方形波纹管.pdf

一种方形波纹管，包含波纹管、定位螺杆和螺母，其特征在于：该波纹管为压制成型、两端分别焊接有连接法兰、管孔为方形的薄壁不锈钢波形管，其管壁厚度为0.3～0.6mm；该定位螺杆和螺母分别对应固设于连接法兰的固定孔处。本发明解决其受压能力、柔性、五维位移调节补偿和口径形状匹配的技术问题。

1、  一种方形波纹管，包含波纹管、定位螺杆和螺母，其特征在于：该波纹管为压制成型、两端分别焊接有连接法兰、管孔为方形的薄壁不锈钢波形管，其管壁厚度为0.3～0.6mm；该定位螺杆和螺母分别对应固设于连接法兰的固定孔处。

2、  根据权利要求1所述的方形波纹管，其特征在于：该波纹管的波高≤10mm。

3、  根据权利要求1所述的方形波纹管，其特征在于：设置有嵌置在波纹管内壁波谷内的T形撑筋，该波谷与其间的T形撑筋之间存在有不影响轴向伸缩的间隙。

4、  根据权利要求2所述的方形波纹管，其特征在于：设置有嵌置在波纹管内壁波谷内的T形撑筋，该波谷与其间的T形撑筋之间存在有不影响轴向伸缩的间隙。

5、  根据权利要求1、2、3或4所述的方形波纹管，其特征在于：各T形撑筋之间互隔3～6个波。

方形波纹管
技术领域：
本发明是关于波纹管，特别是关于一种用于大型高功率高真空激光装置中大口径方形透镜具有五维位移调节补偿功能的方形波纹管。
背景技术：
中国国标GB16749《压力容器波形膨胀节》的结构如图1所示，由端管7、端板8、波纹管4、定位螺杆1、螺母2和内衬套6构成。该波形膨胀节的主要元件波纹管4具有轴向和横向变形能力，能够补偿热位移和机械位移，实现管线的柔性连接。但是这种波形膨胀节仅适用于一般管道的连接位移补偿，不适用于真空系统中光学元件五维调节的综合位移补偿要求，其问题在于：
1.波纹管的壁厚在1mm以上，至使波纹管柔性小，单波刚度大；
2.波纹管的波高大，而且由于承受压强的关系波高随波纹管口径的增大而增大，例如口径为Φ300mm时，波高为40mm；口径为Φ50mm时，波高将增至50mm，使整个波纹管所占空间加大，无法用在空间受限的场合，同时需要加大真空能力配置；
3.位于波纹管内的内衬套和波纹管之间的间隙小，使波纹管只能实现轴向伸缩补偿和微量的横向二维位移补偿；
4.波纹管的口径为圆形，当真空光学系统中光束口径为方形时，由于形状的不匹配，将降低空间利用率；特别是当方形光学元件阵列排布时，将使阵列方形光束的间距加大，增大了空间，需要配置更多的真空能力。
发明内容：
本发明提供了一种方形波纹管，解决其受压能力、柔性、五维位移调节补偿和口径形状匹配的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种方形波纹管，包含波纹管、定位螺杆和螺母，其特征在于：该波纹管为压制成型、两端分别焊接有连接法兰、管孔为方形的薄壁不锈钢波形管，其管壁厚度为0.3～0.6mm；该定位螺杆和螺母分别对应固设于连接法兰的固定孔处。
其特征在于：该波纹管的波高≤10mm。
其特征在于：设置有嵌置在波纹管内壁波谷内的T形撑筋，该波谷与其间地T形撑筋之间存在有不影响轴向伸缩的间隙。
其特征在于：各T形撑筋之间互隔3～6个波。
本发明具有下列优点：
1.承压能力高，于1×10^-4高真空时，其漏率小于6.67×10^-8Pa·m³/S。
2.柔性好，即使波距小至10mm，每波能实现2mm的伸缩调节量。
3.波高低，波纹管的外形尺寸相当小。
4.T形撑筋减小了波纹管轴向平面内扭曲变形量，降低了其平面失稳，又分担了波纹部分外压，大为增加波纹管的承受外压能力。
5.当波纹管阵列排布时，其管间的间距小，提高了空间利用率，从而减小了真空能力配置。
6.能实现轴向、横向和角位移五维位移调节补偿。
附图说明：
图1为现有压力容器波形膨胀节结构示意图。
图2为本发明结构示意图。
图3为图2的A向视图。
具体实施方式：
请参阅图2和图3所示，本发明包含波纹管4、定位螺杆1和螺母2。该波纹管4具有方形的管孔，为壁厚0.3～0.6mm的不锈钢板压制成型的薄壁管，管的四周壁上设置有等距的波形凸起，其波高≤10mm，两端分别焊接有相同管孔的连接法兰3。在波纹管4内部波谷中嵌设有T形撑筋5，该设置有T形撑筋5的波谷与T形撑筋5之间具有间隙，故不影响其轴向伸缩；且以每隔3～6个波设置一个T形撑筋5为宜，使T形撑筋5之间的波纹能实现横向位移补偿和角位移补偿。由于T形撑筋5在轴向截面内的扭曲变形量小，提高了波纹管4的平面稳定性，而且它分担了波纹部分外压，大大增加了波纹管4的承受外压能力。定位螺杆1和螺母2分别固定设置在两端连接法兰3周边上相应的固定孔处，从而使本发明具有高的承压刚度。
现以一个大口径(330×330mm)方形透镜4×2阵列排布的高功率激光装置为例，使用内空尺寸为325mm×325mmm、外形尺寸为345mm×345mm的本发明可使光束之间的间距减小到360mm。波纹管的壁厚为0.3mm，波距为10mm，波高为10mm，其五维位移调节补偿量分别为轴向±30mm、横向两维平移±5mm、两维角度3°。因此提高了光学系统光束能量的增益。此外，本发明的波纹管工艺性好，相对于常规焊接的波纹管造价低。