阅读说明：本技术 一种rf屏蔽波纹管 (RF shielding corrugated pipe ) 是由 刘佳明 王鹏程 董海义 黄涛 刘顺明 谭彪 关玉慧 于 2020-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种RF屏蔽波纹管,包括：波纹管本体,设于其一端的第一法兰,设于其另一端的第二法兰,穿设于其内部、并与其同轴的束流内管,两个设置在束流内管内壁上、并关于束流内管的中轴线对称的挡光块,位于波纹管本体与束流内管之间的多个弹簧指,以及位于束流内管的另一端与第二法兰之间的多个接触指；束流内管的一端连接第一法兰,另一端与第二法兰间隔设置；接触指的一端固定在第二法兰上,另一端搭接在束流内管的另一端；弹簧指的一端固定在第一法兰上,另一端倾斜、并向朝向所述束流内管的中轴线的方向延伸,并压在接触指的另一端。本RF屏蔽波纹管将挡光块设置在束流内管的内壁上,降低挡光块高度,以降低阻抗,并提高空间利用率。(The invention discloses an RF shielding corrugated pipe, comprising: the beam inner tube is arranged on the inner wall of the beam inner tube and is symmetrical about the central axis of the beam inner tube, a plurality of spring fingers positioned between the corrugated tube body and the beam inner tube, and a plurality of contact fingers positioned between the other end of the beam inner tube and the second flange; one end of the beam inner tube is connected with the first flange, and the other end of the beam inner tube is arranged at an interval with the second flange; one end of the contact finger is fixed on the second flange, and the other end of the contact finger is lapped on the other end of the beam inner tube; one end of the spring finger is fixed on the first flange, and the other end of the spring finger inclines, extends towards the direction of the central axis of the beam inner tube and presses the other end of the contact finger. According to the RF shielding corrugated pipe, the light blocking block is arranged on the inner wall of the beam inner pipe, so that the height of the light blocking block is reduced, the impedance is reduced, and the space utilization rate is improved.)

一种RF屏蔽波纹管

技术领域

本申请涉及同步辐射光屏蔽技术领域，具体涉及一种RF屏蔽波纹管。

背景技术

真空波纹管主要有焊接波纹管和液压波纹管两种，它能够承受真空造成的压差，同时能在轴向做较大的拉伸压缩运动，并且可以承受一定的径向偏移。强流加速器需安装大量的真空设备，这些设备在生产过程中不可避免的会产生制造误差，同时安装过程中会产生安装误差，准直过程中也会产生准直误差，真空室在烘烤及运行时还会产热胀冷缩，波纹管的特性可以补偿上述误差，因此，在同步辐射光源中需要安装大量波纹管。

在强流加速器中，束流通过不连续的真空管道结构，会在周围环境中产生电磁场，通常称之为尾场，尾场会反作用于束流，从而对束流运动产生扰动，甚至引起束流的不稳定，限制束流品质的提高，阻抗是尾场的频域表达形式。

波纹管的径向尺寸延轴向方向变化很大，在束流经过时会产生很高的阻抗，高次模式电磁波会产生能量累积，损坏波纹管。因此，应用于强流同步辐射光源的波纹管，其内部都有RF屏蔽结构。同时，相对论性电子在通过偏转磁场时会产生同步辐射光，位于偏转磁铁下游的屏蔽波纹管会被照射，损坏屏蔽结构，所以须在屏蔽结构上游设计挡光块。目前的解决方案是将挡光块置于上游真空盒末端，挡光块距离屏蔽结构有一定距离，高度相对较高，阻抗要大，并且在某些特殊区域空间受限无法安置挡光块。目前屏蔽波纹管法兰端面或者内表面有焊缝，这限制了挡光块与屏蔽波纹管的集成，同时增加了系统阻抗。

发明内容

本申请旨在提供一种RF屏蔽波纹管，以将挡光块设置在束流内管中，降低与束流内管的高度，以降低波纹管阻抗，进而降低系统整体阻抗。

本申请提供了一种RF屏蔽波纹管，包括：

波纹管本体；

第一法兰，其设于所述波纹管本体的一端；

第二法兰，其设于所述波纹管本体的另一端；

束流内管，其穿设于所述波纹管本体中，并与所述波纹管本体同轴；所述束流内管的一端连接至所述第一法兰，另一端与所述第二法兰间隔设置；

两个处于同一水平面内的挡光块，所述两个挡光块设置在所述束流内管的内壁上，并关于所述束流内管的中轴线对称；所述挡光块具有用于阻挡同步辐射光的挡光面，所述挡光面自束流内管的一端端部、沿所述束流内管的一端至另一端的方向延伸、并向其中轴线方向倾斜；

多个弹簧指，所述多个弹簧指位于所述波纹管本体与所述束流内管之间，所述多个弹簧指圆周阵列，所述弹簧指的一端固定在第一法兰上，另一端倾斜、并向朝向所述束流内管的中轴线的方向延伸；

多个接触指，所述多个接触指位于所述束流内管的另一端与所述第二法兰之间，所述多个接触指圆周阵列；所述接触指的一端固定在第二法兰上，另一端搭接在所述束流内管的另一端；所述弹簧指的另一端压在所述接触指的另一端上；所述接触指的长度方向平行于束流内管的轴心线方向。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，所述第一法兰的内圈向朝向所述第二法兰的方向沿水平方向延伸、并与所述第二法兰间隔设置形成延伸管，所述延伸管自其内管壁向其中轴线方向形成两个凸块，所述两个凸块关于所述延伸管的中轴线对称，所述凸块具有斜面，所述斜面自所述第一法兰至第二法兰的方向延伸、并向所述延伸管的中轴线方向倾斜；所述延伸管形成为所述束流内管，所述延伸管的中轴线为所述束流内管的中轴线，所述凸块形成为所述挡光块，所述斜面形成为所述挡光面，从而所述第一法兰、所述束流内管、所述两个挡光块为一体式结构。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，所述挡光块还具有连接在所述挡光面延伸端与所述束流内管内壁之间的连接面；所述挡光面与通过束流内管的束流之间的夹角为钝角，所述连接面与通过束流内管的束流之间的夹角为锐角。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，所述束流内管的另一端端部的外壁上设置有环状凸棱，所述环状凸棱的顶端正对于所述弹簧指的另一端，所述接触指的另一端搭接在所述环状凸棱上。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，所述弹簧指的另一端卷曲呈圆弧状，所述圆弧状的圆弧面压在所述接触指的另一端上。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，还包括：第一冷却结构和第二冷却结构；所述第二法兰还连接有朝向所述第一法兰的尾管，所述尾管穿设在所述波纹管本体内，所述尾管与所述束流内管之间间隔设置；所述第一冷却结构设置在所述束流内管的外壁上，所述第二冷却结构设置在所述尾管的外壁上，所述接触指的一端固定在所述尾管上；所述第一冷却结构包括：形成在所述束流内管外壁上的第一环形冷却腔，以及开设在所述第一环形冷却腔上的第一冷却介质进口和第一冷却介质出口；所述第一冷却介质进口用于连通冷却源的出口，所述第一冷却介质出口用于连通冷却源的进口；所述第二冷却结构包括：形成在所述尾管的外壁上的第二环形冷却腔，以及开设在所述第二环形冷却腔上的第二冷却介质进口和第二冷却介质出口；所述第二冷却介质进口用于连通冷却源的出口，所述第二冷却介质出口用于连通冷却源的进口。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，

所述束流内管的外壁上设置有第一环形连接部，所述尾管的外壁上设置有第二环形连接部；所述波纹管本体的一端连接在所述第一环形连接部，另一端连接在所述第二环形连接部；所述第一环形冷却腔位于在所述第一环形连接部与第一法兰之间，且所述第一环形冷却腔伸入至所述第一法兰内；所述第二环形冷却腔位于所述第二环形连接部与第二法兰之间。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，所述第一环形连接部上设置有环形固定件，所述环形固定件所在的圆周与所述多个弹簧指的一端所在的圆周重合，所述弹簧指的一端固定在所述环形固定件上。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，

所述第一冷却结构还包括：第一冷却介质进管和第一冷却介质出管，所述第一冷却介质进管的一端与所述第一冷却介质进口连通，另一端连接冷却源的出口；所述第一冷却介质出管的一端连接所述第一冷却介质出口，另一端连接冷却源的进口；

所述第二冷却结构还包括：第二冷却介质进管和第二冷却介质出管，所述第二冷却介质进管的一端连接所述第二冷却介质进口，另一端连接冷却源的出口；所述第二冷却介质出管的一端连接所述第二冷却介质出口，另一端连接冷却源的进口。

进一步地，所述的RF屏蔽波纹管，其中，所述弹簧指由镍基合金片或不锈钢片预折成型。

本发明的有益效果是：

本申请所提供的RF屏蔽波纹管，包括：波纹管本体；第一法兰，其设于所述波纹管本体的一端；第二法兰，其设于所述波纹管本体的另一端；束流内管，其穿设于所述波纹管本体中，并与所述波纹管本体同轴；所述束流内管的一端连接至所述第一法兰，另一端与所述第二法兰间隔设置；两个处于同一水平面内的挡光块，所述两个挡光块设置在所述束流内管的内壁上，并关于所述束流内管的中轴线对称；所述挡光块具有用于阻挡同步辐射光的挡光面，所述挡光面自束流内管的一端端部、沿所述束流内管的一端至另一端的方向延伸、并向其中轴线方向倾斜；多个弹簧指，所述多个弹簧指位于所述波纹管本体与所述束流内管之间，所述多个弹簧指圆周阵列，所述弹簧指的一端固定在第一法兰上，另一端倾斜向朝向所述束流内管的中轴线的方向延伸；多个接触指，所述多个接触指位于所述束流内管的另一端与所述第二法兰之间，所述多个接触指圆周阵列；所述接触指的一端固定在第二法兰上，另一端搭接在所述束流内管的另一端；所述弹簧指的另一端压在所述接触指的另一端上；所述接触指的长度方向基本平行于束流内管的轴心线方向。本RF屏蔽波纹管将挡光块设置在束流内管的内壁上，降低挡光块高度，可以达到降低阻抗、提高空间利用率的目的。

附图说明

图1为本申请提供的RF屏蔽波纹管的整体结构局部截面示意图；

图2为本申请提供的RF屏蔽波纹管的局部立体结构示意图；

图3为本申请提供的RF屏蔽波纹管中第一法兰、束流内管、挡光块、以及第一冷却结构组合后的局部结构示意图。

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。

本申请提供的RF屏蔽波纹管应用于同步辐射光源装置中，同步辐射光源装置中的储存环真空室通常具有上百至几百米，分成上百段，相邻两段之间通过本RF屏蔽波纹管连接形成一个环。本RF屏蔽波纹管能够吸收储存环运行和真空系统烘烤期间真空室因热胀冷缩所产生的变化量，为相邻真空室段的连接提供工作空间，补偿真空室制造和安装误差。处于接近光速的高流强电子束流穿过本RF屏蔽波纹管中的束流内管的内部，以使粒子束流在束流内管上感应相同值的镜象电流(也称壁电流)，内管与接触指之间接触形成壁电流通路，以降低波纹管的壁电阻，同时降低波纹管与束流内管之间的耦合阻抗，不会在波纹管上产生较高热负载，满足储存环的使用要求。挡光块可遮挡电子束流偏转时沿切线发射的同步辐射光，避免其直接照射屏蔽结构导致的变形失效。

参见图1-图3所示，本实施例提供了一种RF屏蔽波纹管，包括：波纹管本体1，第一法兰2，第二法兰3，束流内管4，两个挡光块5，多个弹簧指6，以及多个接触指7。

波纹管本体1具有一定的可伸缩性，在本波纹管本体1的一端(如图1中的左端)设置第一法兰2，在本波纹管本体1的另一端(如图1中的右端)设置第二法兰3，第一法兰2用于与一真空室连接，第二法兰3用于与另一真空室连接，一真空室和另一真空室为相邻的两个真空室。储存环中，绝大部分相邻的两个真空室之间通过波纹管本体两端的法兰连接，形成一个闭合的储存环。粒子束流沿束流内管4中轴线穿过，该束流内管4穿设于波纹管本体1中，并与本波纹管本体1保持同轴。该束流内管4的一端连接至第一法兰2，另一端与第二法兰3保持间隔设置的位置关系。两个挡光块5处于同一水平面内，且，该两个挡光块5设置在束流内管4的内壁上，并关于束流内管4的中轴线呈对称关系。每个挡光块5都具有用于阻挡同步辐射光的挡光面51，该挡光面51从束流内管4的一端端部、沿束流内管4的一端至另一端的方向延伸、并向束流内管4的中轴线方向倾斜。多个弹簧指6圆周阵列在波纹管本体1与束流内管4之间，且每个弹簧指6的一端固定连接在第一法兰1上，另一端倾斜向下延伸，即，每个弹簧指6的另一端倾斜、并向朝向束流内管4的中轴线的方向延伸。多个接触指7圆周阵列在束流内管4的另一端与第二法兰3之间，所有接触指7的长度方向均平行于束流内管4的轴心线所在直线，且所有接触指7的一端固定在第二法兰3上，另一端则搭接在束流内管4的另一端。弹簧指6的另一端则压在接触指7的另一端上。

上述实施方式中，将挡光块5设置在束流内管4的内壁上，从而降低挡光块5的高度，不仅可以降低束流内管4的阻抗，还可提高空间利用率。

本实施例中，束流内管4的一端端部为束流内管4上靠近第一法兰2的端部，另一端端部为束流内管4上靠近第二法兰3的端部。

上述实施方式中，弹簧指6和接触指7的数量一致、且位置一一对应，一一对应的所有弹簧指6和接触指7在本RF屏蔽波纹管在压缩和拉伸时都始终保持接触关系，形成屏蔽包络结构，该屏蔽包络结构桥接了波纹管本体的波纹状结构，构成镜象电流的直接通路，这样，壁电流在屏蔽包络结构上流动，包络结构遮挡波纹管波纹状结构，提高束流管道连续性，减少高次模的激励，降低出现高次模泄露的问题。同时相邻接触指7之间的间隙构成包络内外的气体通道，便于波纹状结构内气体的抽离。

弹簧指6一对一的分别均匀的压在接触指7上，同接触指7与束流内管之间的接触力，施加接触力的弹簧指6和承受压力的束流内管4位于同一侧，相对位置保持不变，接触力则不会随着波纹管本体1压缩和拉伸、或者弯曲的改变发生变化。本申请中，弹簧指6由镍基合金片或不锈钢片按照预折角预折成型。也就是说，弹簧指6通过另一端向下的弯折一定角度形成，该一定角度即为预折角。接触指7不必提供弹力，可以做得很薄，有利于弹簧指6将其压接在束流内管上，即使波纹管本体弯曲或两端偏心少许时，接触力变化不大。接触指7稍宽于弹簧指6，以避免波纹管本体1扭曲、接触指7与弹簧指6相对偏移时影响接触力，甚至弹簧指6滑离接触指。同时，弹簧指6也不能过窄，以便在一定厚度和一定预折角下提供适宜的弹簧力。

本申请中，为了防止波纹管本体1在弯曲或偏心时，接触指7与束流内管4发生两点接触，形成两个接触电阻点，导致过热和放电，在束流内管4的另一端的外壁上设置有一圈环状凸棱41，该环状凸棱41的顶端正对于弹簧指6的另一端，接触指7的另一端搭接在该环状凸棱41的顶端，从而在波纹管本体1弯曲或偏心时不会产生两点接触。同时，波纹管本体1在弯曲或偏心时的形变量远远超过真空室的热胀量。本实施方式中，弹簧指6的另一端卷曲成圆弧状，该圆弧状的圆弧面压在接触指7的另一端上，即，压在环状凸棱41的顶端，避免两点接触。

本申请中，第一法兰2的内圈向朝向第二法兰3沿水平方向延伸、并与第二法兰3之间呈间隔位置关系设置，以形成延伸管，该延伸管自延伸管重合于第一法兰2内圈的端部处形成两个凸块，该两个凸块关于延伸管的中轴线对称，该凸块具有斜面，该斜面自该延伸管重合于第一法兰2内圈的端部处、沿延伸管的一端至另一端的方向延伸，并向该延伸管的中轴线方向倾斜形成。该延伸管的中轴线重合于束流内管4的中轴线，该延伸管即形成为前述的束流内管4，凸块形成为前述的挡光块5，凸块上的斜面形成为前述的挡光面5，从而第一法兰2、束流内管4、以及两个挡光块5形成为一体式结构。如此，可通过加工中心加工的方式加工该一体式结构，相对于传统通过焊接的方式，则无需通过焊接的方式(或其他方式)将束流内管4的一端焊接在第一法兰2的内圈上，也无需通过焊接的方式(或其他方式)将挡光块5焊接在束流内管4的内壁上，则各个部件之间的连接处光滑过渡，提高表面光洁度，进而进一步降低束流内管4阻抗。

继续参见图1所示，前述的挡光块5还具有连接面52，该连接面52连接在挡光面51延伸端(即挡光面上自第一法兰至第二法兰的方向)与束流内管4内壁之间。前述的挡光面51与通过束流内管4的粒子束流之间形成的夹角为钝角，该连接面52与通过束流内管4的粒子束流之间形成的夹角为锐角。如此，挡光面51的延伸段在延伸一定距离后恢复到与束流内管4的内壁平齐的状态。

继续参见图1-图3所示，本申请所提供的RF屏蔽结构还包括：第一冷却结构8和第二冷却结构9。第二法兰3还连接有朝向第一法兰2的尾管31，该尾管31同样与第二法兰3通过加工的方式形成一体式结构，并且，该尾管31同样是穿设在波纹管本体1内，且该尾管31与束流内管4之间保持间隔设置的位置关系。第一冷却结构8则设置在束流内管4的外壁上，第二冷却结构9则设置在该尾管31的外壁上，前述接触指7的一端则固定在该尾管31上。

第一冷却结构8包括：形成在束流内管4外壁上的第一环形冷却腔81，开设在该第一环形冷却腔81上的第一冷却介质进口和第一冷却介质出口，以及第一冷却介质进管82和第一冷却介质出管83，第一冷却介质进管82的一端连通至第一冷却介质进口，另一端连通至冷却源的出口。第一冷却介质出管83的一端连通至第一冷却介质出口，另一端连通至冷却源的进口。也就是说，第一冷却介质进口通过第一冷却介质进管81连通至冷却源的出口，第一冷却介质出口通过第一冷却介质出管82连通至冷却源的进口，形成供冷却介质循环流动的闭合结构。

第二冷却结构9包括：形成在尾管31外壁上的第二环形冷却腔91，开设在该第二环形冷却腔91上的第二冷却介质进口和第二冷却介质出口，以及第二冷却介质进管92和第二冷却介质出管93。第二冷却介质进管92的一端连通至第二冷却介质进口，另一端连通至冷却源的出口。第二冷却介质出管93的一端连通至第二冷却介质出口，另一端连通至冷却源的进口。也就是说，第二冷却介质进口通过第二冷却介质进管92连通至冷却源的出口，第二冷却介质出口通过第二冷却介质出管93连通至冷却源的进口，形成为供冷却介质循环流动的闭合结构。

两个冷却结构所用到的冷却源可以是同一个，也可以分别采用不同的冷却源，同样的，两个冷却结构中循环流动的冷却介质可相同、也可不同。本实施例中，两个冷却结构用同一个冷却源，且冷却介质相同。冷却介质优选为冷却水，降低成本。

在束流内管4的外壁上还设置有第一环形连接部42，在尾管31的外壁上还设置有第二环形连接部32。前述波纹管本体1的一端则连接在第一环形连接部42上，波纹管本体1的另一端则连接在第二环形连接部32上。前述的第一环形冷却腔81位于在第一环形连接部42与第一法兰2之间，并且，该第一环形冷却腔81伸入至第一法兰2内，以提高空间利用率。前述的第二环形冷却腔91位于第二环形连接部32与第二法兰3之间。

在第一环形连接部42上还设置有环形固定件43，该环形固定件43所在圆周重合于所有弹簧指6的一端所在的圆周，所有弹簧指6的一端则固定在该环形固定件43上。在实际的加工过程中，所有的弹簧指6分为两部分，两部分的弹簧指6数量相同，其中，各部分中所有弹簧指6的一端相连成一片，之后再将弹簧指6相连成一片的端部焊接固定在环形固定件43上，如此，可以保证焊接的均匀性。之后，再将焊接有弹簧指6的环形固定件43焊接固定到第一环形连接部42上。

一些实施例中，本RF屏蔽波纹管还包括：至少一个定位结构，如图2所示，定位结构包括：两个分别设置在第一环形连接部42和第二环形连接部32上的连接板10，以及定位杆11，两个连接板10上设置有同轴的过孔，定位杆11的两端分别穿设在两个过孔中，并且，定位杆11的两端都设置有外螺纹，定位杆11的两端都通过两个螺母锁紧的方式将定位杆11锁紧定位。当然，锁紧定位需满足波纹管本体1不处于过度拉伸或过度压缩的状态，以防止波纹管本体1在转运过程中出现过度拉伸、而导致接触指7脱出的现象，或者，放置出现过度压缩导致接触指7与第一环形连接部32变形的现象。

当然，在另一些实施例中也可以在定位杆11上设置拉伸限位销钉12和压缩限位销钉13，以防止过渡拉伸或过度压缩。拉伸限位销钉12位于连接板10的外侧，压缩限位销钉13位于连接板10的内侧，外侧的拉伸限位销钉12防止波纹管本体1过度拉伸，内侧的压缩限位销钉13防止波纹管本体13过度压缩。

综上所述，本实施例所提供的RF屏蔽波纹管，将挡光块设置在束流内管的内壁上，以降低挡光块的高度，可以达到降低阻抗、提高空间利用率的目的。第一法兰、束流内管、挡光块、以及水冷结构一体加工设计，使得本RF屏蔽波纹管内表面无焊缝，提高表面光洁度，降低阻抗。同时，通过第一法兰与第一水冷结构的合理整合，实现挡光块高效水冷的同时，还提高了空间利用率，如此，更能缩短屏蔽波纹管整体长度。

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。