè)，開制有貫穿外鍋上底的進(jìn)水口17，為便于與進(jìn)水管聯(lián)接，在進(jìn)水口上安裝有進(jìn)水接管18。在外鍋上端與進(jìn)水口相對稱的另一側(cè)，開制有貫穿外鍋上底的出水孔19，出水孔與內(nèi)鍋的出水口12相對應(yīng)，并在二者之間即該部分的外鍋與內(nèi)鍋之間壓裝有密封用的密封圈20，使內(nèi)鍋的出水口12與外鍋上的出水孔19連通，為便于與出水管聯(lián)接，在出水孔上安裝有出水接管21。
從而構(gòu)成本實(shí)用新型的超蒸發(fā)冷卻式電子管。
下表，列出本實(shí)用新型的幾種超蒸發(fā)冷卻式電子管的超蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)。
權(quán)利要求1.一種超蒸發(fā)冷卻式電子管，包含有陰極(2)和柵極(3、4)的管芯(1)，與管芯相封接且呈外殼形的陽極(5)及其外表的散熱翼片(7)，其特征在于在陽極外套連有呈倒置的桶形且有出水口(12)的內(nèi)鍋(9)，內(nèi)鍋外套連有呈倒置的桶形且有進(jìn)水口(17)的外鍋(13)，內(nèi)鍋下端與外鍋連通的進(jìn)水孔(10)，上述陽極與外鍋之間的間隙為S＝kad2/8，上述散熱翼片的長度為 上述兩式中，a是散熱翼片的厚度，d是進(jìn)水孔的孔徑，λ是散熱翼片材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，k＝0.6～1.8，K＝0.3～1.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超蒸發(fā)冷卻式電子管，其特征在于所說的內(nèi)鍋(9)與外鍋(13)之間有至少一個間距環(huán)(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超蒸發(fā)冷卻式電子管，其特征在于所說的內(nèi)鍋(9)和外鍋(13)均與陽極的法蘭盤(6)相連，所說的進(jìn)水口(17)在外鍋的上端，所說的出水口(12)在內(nèi)鍋的上端并貫穿外鍋的上底。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的超蒸發(fā)冷卻式電子管，其特征在于所說的散熱翼片為銅材料λ＝3.7W/cm2，a＝1.2～3mm，d＝1.5～3mm，L＝3～6mm，S＝0.6～1.5mm。
專利摘要本實(shí)用新型的超蒸發(fā)冷卻式電子管,涉及有超蒸發(fā)冷結(jié)構(gòu)的電子管。旨在解決風(fēng)冷結(jié)構(gòu)散熱能力低,噪音大的問題。本電子管包含有陰極(2)和柵極(3、4)的管芯(1),與管芯相封接且呈外殼形的陽極(5)及其外表的散熱翼片(7),在陽極外套連有呈桶形且有出水口(12)的內(nèi)鍋(9),內(nèi)鍋外套連有呈桶形且有進(jìn)水口(17)的外鍋(13),內(nèi)鍋下端與外鍋連通的進(jìn)水孔(10),陽極與外鍋之間的間隙為S=kad
文檔編號H01J19/74GK2488170SQ0124714
公開日2002年4月24日 申請日期2001年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者王頌東, 李淑蘭 申請人:成都旭光電子股份有限公司