一种双铟圈密封结构及其应用

1.本发明涉及低温真空设备密封技术领域，尤其涉及一种双铟圈密封结构及其应用。


背景技术：

2.在低温光学设备中，经常会有处于在真空环境里的低温实验样品腔上安装低温光学窗的密封问题。由于低温的缘故，普通的胶圈密封已经不能使用了，只能采用铟圈密封的技术。而现有技术中，低温光学领域比较常用的是采用光学窗单铟圈进行密封。
3.采用光学窗单铟圈进行密封的好处是方便于更换不同类型的光学窗，只需要拆开铟圈的密封就可以进行更换。但在实际使用的过程中，问题也逐渐暴露，由于这种光学窗支撑的筒壁很薄，再加上安装光学窗时，由于密封面之间夹了一圈的铟丝圈，让周围安装螺栓的应力不均匀，在低温条件下，会在粘接镜片周围产生微小的变形，这种微小的变形再加上低温下的收缩，就会使光学镜片周围出现渗漏的现象。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双铟圈密封结构及其应用，旨在解决现有技术中低温光学窗采用单铟丝密封出现因应力不均匀，导致粘接镜片周围产生微小变形，从而缩短光学窗的使用寿命的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种双铟圈密封结构，包括连接在真空设备上的第一法兰、与所述第一法兰通过螺栓固定的第二法兰、粘接在所述第二法兰上的光学镜片以及夹设在所述第一法兰和所述第二法兰之间的内铟圈和外铟圈；
8.其中，所述第一法兰上开设有安装孔；所述第二法兰上开设有光学窗口，所述光学窗口的边缘向所述第一法兰方向垂直延伸形成支撑筒，所述光学镜片粘接在所述支撑筒上且远离所述第二法兰的一端；所述支撑筒平行嵌入所述安装孔。
9.所述的双铟圈密封结构，其中，所述第一法兰在所述第一法兰与所述第二法兰接触的接触面上开设有第一沟槽和第二沟槽；所述内铟圈放置于所述第一沟槽内，所述外铟圈放置于所述第二沟槽内。
10.所述的双铟圈密封结构，其中，所述第一沟槽与所述第二沟槽之间设有螺孔，所述第二法兰上设有与所述螺孔相匹配的光孔，所述第二法兰通过螺栓穿过所述光孔和螺孔与所述第一法兰形成固定连接。
11.所述的双铟圈密封结构，其中，所述螺孔包括至少三个且沿圆周方向均匀分布。
12.所述的双铟圈密封结构，其中，所述光学窗口为圆形。
13.所述的双铟圈密封结构，其中，所述内铟圈和所述外铟圈的横截面直径相同。
14.所述的双铟圈密封结构，其中，所述螺孔有四个，所述第二法兰通过四个螺栓与所
述第一法兰连接。
15.所述的双铟圈密封结构，其中，所述第二法兰为嵌入式光学窗法兰。
16.一种双铟圈密封结构的应用，将上述的双铟圈密封结构用于低温真空设备的光学窗密封。
17.有益效果：本发明提供一种双铟圈密封结构及其应用，所述双铟圈密封结构包括安装在真空设备上的第一法兰、与所述第一法兰通过螺栓固定的第二法兰、粘接在所述第二法兰上的光学镜片以及夹设在所述第一法兰和所述第二法兰之间的内铟圈和外铟圈；本发明采用双铟圈密封结构，分为内铟圈和外铟圈，在通过旋紧螺栓将第二法兰固定时，第二法兰会沿着安装孔洞平行嵌入，避免由于螺栓固紧时与铟圈之间相互作用产生的过紧或翘起的现象，使低温真空设备的光学窗密封效果更好、性能稳定且可靠。由于提高了密封效果，其隔热效果也随之加强，延长了光学窗的使用寿命，降低设备的维修成本。
附图说明
18.图1为本发明一种双铟圈密封结构的立体结构示意图；
19.图2为本发明一种双铟圈密封结构的结构分解示意图；
20.图3为本发明一种双铟圈密封结构沿a-a线的剖视图；
21.图4为本发明一种双铟圈密封结构b的放大示意图。
具体实施方式
22.本发明提供一种双铟圈密封结构及其应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、”第二”的特征可以明示或隐约地包括一个或者更多个所述特征。
24.目前，低温光学领域比较常用的是一种称之为嵌入式光学窗的安装形式，这种光学窗是把光学镜片通过低温粘接的方法，把光学镜片与一个壁厚很薄的支撑筒密封粘接在一起，然后这个薄壁支撑筒另一端的密封法兰再通过用铟丝圈，把光学窗密封在样品腔室上。通过这种形式将光学窗密封在样品腔室上的好处是便于更换不同类型的光学窗，只需要拆开铟圈的密封就可以进行更换。但人们在实际使用的过程中发现，出于热传导的考虑，这种光学窗的支撑筒壁很薄，再加上安装光学窗时，由于密封面之间夹了一圈的铟丝圈，容易导致周围安装螺栓的应力不均匀，在低温条件下，会使支撑筒壁发生微小的变形，这种微小的变形再加上低温下的收缩，就是使得光学镜片的粘接处出现一些渗漏，导致样品腔室发生漏真空，影响隔热效果和缩短了光学窗的使用寿命，从而增加了维修成本。
25.基于此，请参照附图1-2，本发明提供一种双铟圈密封结构，包括连接在真空设备
10上的第一法兰20、与所述第一法兰20通过螺栓30固定的第二法兰40、粘接在所述第二法兰40上的光学镜片50以及夹设在所述第一法兰20和所述第二法兰40之间的内铟圈60和外铟圈70。
26.本实施例中，所述设备10为实验样品冷腔室。需要说明的是，本发明附图所提供的设备10仅做参考解释说明，并不用于限定本发明设备10的范围。
27.在本实施例中，所述第一法兰20上开设有安装孔201；所述第二法兰40上开设有光学窗口401，所述光学窗口401的边缘向所述第一法兰20方向垂直延伸形成支撑筒402，所述光学镜片50粘接在所述支撑筒402上且远离所述第二法兰40的一侧；所述支撑筒402平行嵌入所述安装孔201。
28.在一些实施例中，所述支撑筒可用于肉眼观察设备10内的情况；或者，可在使用观察设备伸入所述支撑筒内，间接观察设备10内的情况。
29.具体地，如附图3-4所示，所述双铟圈密封结构还包括低温密封胶80，所述光学镜片的直径大小等于所述支撑筒的内直径，使得光学镜片恰好卡在所述支撑筒内壁上，然后利用低温密封胶80在所述光学镜片边缘远离所述第二法兰一侧进行密封处理，保证设备的密封性。
30.现有技术中，采用单铟圈时，利用螺栓将光学窗法兰固定在设备上会出现杠杆原理，即在旋紧螺栓的时候，单铟圈会充当支点的作用，因此，光学窗法兰的另一端就是出现翘起现象，使得密封效果较差，容易出现漏真空；或者，由于铟圈表面的细微缺陷，例如凸起或凹陷，导致铟圈与法兰的接触面不平整，形成微小的杠杆结构，当法兰挤压铟圈时，会使密封处出现过紧或翘起现象，密封效果差，导致漏真空的情况。
31.本实施例中，采用双铟圈密封结构将第二法兰安装到第一法兰上，可以使得密封面平整，密封效果好以及真空设备的真空度提高，从而起到良好的隔热效果，采用双铟圈进行密封，当设备处于低温下时，所述铟圈的收缩率均匀，不会发生过紧或翘起现象，达到高度真空状态；隔热效果的加强，也大程度地延长了光学窗的使用寿命。
32.在一些实施方式中，所述第一法兰20在所述第一法兰20和所述第二法兰40接触的接触面上开设有第一沟槽202和第二沟槽203；所述内铟圈60放置于所述第一沟槽202内，所述外铟圈70放置于所述第二沟槽203内。具体地，如图4所示，所述内铟圈和所述外铟圈放置于沟槽内后，铟圈应该部分露出沟槽外，以承受所述第二法兰的压力后被压平，起到密封光学窗的作用。
33.本实施例中，将铟圈放置于沟槽内，方便安装时铟圈的定位，在通过螺栓进行压紧时，铟圈受压后与第二法兰紧密接触，可以使得光学窗的密封效果更好。
34.在一些实施例中，所述第一沟槽202和所述第二沟槽203之间设有螺孔204，所述第二法兰40上设有与所述螺孔204相匹配的光孔403，所述第二法兰40通过螺栓30穿过所述光孔403和螺孔204与所述第一法兰20形成固定连接。将螺孔204设置于所述第一沟槽202和所述第二沟槽203之间，有利于在旋紧固定所述螺栓30时，所述第二法兰40对内铟圈60和外铟圈70产生一个均匀的压力，使得内铟圈和外铟圈均匀的被压紧，避免了因螺栓固紧或铟圈之间相互作用产生的过紧或翘起现象，且双铟圈密封结构使得密封面的平整，保证了在低温下光学镜片的粘接处不会有明显的形变出现。换句话说，所述螺孔设置在所述第一沟槽202和所述第二沟槽203之间，当所述螺栓穿过所述光孔将所述第二法兰固定在所述第一法
兰上，对所述螺栓进行旋紧时，内铟圈和外铟圈共同支撑着第二法兰，避免了单铟圈的杠杆结构，使得所述第二法兰与所述第一法兰的接触面平整，起到很好的密封效果。
35.在一些实施例中，所述螺孔204包括至少三个且沿圆周方向均匀分布；例如：当所述螺孔为三个时，其相互之间的间距为三分之一螺孔所在的圆的圆周长；当所述螺孔为四个时，其相互之间的间距为四分之一螺孔所在的圆的圆周长；以此类推。
36.本实施例中，所述螺孔204有四个，所述第二法兰40通过四个螺栓与所述第一法兰连接。具体的，四个所述螺栓穿过所述光孔403将所述第二法兰40固定在所述第一法兰20上，且所述第一法兰与所述第二法兰接触面之间还夹设有放置于沟槽内的铟圈，利用螺栓对所述第二法兰的压力，将铟圈压制扁平且与法兰密切接触，达到密封的效果。
37.在本实施例中，对所述螺栓进行旋紧时优选地采用带有螺栓力矩表的扳手进行锁紧，确保所述第二法兰的安装恰到好处，最后进行抽真空与检漏试验，直到合乎低温光学窗的使用要求。
38.在一些实施例中，所述光学窗口为圆形。本实施中，由于所述双铟圈密封结构应用于低温真空设备或超真空设备，其内外压强差较大，使用圆形的光学窗口可以使法兰受到较为均匀的力，避免局部应力较大，降低光学窗因内外压强差而受力不均导致的开裂。
39.在一些实施例中，所述内铟圈和所述外铟圈的横截面直径相同。所述第一沟槽和所述第二沟槽的横截面孔径相同，使得横截面直径相同的内铟圈和外铟圈放入所述沟槽后，内铟圈和外铟圈与所述第二法兰接触的接触面在同一水平高度，有利于两个铟圈受力均匀，避免发生过紧或翘起现象。
40.本实施例中，所述第二法兰为嵌入式光学窗法兰。
41.在一些实施例中，所述双铟圈密封结构用于低温真空设备的光学窗密封。
42.本实施例中，所述双铟圈密封结构用于1k系统真空设备的光学窗密封。
43.综上所述，本发明提供一种双铟圈密封结构及其应用，所述双铟圈密封结构包括连接在真空设备上的第一法兰、与所述第一法兰通过螺栓固定的第二法兰、粘接在所述第二法兰上的光学镜片以及夹设在所述第一法兰和所述第二法兰之间的内铟圈和外铟圈；其中，所述内铟圈与所述外铟圈之间的空间设有螺孔，用于与所述螺栓匹配固定；本发明采用双铟圈密封结构，分为内铟圈和外铟圈，在通过旋紧螺栓将第二法兰固定时，第二法兰会沿着安装孔洞平行嵌入，避免由于螺栓固紧时与铟圈之间相互作用产生的过紧或翘起的现象，使低温真空设备的光学窗密封效果更好、性能稳定且可靠。由于提高了密封效果，其隔热效果也随之加强，延长了光学窗的使用寿命，降低设备的维修成本。
44.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。