CN113981409B - 无负压应力真空光学气密舱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无负压应力真空光学气密舱，包括气密舱底板和真空舱体，所述真空舱体设置于所述气密舱底板，其中，所述气密舱底板开设有安装通孔；支撑组件，设置于所述安装通孔；光学镜架，设置于所述支撑组件；补偿组件，套接于所述支撑组件，并与所述支撑组件构成间隙配合；光学平台，设置于所述气密舱底板，并与所述支撑组件、所述补偿组件连接。解决激光束功率密度大、传输持续时间长（数十秒）、空气水汽含量控制要求高的光学气密舱，在抽真空过程中所引起的光学气密舱底板结构形变对光束传输稳定性的影响问题，特别是在多次反复抽真空、结构循环变形对光束传输精度和稳定性的影响问题。

Description

无负压应力真空光学气密舱

技术领域

本发明涉及光学镜架安装技术领域，具体而言，涉及一种无负压应力真空光学气密舱。

背景技术

受空气中的水汽影响，高功率密度激光束在空气中传输会产生热效应导致光束质量下降，降低到靶功率密度，进而影响作用效果。

现有常用真空光学气密舱主要是舱底板、舱体、密封条、真空泵、抽真空管件等组成，光学元件镜架安装在舱底板上，密封条安装在舱底板的密封槽内，舱体四周与密封槽贴合并通过螺钉紧固，实现舱内密封；真空泵通过与舱体联结的真空管件对舱体抽真空，建立内部真空环境，降低舱内水汽含量。

这种光学气密舱结构形式仅适用于激光束功率密度较小、传输时间短（数秒）、水汽含量要求较低等情况；而对于激光束功率密度大、传输时间长（数十秒）、水汽控制要求高的一些情况，上述结构形式的光学气密舱却无法满足。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提供了一种无负压应力真空光学气密舱。

本发明提供了一种无负压应力真空光学气密舱，包括气密舱底板和真空舱体，所述真空舱体设置于所述气密舱底板，其中，所述气密舱底板开设有安装通孔；支撑组件，设置于所述安装通孔；光学镜架，设置于所述支撑组件；补偿组件，套接于所述支撑组件，并与所述支撑组件构成间隙配合；光学平台，设置于所述气密舱底板，并与所述支撑组件、所述补偿组件连接。

在本技术方案中，气密舱底板和真空舱体通过舱体联结螺钉连接，连接结构简单且便于拆卸和安装。补偿组件作为气密舱底板和光学平台之间密封结构件，自适应补偿气密舱底板真空负压变形量，密封可靠、寿命长。光学平台设置有定位销，气密舱底板设置有定位孔，装配后约束气密舱底板X向和Y向平动，开放Z向平动自由度，保证气密舱底板的重复定位；光学平台上还设置有与气密舱底板联结的螺孔，工作时，底板联结螺钉松弛，避免气密舱底板在真空负压作用下产生的应力传递到光学平台和安装托板，始终保持光学镜架和元件稳定性，并且装配后形成一个整体，实现真空光学气密舱整装整运。

根据本发明上述技术方案的无负压应力真空光学气密舱，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述支撑组件包括：支撑立柱，所述支撑立柱形成上法兰和下法兰，其下法兰和光学平台连接，且所述支撑立柱和所述安装通孔间隙配合；安装托板，设置于所述支撑立柱的上法兰，所述光学镜架设置于所述安装托板，且所述安装托板和所述气密舱底板之间形成间隙。

在本技术方案中，可以根据传输光路复杂程度和性能要求设置多个支撑立柱，与安装托板装配后，安装托板作为光学镜架和光学元件的安装基准，精度高，支撑刚度大，此外，由于光学平台所受真空负压应力远远低于气密舱底板，隔离了真空负压应力导致结构形变对光束传输稳定性的影响，提高光束传输精度和稳定性。气密舱底板与安装托板之间设置有间隙，气密舱底板在负压作用下产生变形后，两者之间无物理接触，避免了对光束传输的影响。此外，支撑立柱的上法兰通过立柱上法兰螺钉与安装托板连接，支撑立柱的下法兰通过立柱下法兰螺钉与光学平台连接，连接结构简单且便于拆卸和安装。

在上述技术方案中，所述补偿组件包括：密封波纹管，其形成上法兰和下法兰，所述密封波纹管的上法兰连接在安装通孔内，所述密封波纹管的下法兰与所述光学平台连接。

在本技术方案中，密封波纹管采用金属材质，其能够自适应补偿气密舱底板真空负压变形量，密封可靠、寿命长。此外，密封波纹管的上法兰通过波纹管上法兰联结螺钉与安装通孔连接，其下法兰通过波纹管下法兰联结螺钉与光学平台连接，连接结构简单且便于拆卸和安装。在上述连接处分别设置波纹管上法兰密封圈和波纹管下法兰密封圈，以提高密封性。支撑立柱穿过密封波纹管对安装托板实现支撑，装配后的支撑立柱和密封波纹管之间形成均匀间隙，无物理接触。因此，在对真空舱腔体抽真空时，允许气密舱底板在负压作用下产生变形，密封波纹管也随之进行补偿，始终保持真空舱气密性。

在上述技术方案中，还包括：舱体密封条，设置于所述气密舱底板和所述真空舱体的连接处。

在本技术方案中，舱体密封条用于提高密封性，避免空气的进入。

在上述技术方案中，还包括：工作基座，与所述光学平台连接。

在上述技术方案中，还包括：真空泵，通过真空管路与所述真空舱体连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.解决激光束功率密度大、传输持续时间长（数十秒）、空气水汽含量控制要求高的光学气密舱，在抽真空过程中所引起的光学气密舱底板结构形变对光束传输稳定性的影响问题，特别是在多次反复抽真空、结构循环变形对光束传输精度和稳定性的影响问题。

2.本发明在对真空气密舱抽真空过程中，通过补偿组件的自适应补偿，减少舱底板受负压应力导致结构变形对光学镜架及元件稳定性的影响，解决了真空光学气密舱内激光束传输稳定性问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的无负压应力真空光学气密舱的主视剖视图；

图2是图1在A处的局部结构放大图。

其中，图1至图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、气密舱底板；2、真空舱体；3、安装托板；4、光学镜架；5、光学平台；6、定位销；7、舱体密封条；8、舱体联结螺钉；9、底板联结螺钉；10、真空泵；11、工作基座；12、波纹管上法兰密封圈；13、波纹管上法兰联结螺钉；14、密封波纹管；15、立柱上法兰螺钉；16、支撑立柱；17、立柱下法兰螺钉；18、波纹管下法兰密封圈；19、波纹管下法兰联结螺钉。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图2来描述根据本发明一些实施例提供的无负压应力真空光学气密舱。

本申请的一些实施例提供了一种无负压应力真空光学气密舱。

如图1至图2所示，本发明第一个实施例提出了一种无负压应力真空光学气密舱，包括气密舱底板1和真空舱体2，所述真空舱体2设置于所述气密舱底板1，其中，所述气密舱底板1开设有安装通孔；支撑组件，设置于所述安装通孔；光学镜架4，设置于所述支撑组件；补偿组件，套接于所述支撑组件，并与所述支撑组件构成间隙配合；光学平台5，设置于所述气密舱底板1，并与所述支撑组件、所述补偿组件连接。

在本实施例中，气密舱底板1和真空舱体2通过舱体联结螺钉8连接，连接结构简单且便于拆卸和安装。补偿组件作为气密舱底板1和光学平台5之间密封结构件，自适应补偿气密舱底板1真空负压变形量，密封可靠、寿命长。光学平台5设置有定位销6，气密舱底板1设置有定位孔，装配后约束气密舱底板1X向和Y向平动，开放Z向平动自由度，保证气密舱底板1的重复定位；光学平台5上还设置有与气密舱底板1联结的螺孔，工作时，底板联结螺钉9松弛，避免气密舱底板1在真空负压作用下产生的应力传递到光学平台5和安装托板3，始终保持光学镜架4和元件稳定性，并且装配后形成一个整体，实现真空光学气密舱整装整运。

本发明第二个实施例提出了一种无负压应力真空光学气密舱，且在第一个实施例的基础上，所述支撑组件包括：支撑立柱16，所述支撑立柱16形成上法兰和下法兰，其下法兰和光学平台5连接，且所述支撑立柱16和所述安装通孔间隙配合；安装托板3，设置于所述支撑立柱16的上法兰，所述光学镜架4设置于所述安装托板3，且所述安装托板3和所述气密舱底板1之间形成间隙。

在本实施例中，可以根据传输光路复杂程度和性能要求设置多个支撑立柱16，与安装托板3装配后，安装托板3作为光学镜架4和光学元件的安装基准，精度高，支撑刚度大。气密舱底板1与安装托板3之间设置有间隙，气密舱底板1在负压作用下产生变形后，两者之间无物理接触。此外，支撑立柱16的上法兰通过立柱上法兰螺钉15与安装托板3连接，支撑立柱16的下法兰通过立柱下法兰螺钉17与光学平台5连接，连接结构简单且便于拆卸和安装。

本发明第三个实施例提出了一种无负压应力真空光学气密舱，且在上述任一实施例的基础上，所述补偿组件包括：密封波纹管14，其形成上法兰和下法兰，所述密封波纹管14的上法兰连接在安装通孔内，所述密封波纹管14的下法兰与所述光学平台5连接。

在本实施例中，密封波纹管14采用金属材质，其能够自适应补偿气密舱底板1真空负压变形量，密封可靠、寿命长。此外，密封波纹管14的上法兰通过波纹管上法兰联结螺钉13与安装通孔连接，其下法兰通过波纹管下法兰联结螺钉19与光学平台5连接，连接结构简单且便于拆卸和安装。在上述连接处分别设置波纹管上法兰密封圈12和波纹管下法兰密封圈18，以提高密封性。支撑立柱16穿过密封波纹管14对安装托板3实现支撑，装配后的支撑立柱16和密封波纹管14之间形成均匀间隙，无物理接触。因此，在对真空舱腔体抽真空时，允许气密舱底板1在负压作用下产生变形，密封波纹管14也随之进行补偿，始终保持真空舱气密性。

本发明第四个实施例提出了一种无负压应力真空光学气密舱，且在上述任一实施例的基础上，还包括：舱体密封条7，设置于所述气密舱底板1和所述真空舱体2的连接处。

在本实施例中，舱体密封条7用于提高密封性，避免空气的进入。

本发明第五个实施例提出了一种无负压应力真空光学气密舱，且在上述任一实施例的基础上，还包括：工作基座11，与所述光学平台5连接。

本发明第六个实施例提出了一种无负压应力真空光学气密舱，且在上述任一实施例的基础上，还包括：真空泵10，通过真空管路与所述真空舱体2连接。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无负压应力真空光学气密舱，其特征在于，包括：

气密舱底板（1）和真空舱体（2），所述真空舱体（2）设置于所述气密舱底板（1），所述气密舱底板（1）开设有安装通孔；

支撑组件，设置于所述安装通孔；

光学镜架（4），设置于所述支撑组件；

补偿组件，套接于所述支撑组件，并与所述支撑组件构成间隙配合；

光学平台（5），设置于所述气密舱底板（1），并与所述支撑组件、所述补偿组件连接；

所述补偿组件包括密封波纹管（14），形成上法兰和下法兰，所述密封波纹管（14）的上法兰连接在安装通孔内，所述密封波纹管（14）的下法兰与所述光学平台（5）连接；

光学平台（5）上还设置有与气密舱底板（1）联结的螺孔，工作时，底板联结螺钉（9）松弛。

2.根据权利要求1所述的无负压应力真空光学气密舱，其特征在于，所述支撑组件包括：

支撑立柱（16），所述支撑立柱（16）形成上法兰和下法兰，所述下法兰和所述光学平台（5）连接，且所述支撑立柱（16）和所述安装通孔间隙配合；

安装托板（3），设置于所述支撑立柱（16）的上法兰，所述光学镜架（4）设置于所述安装托板（3），且所述安装托板（3）和所述气密舱底板（1）之间形成间隙。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的无负压应力真空光学气密舱，其特征在于，还包括：

舱体密封条（7），所述舱体密封条（7）设置于所述气密舱底板（1）和所述真空舱体（2）的连接处。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的无负压应力真空光学气密舱，其特征在于，还包括：

工作基座（11），所述工作基座（11）与所述光学平台（5）连接。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的无负压应力真空光学气密舱，其特征在于，还包括：

真空泵（10），所述真空泵（10）通过真空管路与所述真空舱体（2）连接。

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