Устройство вакуумно-плотного крепления линзы в корпусе и способ его сборки

1705 3 о ая овкой ерно би- фе ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК ПАТЕНТУ(56) Пипко А.И. и др, Конструирование ирасчет вакуумных . систем. М.: Энергия,1979, с. 174, рис, 9-12,(57) Сущность изобретения; на линзе с обеихсторон выполнены плоские фаски, перпендикулярные ее оптической оси, а нажимноекольцо снабжено уступом, образующим всборе с корпусом канавку для уплотнительной резиновой прокладки, причем площади Изобретение относится к области оптического приборостроения и может бытьуспользовано при проектировании объективов для вакуумных камер взаимодействия(ВКВ) лазерного излучения с термоядерной мишенью в экспериментальных лазерных установках.для осуществления управляемого термоядерного синтеза,Целью изобретения является обеспечение высокого качества изображения, образуемого линзой при воздействии на нее сборочных усилий и усилий, создаваемых вакуумом, а также обеспечение ее центрировки в оптической системе под действием этих нагрузок, .Цель достигается тем, что в устройстве еакуумно-плОтного крепления линзы в корпоперечных сечений уплотнительной пр кладки со стороны атмосферы и ее канав выбраны в соотношении (1,05 до 1,1);1, а стороны вакуума - в соотношении (1,1 1,2):1 (коэффициенты переэаполнения) р зиновые уплотнительные прокладки смаз ны вакуумной смазкой. а цилиндрическ поверхность линзы обернута лентой из фт ропласта. После укладки линзы в гнез корпуса с резиновыми прокладками кр пежные болты сначала затягивают до ко такта базовых торцов нажимного кольца корпуса, затем, контролируя пробным ст лом центр линзы и краевую зону доступн оптической поверхности линзы, в равном но по контуру расположенных местах.точ ретушируют затяг крепежных болтов, до Маясь правильной круглой формы интер ренционных колец во всех мест наложения пробного стекла, затем крепе ные болты стопорят, 2 с.п, ф-лы, 1 ил. дусе с обенены плооптическоноуступоканавку дкладки, иний уплотатмосфершении (1,- в соотноты перезтельныесмазкой,линзы обеВведеных.фасоОси, исклю их сторон по краям линзы выполские фаски, перпендикулярные ее й оси, а нажимное кольцо снабжем, образующим в сборе с корпусом ля уплотнительной резиново 1 проричем площади поперечных сеченительной прокладки со стороны ы и ее канавки выбраны в соотно до 1,1):1, а со стороны вакуума шении (1,1 до 1,2):1 (коэффициенаполнения), резиновые уплотнипрокладки смазаны вакуумной а цилиндрическая поверхность рнута лентой из фторопласта. ние ло краям линзы плоскихопорк, перпендикулярных оптической чает появление изгибающего мо 18317055 10 15 20 30 35 40 45 50 мента в заделке линзы от сборочных усилий, так как усилия сжатия уплотнительных прокладок, воздействующие на обе фаски, равны по величине, находятся на одной прямой линии и противоположно направленные(Р 1=Р 2), Если усилия сжатия прокладок равномерно распределены по периметру заделки линзы, то они не вызывают поперечных деформаций, искажающих точную оптическую форму ее поверхности. Отсутствует и сжимающее (или растягивающее) радиальное усилие от клиновидности края линзы, оказывающее столь же вредное действие, Имеет место только изгиб от воздействия вакуумной нагрузки, который незначительно меняет только оптическую силу линзы, что при необходимости может быть учтено оптическим расчетом, С устранением заделочного изгибающего момента и радиальных усилий снижается двойное лучепреломление,Выбранные соотношения между сечениями уплотнительной прокладки и канавки со стороны вакуума (1,1 до 1,2):1 и со стороны атмосферы - (1,05 до 1,1);1 (коэффициенты перезаполнения), а также применение вакуумной смазки для уплотнительных прокладок способствует значительному снижению сил трения в контакте уплотнительных прокладок с поверхностями плоских фасок линзы и стенками канавок для уплотнений, затеканию резиновых уплотнений в зазоры д 1 и д 2 междувыступами нажимного кольца 5, корпуса 2 и плоскими фасками линзы 11 и 10 соответственно, образованию одинаковых по ширине на каждом контуре соответствующей канавки упругих кольцевых выступов Ь 1 и Ь 2 (облоев) резины в этих зазорах, снижающих удельное давление уплотнительных прокладок на плоские фаски линзы и равномерному распределению этого давления по периметру уплотнения, Некоторое увеличение коэффициента перезаполнения канавки со стороны вакуума вызвано необходимостью гарантировать недопущение силового контакта между стеклом и металлом под действием вакуумной нагрузки, которая суммируется с заделочной нагрузкой, т.е. избежать разрушения линзы, Так как теория расчета резиновых вакуумных уплотнений не разработана, то коэффициенты перезаполнения выбраны экспериментально, что позволило при сборке сомкнуть базовые торцы нажимного кольца 5 и корпуса 2 и тем самым обеспечить угловую центрировку линзы,Ввиду изложенного, предложенное устройство позволяет обеспечить высокое качество изображения, образуемого линзой в системе обьектива ВКВ.Кроме того. поставленная цель достигается также способом сборки устройства, где решающей операцией является регулировка затяжки крепежных болтов при контроле доступной оптической поверхности линзы с помощью пробного стекла в ее центре и по краю в секторах расположения крепежных болтов, что обеспечивает сохранение с высокой точностью правильности оптической поверхности (отсутствие местных поперечных деформаций изгиба линзы) как при изготовлении устройства, так и последующем воздействии на линзу вакуумной нагрузки,Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение устройства вакуумно-плотного крепления линзы в корпусе.Линза 1 установлена в гнезде корпуса 2, снабженного кольцевой канавкой 3 и базирующим торцом 4,Со стороны вакуумного объема линза 1 крепится в корпусе 2 с помощью нажимного кольца 5, образующего в сборе с корпусом кольцевую канавку б,В кольцевых канавках 3 и б уложены уплотнительные прокладки соответственно 7 и 8 из вакуумной резины.Нажимное кольцо 5 соединено с корпусом 2 с помощью крэпежных болтов 9.Для ликвидации усилий, вызывающих деформацию изгиба линзы при изготовлении устройства и ухудшение ее качества изображения, по краям линзы с обеих ее сторон выполнены плоские фаски 10 и.11, При затяжке крепежных болтов 9 в результате увеличения ширины уплотнительных резиновых прокладок (при отсутствии обьемного сжатия) возникают силы трения между плоскими поверхностями 10 и 11 фасок линзы и уплотнительными прокладками 7 и 8 соответственно.Для уменьшения сил трения, вызывающих деформзции радиального сжатия линзы, поверхности резиновых прокладок смазаны вакуумной смазкой, например, марки ВНИИНП - 274 Н, являющейся нейтральной по отношению к вакуумной резине, иэ которой изготовлены уплотнительные прокладки,Для уменьшения усилий трения между цилиндрической поверхностью линзы 1 и стенкой корпуса 2, вызывающих деформации местного изгиба линзы, цилиндрическая поверхность линзы обернута лентой 12 из фторопласта,Кроме того, лента, заполняя зазор в сборке, обеспечивает центрировку линзы в корпусе.Площади сечений канавки и соответствующей уплотнительной прокладки выбраны экспериментально в соотношениях (1;05 до 1.1):1 со стороны атмосферы и (1,1 до25 30 40 50 55 1,2):1 - со стороны вакуума (коэффициенты перезаполнения), при полностью заполненных сечениях канавок резиновыми прокладками между плоскими фасками 10, 11 линзы 1 и выступающими торцовыми поверхностями соответствующих канавок корпуса и кольца должны быть гарантированные зазоры д 2 идъРезиновые уплотнители частично выдавливаются в эти зазоры и образуют сравнительно жесткие однородные опорные ленточки, между которыми зафиксирована линза 1.Способ сборки устройства вакуумноплотного крепления линзы в корпусе, включающий последовательную укладку в гнездо корпуса 2 уплотнительной прокладки 7, линзы 1, прокладки 8, нажимного кольца 5, равномерный эатяг крепежных болтов 9 до получения вакуумной герметичности, отличающийся тем, что после укладки линзы, обернутой по цилиндрической поверхности фторопластовой лентой 12 в гнездо корпуса с резиновыми прокладками 7 и 8, предварительно смазанными вакуумной смазкой,крепежные болты 9 сначала затягивают до контакта базовых торцов нажимного кольца 5 и корпуса, затем, контролируя пробным стеклом 13-ц центр линзы и краевую зону (13 - К) доступной оптической поверхности линзы 1 в равномерно по контуру расположенных местах, регулируют эатяг крепежных болтов 9, добиваясь правильной круглой формы интерференционных колец во всех местах наложения пробного стекла, после чего крепежные болты стопорят, например, с помощью стопорных винтов 14,Применение предлагаемого устройства и способа его сборки в системе объектива в установке лазерного термоядерного синтеза позволило отказаться от защитного окна, тем самым значительно упростить конструкцию объектива, повысить его технические характеристики (снизить потери лазерного излучения за счет отражения от поверхностей и поглощения в толще плоскопараллельного стекла), а также повысить надежность объектива (вследствие уменьшения вероятности выхода иэ строя объектива иэ-эа воэмОжного,разрушения плоскопараллельного стекла лазерным излучением).Кроме того, достижение высокого качества оптического изображения, образуемого линзой и обеспечение ее центрировки в оптической системе, позволяет добиться высокой концентрации энергии. лазерного йэлучения в пятне минимального размера объектива, являющейся его основной технической характеристикой 5 10 15 20 Формула изобретения 1, Устройство вакуумно-плотного крепления линзы в корпусе, содержащее выполненное в корпусе посадочное место для линзы, нажимное кольцо с крепежными болтами и две уплотнительные прокладки, одна из которых размещена между линзой и корпусом, а другая - между линзой и прижимным кольцом, отлича ющееся тем, что, с целью повышения качества оптического изображения, образуемого линзой при воздействии на нее сборочных усилий и усилий, создаваемых вакуумом, а также обеспечения центрировки линзы, на линзе с обеих сторон выполнены плоские фаски, перпендикулярные ее оптической оси, нажимное кольцо выполнено с уступом с возможностью образования в сборе с корпусом кольцевой канавки под уплотнительную прокладку, а под вторую уплотнительную прокладку выполнена кольцевая канавка в корпусе, причем площади поперечных сечений уплотнительной прокладки и кольцевой канавки под нее со стороны атмосферы выбраны в соотношении (1,05 - 1,1):1, а со стороны вакуума - в соотношении (1,1 - 1,2);1, при этом уплотнительные прокладки смазаны вакуумной смазкой, а на цилиндрической поверхности линзы размещена лента иэ фтороп ласта,2, Способ сборки устройства вакуумноплотного крепления линзы, включающий последовательную укладку в посадочное место корпуса первой уплотнительной прокладки, линзы, второй уплотнительной прокладки, установку нажимного кольца и равномерный затяг крепежных болтов до получения вакуумной герметичности, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества оптического иэображения, образуемого линзой при воздействии на нее сборочных усилий и усилий, создаваемых вакуумом, и обеспечения при этом ее центрировки, линзу по цилиндрической поверхности предварительно оборачивают фторопластовой лентой, резиновые про. кладки предварительно смазывают вакуумной смазкой и после размещения линзы, прокладок и нажимного кольца крепежные болты сначала затягивают до контакта базовых торцов нажимного кольца и корпуса, затем, контролируя пробным стеклом центр линзы и краевую зону оптической поверхности линзы в равномерно по контуру расположенных местах, точно регулируют затяг крепежных болтов, добиваясь правильной круглой формы интерференционных колец во всех местах наложения пробного стекла, затем крепежные болты стопорят.1831705 Составитеаь Т. Гатилинаехред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко Редактор ляд акаэ 2551 Тираж Лодписн, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5ям при ГКНТ СССР оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10