微波传输用抽气波导、微波传输系统及微波加热系统的制作方法

1.本公开涉及电子回旋共振加热技术领域，尤其涉及一种微波传输用抽气波导、微波传输系统及微波加热系统。


背景技术：

2.在电子回旋共振加热系统中，由于微波源与真空室之间有一定的距离，因此需要在中间增加一段距离的传输线，用于将波源产生的微波传输至真空室。通常大功率微波传输系统中会采用真空传输线系统，抽气波导结构能够在保证微波稳定传输的同时，对整条传输线进行真空的抽取。
3.为了对传输线进行真空抽取，抽气波导内部需要设计合理的抽气结构，既要保证微波高效传输，还要满足抽气量的需求，目前的抽气波导结构通过采用在波导管上开设长条状或带状抽气孔，导致微波在抽气孔的位置处会出现微波泄漏的风险较大，甚至还会由于泄漏增加打火风险。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种微波传输用抽气波导、微波传输系统及微波加热系统。
5.第一方面，本公开提供了一种微波传输用抽气波导，其包括波纹波导管和汇流管；
6.波纹波导管内具有微波传输腔，微波传输腔的腔壁为沿微波传输腔的轴向延伸的波纹状腔壁，波纹状腔壁具有靠近微波传输腔的中轴线的波谷以及远离微波传输腔的中轴线的波峰，汇流管套设在波纹波导管的外周，且汇流管与波纹波导管之间形成有空隙，空隙形成汇流腔，汇流管上开设有用于连通汇流腔与真空泵的抽气接口；
7.波纹波导管的管壁上间隔开设有多个排气孔，排气孔连通微波传输腔与汇流腔，且排气孔开设在波纹波导管的管壁的与波峰对应的位置处。
8.可选的，排气孔的靠近微波传输腔的一端的孔径不大于波纹状腔壁的波纹单位周期长度的二分之一。
9.可选的，所有排气孔沿波纹波导管的轴向间隔排布；
10.和/或，所有排气孔沿波纹波导管的周向间隔排布。
11.可选的，所有排气孔开设在波纹波导管的被汇流管包覆的区域内。
12.可选的，在沿波纹波导管的轴向上，汇流管的至少一端处设置有固定件，固定件套接在波纹波导管的外侧壁上。
13.可选的，汇流管上开设有用于连接真空计的真空计接口，真空计接口与汇流腔连通。
14.可选的，汇流管和波纹波导管同轴设置。
15.第二方面，本公开还提供了一种微波传输系统，其包括微波聚焦发射天线和微波传输线，微波传输线包括至少一个如上的微波传输用抽气波导。
16.可选的，微波传输用抽气波导位于微波传输线的中间或靠近中间的位置处。
17.第三方面，本公开还提供了一种微波加热系统，其包括如上所述的微波传输系统。
18.本公开提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
19.本公开提供的微波传输用抽气波导、微波传输系统及微波加热系统通过在波纹波导管的外侧套设汇流管，并在波纹波导管上开设多个排气孔，使汇流管与波纹波导管之间的空隙形成汇流腔，并通过排气孔将波纹波导管内的气体能够引入至汇流腔内，然后通过汇流管上的抽气接口抽送至外部，以使波纹波导管内能够形成真空，同时，由于排气孔开设在波纹状腔壁的波峰处，此处距离波导管中心的距离最远，该位置处的电场强度最小，因此很大程度上减少了微波传输腔内的微波在传输过程中的泄漏，满足了抽气量需求和微波高效率传输需求的同时，大幅提高了传输功率，降低了打火风险。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
21.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本公开实施例所述的抽气波导的结构示意图；
23.图2为本公开实施例所述的抽气波导的主视图；
24.图3为本公开实施例所述的抽气波导的俯视图；
25.图4为本公开实施例所述的抽气波导的沿波纹波导管的径向的剖视图；
26.图5为本公开实施例所述的抽气波导的沿波纹波导管的径向的截面示意图；
27.图6为图5中a部分的结构示意图；
28.图7为本公开实施例所述的抽气波导的沿波纹波导管的轴向的截面示意图；
29.图8为图7中b部分的结构示意图；
30.其中，1、波纹波导管；10、微波传输腔；11、排气孔；12、波纹状腔壁；121、波纹状腔壁的波峰；122、波纹状腔壁的波谷；2、汇流管；20、汇流腔；21、抽气接口；22、真空计接口；23、固定件；a、排气孔的内侧开口的直径；b、腔壁波纹的单位周期长度。
具体实施方式
31.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.在电子回旋共振加热系统中，由于电子回旋共振加热系统的微波源与真空室之间有一定的距离，因此需要在中间增加一段距离的传输线，用于将波源产生的微波传输至真空室。通常大功率微波传输系统中会采用真空传输线系统，为了对传输线进行真空抽取，抽
气波导作为电子回旋共振加热传输线系统中重要的零组件之一，其能够在保证微波保险传输的同时，对整条传输线进行真空的抽取。
34.抽气波导内部需要设计合理的抽气结构，既要保证微波高效传输，还要满足抽气量的需求，目前的抽气波导结构通过采用在波导管上开设长条状或带状抽气孔，导致微波在抽气孔的位置处出现微波泄漏的风险较大，甚至还会由于泄漏增加打火风险。
35.针对上述缺陷，以下实施例提供一种微波传输用抽气波导及微波传输系统，通过对抽气波导内用于实现气体抽取的结构进行改进，以解决现有的传输系统的微波泄漏，以及打火风险高的问题。具体地，关于微波传输用抽气波导及微波传输系统的具体设置方式见以下实施例内容所述。
36.实施例一
37.如图1-8所示，本实施例提供一种微波传输用抽气波导，其包括波纹波导管1和汇流管2。其中，波纹波导管1内具有微波传输腔10，微波传输腔10的腔壁为沿微波传输腔10的轴向延伸的波纹状腔壁12，波纹状腔壁12具有靠近微波传输腔10的中轴线的波谷以及远离微波传输腔10的中轴线的波峰。汇流管2套设在波纹波导管1的外周，且汇流管2与波纹波导管1之间形成有空隙，空隙形成汇流腔20，汇流管2上开设有用于连通汇流腔20与真空泵的抽气接口21。
38.波纹波导管1的管壁上间隔开设有多个排气孔11，排气孔11连通微波传输腔10与汇流腔20，且排气孔11的开设在波纹波导管1的管壁的与波峰对应的位置处。
39.其中，微波传输腔10沿微波的传输方向呈圆筒形，其两端开口，用于与传输线上的其他零部件，例如隔直器等进行连接。具体地，可在波纹波导管1的两端设置连接法兰，用于和前后端的零部件进行对接连接，并且保证连接处的密封性。
40.微波传输腔10的腔壁为沿微波传输腔10的轴向延伸的波纹状腔壁12，即微波传输腔10的内腔壁自其一端至另一端的方向上间隔式地朝向波纹波导管1外侧和朝向波纹波导管1内侧的方向起伏延伸，从而形成波纹状腔壁12，排气孔11开设在波纹状腔壁12的波峰位置处，即排气孔11连通至波纹状腔壁12的位置位于波纹状腔壁12的靠近微波传输腔10外侧的表面，具体可参见图8所示，其中，图8中的虚线部分为波纹在排气孔11的开设位置处的延伸趋势，并且，图8中标号121所指的位置处为波纹状腔壁12的波峰位置，标号122所指的位置处为波纹状腔壁12的波谷位置。
41.具体实现时，当通过汇流管2上连接的真空泵对汇流腔20进行抽气时，微波传输腔10内的气体通过排气孔11进入汇流腔20内，继而从抽气接口21出抽出。在进行真空抽取时，由于波纹波导管1设置在电子回旋共振加热系统的微波传输线上，因此，和抽气波导相连的传输线上的各零部件内部的气体均通过抽气波导结构流出，最终通过真空泵抽走，实现了整个传输线的真空抽取。
42.本实施例提供的微波传输用抽气波导通过在波纹波导管1上开设若干排气孔11，并在波纹波导管1的外侧套设汇流管2，使汇流管2与波纹波导管1之间的空隙形成汇流腔20，从而通过排气孔11将波纹波导管1内的气体能够引入至汇流腔20内，并通过汇流管2上的抽气接口21抽送至外部，以使波纹波导管1内能够形成真空，满足了抽气量的需求，同时，由于排气孔11开设在波纹状腔壁12的波峰位置处，此处距离波导管中心的距离最远，该位置处的电场强度最小，因此很大程度上减少了微波传输腔10内的微波从排气孔11处泄漏的
风险，保证了微波高效传输的同时，大幅提高了传输功率，降低了打火风险。
43.在本实施例中，真空泵可使用分子泵，分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵，其具有较大的抽速和较高的压缩比，能够大大提高泵的出口压力，从而提升抽气速率。当然，在其他实施例中，也可使用其他类型的真空泵。
44.在一些实施例中，排气孔11可设置为圆形通孔，排气孔11的沿自身轴向方向的孔径可设置为保持不变，也可设置为逐渐增大或逐渐减小，以实现排气效率的进一步提升，具体可根据使用人员的需求进行调整。
45.在设置排气孔11的尺寸时，可使排气孔11的内侧开口的直径不大于波纹状腔壁12的波纹单位周期长度的二分之一。这样设置能够避免波纹上出现尖端，从而避免打火风险。其中，波纹的单位周期长度，即波纹的最小重复部分沿微波传输腔10的轴向的长度。
46.在波纹波导管1的表面布设排气孔11时，可使所有排气孔11在波纹波导管1的表面沿波纹波导管1的轴向和/或周向间隔排布。在本实施例中，采用使所有排气孔11沿波纹波导管1的轴向和轴向均间隔排布，以实现波纹波导管1表面具有更大范围的排气效果，进一步提升了该抽气波导的排气量。
47.具体地，可使所有排气孔11沿波纹波导管1的轴向和轴向进行均布，以进一步保证各个位置处的排气均匀，避免出现涡流或管道内压强分布不均的情况。由于排气孔11开设在波纹状腔壁12的波峰位置处，因此，在布设排气孔11时，可使其的布设密度与波纹的设置周期保持相同，也就是说，可以在每个波纹的靠近波纹波导管1的波峰位置处均布设一个排气孔11，具体可参见图8所示。当然，在其他可实现的方式中，也可以在数个波纹周期内仅设置一个排气孔11。另外，对于抽气孔的设置数量，可根据待抽取真空的传输线的规格以及传输线需要达到的程度来确定。对于汇流管2的设置来说，排气孔11沿轴向的布设范围决定了汇流管2的轴向长度，相反地，在其他可实现的方式中，排气孔11的数量也可通过汇流管2的轴向长度来确定。
48.由于波纹的设置方式包括若干个波纹单位沿波纹波导管1的轴向相互平行式排布设置，或着为一个波纹单位在波纹波导管1的微波传输腔10的腔壁上呈螺旋式延伸布设设置，因此，在沿波纹波导管1的周向布设排气孔11时，可使排气孔11顺应波纹的延伸方向，只要保证所有排气孔11均位于波纹的靠近波纹波导管1外侧的顶部位置处即可。
49.在波纹波导管1上，还可使所有排气孔11均布在被汇流管2包覆的区域内，这样能够进一步提升汇流管2的汇集和抽气的效果。
50.汇流管2和波纹波导管1可同轴设置，以在波纹波导管1外侧形成均匀大小的汇流腔20，进一步保证了波纹波导管1外侧各个位置处的气压均匀。在设置汇流管2和波纹波导管1时，为了实现两者间的相对固定，可在汇流管2的沿自身轴向的至少一端处设置有固定件23，固定件23套接在波纹波导管1的外侧壁上，本实施例中在汇流管2的两端均设置固定件23，以进一步保证固定效果。当然，在其他实施例中，还可使汇流管2与波纹波导管1为一体成型式设置，以保证两者间的固定牢靠性。
51.在一些实施例中，还可在汇流管2上开设有用于连接真空计的真空计接口22，真空计接口22与汇流腔20连通。在汇流管2上连接真空计，能够对汇流腔20内的压强进行监测，从而实现了对传输线内的真空情况进行实时监测。
52.在连接真空计以及真空泵时，需要严格保证连接处的密封性，在本实施例中，采用抽气接口21与真空泵法兰连接，真空计接口22与真空计法兰连接。法兰连接的方式不仅连接的牢固性较高，同时也更加便于实现连接接口处的密封。
53.实施例二
54.本实施例提供了一种微波传输系统，其包括微波聚焦发射天线和微波传输线，微波传输线包括至少一个实施例一中所述的微波传输用抽气波导。
55.微波传输系统应用在电子回旋共振加热系统中，其还包括真空室和波源，微波传输线的一端连接至波源，用于将波源处提供的微波传输至发射天线内，然后通过发射天线将聚焦后的微波传输至真空室中。
56.其中，本实施例中的抽气波导与上述实施例一中的抽气波导结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，具体可参照实施例一的描述。
57.在一些实施例中，可在微波传输线上设置一个实施例一中的抽气波导结构，在需要更快速更高效的抽气需求下，可以适当增加微波传输线上的抽气波导结构的数量，以实现更高的抽气速率。抽气波导结构具体可设置在微波传输线的中间或靠近中间的位置处，以尽可能保证微波传输线内的压力处于相对较为稳定的水平。
58.实施例三
59.本实施例提供了一种微波加热系统，其包括实施例二中所述的微波传输系统。
60.微波传输系统应用在微波加热系统中，用于对波源处提供的微波进行传输，直至微波作用在微波加热系统中的接收部件上，以实现对例如等离子体的加热效果。
61.其中，微波传输系统包括微波聚焦发射天线和微波传输线，微波传输线包括至少一个实施例一中所述的微波传输用抽气波导。本实施例中的抽气波导与上述实施例一和实施例二中的抽气波导的结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，具体可参照实施例一的描述。
62.对于本实施例中的其他技术特征，均与上述实施例一的内容相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。
63.需要说明的是，在本文中，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。
64.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。