本发明专利技术公开一种大口径波纹管万向节一体化组件，包括大口径波纹管、支撑架、销轴和支撑环、连接螺栓，所述大口径波纹管由两个法兰与薄壁液压波纹管焊接而成，两个法兰分别焊接在波纹管的两端，其中两个法兰与波纹管端部采用内外焊接的方式连接，内部为密封焊接以保证抽真空时的真空密封性，外部为断续焊以保证足够的连接强度。本发明专利技术对于解决大型空间环境综合模拟试验中，辐照束流的指向准确，保证试验指标具有重要作用。
【技术实现步骤摘要】
适应真空变形的大口径波纹管万向节一体化组件
本专利技术属于空间综合环境模拟试验设备
，具体而言，本专利技术涉及一种用于适应真空变形的大口径波纹管万向节的设备。
技术介绍
航天器在发射之前需要进行充分的空间环境试验来验证航天器的可靠性。空间综合环境模拟主要针对空间环境中的真空、热沉、高低温/热循环、带电粒子辐照环境进行模拟，实现材料、器件及系统级部组件各类空间环境效应研究。目前，成熟的空间环境模拟设备可以在一个真空容器内实现真空、热沉、高低温/热循环等空间环境的模拟，如果需要实现宇宙带电粒子辐照环境的模拟，则需要建设一套束流管线来产生宇宙带电粒子束流，再将束流管线与真空容器连接，将宇宙带电粒子束流导入真空容器内部，从而获得真空、热沉、高低温/热循环、带电粒子辐照等空间综合环境。但是，束流管线与容器的连接却较为困难，因为真空容器在工作时内部为真空状态，在外部大气压力作用下，容器会产生一定的变形，这就要求束流管线与容器的连接处需要能够适应这种变形，否则容易引起连接处的应力过大而导致真空泄露。为此，现实中非常需要一种适应真空变形的大口径波纹管万向节的设备，用可实现束流管线与真空容器的柔性连接，该组件能够承受抽真空时轴向的压力，同时能够自适应抽真空时容器的变形，解决了大口径管线与真空容器连接的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于大口径管线与真空容器连接时所需的波纹管万向节一体化组件，该组件能够承受抽真空时轴向的压力，同时能够自适应抽真空时容器的变形。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：大口径波纹管万向节一体化组件，包括大口径波纹管、支撑架、销轴和支撑环、连接螺栓，所述大口径波纹管由两个法兰与薄壁液压波纹管焊接而成，两个法兰分别焊接在波纹管的两端，其中两个法兰与波纹管端部采用内外焊接的方式连接，内部为密封焊接以保证抽真空时的真空密封性，外部为断续焊以保证足够的连接强度。进一步地，两个法兰的外侧端面为密封面，分别与束流管线、真空容器连接；支撑架由法兰连接环和两个支撑耳板焊接而成，法兰连接环上有螺纹孔，将支撑架与法兰(即焊接在波纹管两侧的法兰)通过螺栓连接固定。进一步地，支撑耳板上有销孔，与支撑环上的销孔通过销轴连接，与支撑环连接后，支撑架可以绕两个支撑耳板上的销轴孔轴线转动。其中，支撑环为一圆环结构，套在波纹管的外圈，支撑环上有4个销轴孔。进一步地，两个支撑架交叉垂直布置，通过四个销轴与支撑环铰接，其中一个支撑架与一对支撑环销轴孔连接，则该支撑架可绕一对销轴孔的轴线转动，另一个支撑架与另一对支撑环销轴孔连接，则该支撑架可绕另一对销轴孔的轴线转动，这样，两个支撑架及支撑环构成一个具有两个方向转动功能的万向节的组件，这个万向节组件通过支撑架法兰连接环与波纹管两端的法兰连接，既可以在轴向上对大口径波纹管起到支撑作用，又具有两个方向的转动自由度，适应两侧连接的束流管线与真空容器在抽真空时的相对弯曲变形。优选地，液压波纹管的壁厚为0.8mm-1.5mm。优选地，支撑架和支撑环的壁厚为15mm-20mm。优选地，大口径波纹管万向节一体化组件的通径为1000mm-1500mm。本专利技术的大口径波纹管万向节一体化组件的通径最大可达1500mm；并具有两个方向的转动自由度，可以适应两侧连接的束流管线与真空容器在抽真空时的相对变形。对于解决大型空间环境综合模拟试验中，辐照束流的指向准确，保证试验指标具有重要作用。此外，此结构对于工程中保证大型管道的轴向可对接性具有积极意义。附图说明：图1为本专利技术一实施方式的大口径波纹管万向节一体化组件的结构示意图。其中，1-大口径波纹管；2-支撑架；3-销轴；4-支撑环。图1-1为本专利技术中大口径波纹管万向节一体化组件的C向视图。图2为本专利技术中的波纹管的截面示意图。其中，11-法兰；12-液压波纹管。图2-1为本专利技术中法兰与波纹管连接的局部放大A视图。图3为本专利技术中的支撑架的截面示意图。图3-1为本专利技术中支撑架的B向剖视图。图4为本专利技术中的支撑环的截面示意图。图4-1为本专利技术中支撑环的D向剖视图。具体实施方案：以下介绍的是作为本
技术实现思路
的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本
技术实现思路
作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本专利技术的不同方面的内容，而不应理解为限制本专利技术范围。参见图1，图1是本专利技术的大口径波纹管万向节一体化组件结构示意图。其中，该大口径波纹管万向节一体化组件，包括大口径波纹管1、支撑架2、销轴3、支撑环4。图1-1为本专利技术中大口径波纹管万向节一体化组件的C向视图。其中，支撑环为一圆环结构，套在波纹管的外圈，支撑环上有4个销轴孔。参见图2，图2显示了本专利技术中的波纹管的截面示意图，其中，大口径波纹管1由两个法兰11与薄壁液压波纹管12焊接而成，两个法兰11的外侧端面为密封面，分别用于与束流管线和真空容器连接，大口径波纹管的最大通径尺寸可达1500mm。参见图2-1，图2-1为本专利技术中法兰与波纹管连接的局部放大A视图，其中，两个法兰与波纹管端部采用内外焊接的方式连接，内部为密封焊接以保证抽真空时的真空密封性，外部为断续焊以保证足够的连接强度。参见图3，3-1，4，4-1，图3显示了本专利技术中的支撑架的截面示意图。图3-1为本专利技术中支撑架的B向剖视图。图4显示了本专利技术中的支撑环的截面示意图。图4-1为本专利技术中支撑环的D向剖视图。其中，在两个法兰11之间、薄壁液压波纹管12的外部，交叉安装两个支撑架2，支撑架2过四个销轴3与支撑环4铰接，构成一个万向节。万向节通过支撑架2与大口径波纹管1的两个法兰11连接，抽真空时起到轴向上对大口径波纹管1的支撑作用，又具有两个方向的转动自由度，可以适应大口径波纹管1的弯曲变形。为使薄壁液压波纹管具有足够的柔性，变形时不会产生过大的弯曲应力，另外为了使支撑架和支撑环在能够轴向支撑波纹管的同时重量尽量的轻，采用有限元方法对波纹管壁厚、支撑环境和支撑环的结构进行受力分析。建立不同结构参数的波纹管万向节一体化组件的几何模型并进行网格划分，通过仿真计算得到其力学性能参数并采用有限元方法对波纹管壁厚、支撑环境和支撑环的结构参数进行优化设计，最终确定的波纹管万向节一体化组件结构参数如下：液压波纹管的壁厚为0.8mm-1.5mm，支撑架、支撑环的壁厚为15mm-20mm，大口径波纹管万向节一体化组件的通径为1000mm-1500mm。尽管上文对本专利的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本专利的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本专利的保护范围之内。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.大口径波纹管万向节一体化组件，包括大口径波纹管、支撑架、销轴和支撑环、连接螺栓，所述大口径波纹管由两个法兰与薄壁液压波纹管焊接而成，两个法兰分别焊接在波纹管的两端，其中，两个法兰与波纹管端部采用内外焊接的方式连接，内部为密封焊接以保证抽真空时的真空密封性，外部为断续焊以保证足够的连接强度。
【技术特征摘要】
1.大口径波纹管万向节一体化组件，包括大口径波纹管、支撑架、销轴和支撑环、连接螺栓，所述大口径波纹管由两个法兰与薄壁液压波纹管焊接而成，两个法兰分别焊接在波纹管的两端，其中，两个法兰与波纹管端部采用内外焊接的方式连接，内部为密封焊接以保证抽真空时的真空密封性，外部为断续焊以保证足够的连接强度。2.如权利要求1所述的大口径波纹管万向节一体化组件，其中，两个法兰的外侧端面为密封面，分别与束流管线、真空容器连接；支撑架由法兰连接环和两个支撑耳板焊接而成，法兰连接环上有螺纹孔，将支撑架与法兰（即焊接在波纹管两侧的法兰）通过螺栓连接固定。3.如权利要求2所述的大口径波纹管万向节一体化组件，其中，支撑耳板上有销孔，与支撑环上的销孔通过销轴连接，与支撑环连接后，支撑架绕两个支撑耳板上的销轴孔轴线转动。4.如权利要求1所述的大口径波纹管万向节一体化组件，其中，支撑环为一圆环结构，套在波纹管的外圈，支撑环上有4个销轴孔。5.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕世增，韩潇，张春元，刘波涛，张磊，龚洁，冷巍，丁文静，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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