一种用于高能光源真空管道的法兰组件及其密封垫片

本申请涉及高能光源真空管道技术领域，具体涉及一种用于高能光源真空管道的法兰组件及其密封垫片。

背景技术：

现代粒子加速器和储存环不断追求高流强、高亮度。高能量的刚性束流，通常具有两个近似。一是刚性束流近似，即束流通过不连续结构的真空管道时是刚性的，尾场对束流的影响是微扰量，不会影响束流的纵向及横向运动，并在一段作用时间内源束流和观察粒子的纵向距离不变；二是脉冲近似，即对束流运动起作用的是尾场在一段时间内的积分，尾场对束流的瞬时作用无意义。尾场是束流对真空结构的瞬时响应，为了衡量作用效果，常用尾场沿环或者多个真空管道的积分来描述尾场，即尾场势。

束流通过真空管道时，与周围环境相互作用产生的尾场会反作用于束流，对束流的运动产生扰动，引起束流能量损失和频移，当尾场的强度足够大时，可能引起束流运动的不稳定，甚至导致束流损失。由尾场或阻抗引起的束流不稳定性称为束流集体不稳定性(collectiveinstability)。对于相对论束流，束流在自由空间或理想光滑导体管道中产生的场垂直于运动方向，不会产生束流集体效应。

因此，要发生束流集体效应就要求束流为非相对论束流或真空管道为非理想导体或几何结构不连续。质子束流对管道中的残余气体的电离、损失质子束流打在管道壁上、注入剥离膜的剥离作用、以及二次电子发射等，均可产生大量的电子，从而在真空管道内形成电子云。电子云与质子束互相束缚和振荡，可能引起不稳定性，即电子云不稳定性。当储存环中束流强度越来越高时，这些效应都会严重影响束流性能，进而影响束流的稳定性或对撞机的亮度。

技术实现要素：

本申请旨在提供一种用于高能光源真空管道的法兰组件及其密封垫片，在连接在一起的两法兰盘之间形成间隙空间，以降低粒子加速器真空管道的阻抗。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，包括：

环状垫片本体；

分别设置在所述环状垫片本体两侧面的弹性凸起组，所述弹性凸起组包括多个弹性凸起，两侧面的所述弹性凸起均围设在环状垫片本体内圈的周围；各所述弹性凸起的顶端至所述环状垫片本体侧面的距离均相等。

进一步地，所述的用于高能光源真空管道的法兰组件的密封垫片，其中，所述环状垫片本体一侧面的各所述弹性凸起与所述环状垫片本体另一侧面的各所述弹性凸起均等间距设置，且所述环状垫片本体一侧面的各所述弹性凸起与所述环状垫片本体另一侧面的各所述弹性凸起的位置一一对应。

进一步地，所述的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，其中，所述弹性凸起为l型结构，所述l型结构的弹性凸起包括：第一翅片和第二翅片；所述第一翅片的一端固设于环状垫片本体内圈的周围，所述第一翅片的另一端与所述第二翅片的一端连接。

进一步地，所述的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，其中，所述第一翅片的一端固设于环状垫片本体内圈周向的边沿，且所述第一翅片朝向所述环状垫片本体中心线方向的面与环状垫片本体内圈的周向面在同一平面内。

进一步地，所述的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，其中，所述第一翅片和所述第二翅片的厚度均为0.1mm。

进一步地，所述的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，其中，还包括：设于所述环状垫片本体上的至少两个定位通孔，真空管道法兰盘端面的相应位置上设有与所述定位通孔对应的定位槽，定位销穿设在所述定位通孔和与所述定位通孔对应的定位槽中。

进一步地，所述的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，其中，所述定位通孔设置有两个，两个所述定位通孔关于所述环状垫片本体的中心线轴对称。

进一步地，所述的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，其中，所述环状垫片本体包括外环状垫片和内环状垫片，所述内环状垫片的外圈套设在所述外环状垫片的内圈内；所述环状垫片本体的内圈为所述内环状垫片的内圈，所述多个弹性凸起围设在所述内环状垫片的内圈周围。所述至少两个定位通孔设置在所述外环状垫片上。

根据本申请的第二方面，本申请还提供了一种用于高能光源真空管道的法兰组件，包括所述的用于高能光源真空管道的法兰组件的密封垫片，和两法兰盘；一法兰盘安装在一真空管道的一端，另一法兰盘安装在另一真空管道的一端，一法兰盘与另一法兰盘连接以将一真空管道和另一真空管道连接；所述密封垫片位于所述一法兰盘和所述另一法兰盘之间；两所述法兰盘的端面均设有一圈凸棱，所述凸棱的周向大小小于所述密封垫片的周向大小；所述弹性凸起的顶端至所述环状垫片本体侧面的距离基本等于所述一圈凸棱的顶端至所述法兰盘的端面之间的距离。

进一步地，所述用于高能光源真空管道的法兰组件，其特征在于，所述环状垫片本体外圈的周向大小小于等于真空管道法兰盘的外圈周向大小，所述环状垫片本体的内圈周向大小和形状与真空管道法兰盘的内圈周向大小和形状均一致。

本发明的有益效果是：

本申请提供了一种用于高能光源真空管道的法兰组件及其密封垫片，分别位于环状垫片本体两侧面的弹性凸起组不仅能够保证两法兰盘之间存在间隙，同时还能够保证两法兰盘之间的密闭空间与真空管道内的密闭空间的连通，从而降低真空管道的阻抗，在两法兰盘挤压压紧的过程中能够保证与法兰盘端面的充分接触效果，不会损害真空管道对磁场所产生的电场的传导率。

附图说明

图1为本申请提供的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片的轴测图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本申请提供的用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片的主视图；

图4为本申请提供的用于高能光源真空管道的结构示意图；

图5为图4的截面示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一、

本实施例提供了一种用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，高能光源真空管道是由多个真空管道通过法兰组件连接形成的，法兰组件由相邻两真空管道连接端的法兰盘组成，两法兰盘固定连接，从而将两真空管道连接，多个真空管道通过各自连接端的法兰盘连接在一起形成本高能光源真空管道。

参见图1所示，本实施例提供了一种用于高能光源真空管道法兰组件的密封垫片，高能光源真空管道由奥氏体材质(如304或316l不锈钢)制成，密封垫片由经过退火的铜材质制成。密封垫片具体包括：环状垫片本体10和分别布设在环状垫片本体10两侧面的弹性凸起组。两组弹性凸起组都包括多个弹性凸起20，环状垫片本体10两侧面的所述多个弹性凸起20均围设在环状垫片本体10内圈的周围，且各弹性凸起20的顶端至环状垫片本体10侧面之间的距离均相等。

本实施例中，位于环状垫片本体10一侧面的各弹性凸起20与位于环状垫片本体10另一侧面的各弹性凸起20均等间距设置，且环状垫片本体10一侧面的各弹性凸起20与环状垫片本体10另一侧面的各弹性凸起20的位置一一对应。环状垫片本体10一侧面的各弹性凸起20等间距的围设在环状垫片本体10内圈周围，环状垫片本体10另一侧面的各弹性凸起20等间距的围设在环状垫片本体10内圈周围。

如前所述，高能光源真空管道法兰组件包括相邻两真空管道连接端的两法兰盘，两法兰盘之间通过本密封垫片固定连接，以密封两法兰盘之间的间隙。参见图4和图5所示，真空管道30两端都设置有法兰盘31，相邻两真空管道30连接端的法兰盘31之间夹紧有本密封垫片，以密封两法兰盘31之间的间隙。在法兰盘31的端面上设置有一圈凸棱311，所述一圈凸棱311的周向大小小于本密封垫片(环状垫片本体)的周向大小，同时，所述一圈凸棱311顶端至法兰盘31端面之间的距离基本等于各弹性凸起20的顶端至环状垫片本体10侧面之间的距离。两法兰盘31上的所述一圈凸棱311挤压压紧环状垫片本体10的两侧面，从而密封两法兰盘31之间的间隙，为高能光源真空管道提供密封环境。同时，环状垫片本体10两侧面的弹性凸起组在挤压作用下产生一定的弹性形变，并连通真空管道30的内腔与两法兰盘31之间所形成的间隙，一圈凸棱311将弹性凸起组包裹在间隙内，同时一圈凸棱311将该间隙密封，从而降低高能光源真空管道的阻抗。

带电粒子以束团的形式在如上所形成降低了阻抗的密封真空管道中运动时，带电粒子与周围环境相互作用产生的磁场不会反作用加速粒子，更不会扰动尾随粒子的运动，使粒子丢失，从而提高束流的稳定性。

可以理解的是，为保证密封性，环状垫片本体10的两个侧面的平整度一致，从而在两个所述一圈凸棱311压紧环状垫片本体10的侧面时，不会产生缝隙，提高密封效果。

本实施例中，环状垫片本体10的外圈周向大小和形状与法兰盘30的外圈周向大小和形状相同，环状垫片本体10的内圈周向大小和形状与法兰盘30内圈周向大小和形状相同，即与真空管道内径周向大小和形状相一致。图中示出的真空管道内径周向形状为椭圆形，则环状垫片本体10的内圈周向形状同样为椭圆形。

参见图1和图2所示，弹性凸起20为l型结构，l型结构的弹性凸起20包括：第一翅片21和第二翅片22，第一翅片21的一端固设于环状垫片本体10内圈的周围，第一翅片21的另一端与第二翅片22的一端连接，从而使得第一翅片21和第二翅片22形成l型结构。弹性凸起20的顶端为第二翅片22背离环状垫片本体10的一面，即第二翅片22的顶面，在两法兰盘31挤压压紧本密封垫片时，第二翅片21的顶面受到两法兰盘31的挤压，第一翅片21产生形变，能够保证与法兰盘31端面充分的接触。由于带电粒子在真空管道中输运时，会产生一定的磁场，法兰盘31与第二翅片22的充分接触方式，不会损害真空管道对磁场所产生的电场的传导率。

在一实施例中，第一翅片21的一端固设于环状垫片本体10内圈周向的边沿，且第一翅片21朝向环状垫片本体10中心线方向的面与环状垫片本体10内圈的周向面在同一平面内。可以理解的是，翅片自环状垫片本体10内圈轴向的边沿，沿环状垫片本体10中心线方向向远离环状垫片本体10的方向延伸，之后，再通过将翅片折弯的方式形成本l型结构。本申请中，第一翅片21和第二翅片22的厚度均设计为0.1mm，为增强翅片的强度，本翅片同样是由退火后的同材质制成。

参见图1、图3和图4所示，为提高本密封垫片的安装便捷性，在环状垫片本体10上还设有至少两个定位通孔13，真空管道法兰盘31端面的相应位置上设有与所述定位通孔对应的定位槽312，定位销穿设在定位通孔13和与该定位通孔13对应的定位槽312中，从而对密封垫片进行定位。

本实施例中，定位通孔13设置有两个，两个定位通孔13关于环状垫片本体10的中心线轴对称。

结合图1、图2和图3所示，环状垫片本体10包括外环状垫片11和内环状垫片12，内环状垫片12的外圈大小适于外环转垫片11的内圈大小，内环状垫片12的外圈套设在外环状垫片11的内圈内，从而形成环状垫片本体10。前述的环状垫片本体10内圈即为内环状垫片12的内圈，分别位于环状垫片本体10两侧面的多个弹性凸起20则分别围设在内环状垫片12的内圈周围。前述的至少两个定位通孔13设置在外环状垫片11上。

需要说明的是，将环状垫片本体10设置为分体式的外环状垫片11和内环状垫片12，在真空管道的内径形状和大小不同的情况下，以更换不同的内环状垫片12，从而可以减少制作本密封垫片的制作成本。

实施例二、

参见图4和图5所示，本实施例还提供了一种用于高能光源真空管道的法兰组件，包括实施例一中所述密封垫片，高能真空光源真空管道至少包括两个真空管道30，法兰组件包括：分别设置在各真空管道30两端的两法兰盘31。一法兰盘31安装在一真空管道30的一端，另一法兰盘31安装在另一真空管道30的一端，一法兰盘31与另一法兰盘31连接以将一真空管道30和另一真空管道30连接。实施例一中的密封垫片为一法兰盘31和另一法兰盘31之间，从而将两真空管道30固定连接。两所述法兰盘31的端面均设有一圈凸棱311，所述一圈凸棱311的周向大小小于密封垫片的周向大小，各弹性凸起20的顶端至环状垫片本体10侧面的距离基本等于所述一圈凸棱311的顶端至法兰盘31的端面之间的距离。环状垫片本体10外圈的周向大小小于等于法兰盘31的外圈周向大小，环状垫片本体10的内圈周向大小和形状与法兰盘31的内圈周向大小和形状均一致。

本实施例中，密封垫片的所有功能和特征已在实施例一中详细阐述，在此不再赘述。

综上所述，在两法兰盘之间固定有用于密封两法兰之间间隙的密封垫片，本密封垫片的两侧都设置有弹性凸起组，法兰盘上设置有用于挤压压紧密封垫片片身的一圈凸棱，通过一圈凸棱挤压密封垫片的方式对法兰组件进行密封，从而可以保证真空管道法兰连接处的密封性。分别位于环状垫片本体两侧面的弹性凸起组不仅能够保证两法兰盘之间存在间隙，同时还能够保证两法兰盘之间的密闭空间与真空管道内的密闭空间的连通，从而降低真空管道的阻抗。在两法兰盘挤压过程中能够保证与法兰盘端面的充分接触效果，不会损害真空管道对磁场所产生的电场的传导率。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。