[發明專利]能夠實現高溫高壓液體環境下原位光學觀測的視鏡及應用

無效

• 申請號: 200810012952.X
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號: CN101363959A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 匡文軍;吳欣強;韓恩厚
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G02B23/00
• 分類號: G02B23/00;G02B7/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及視鏡結構，具體為一種密封安全可靠、可實現高溫高壓液體環境下原位光學觀測的視鏡結構及其應用。

背景技術

在化工、食品、制藥領域以及實驗室中，有些反應往往都在高溫高壓的液體環境中進行。由于反應條件的苛刻，對反應過程的監測通常只能用間接的手段來實現，很難獲得直接可靠的信息，這就使得直接的原位觀測技術變得十分必要，而光學原位觀測就是其中重要的一種。要在高溫高壓液體環境下實現光學原位觀測必須有一探測窗口通向密閉反應容器內，而在高溫高壓容器上開探測窗口、使窗口能夠長期穩定地工作并且能夠獲得高質量的觀測效果，要求窗口材料具有良好的高溫使用性能和光學性能，且能解決高溫高壓密封問題。目前國內常規的窗口設計所能承受的溫度、壓力都不高，國外文獻報道的窗口設計往往造價太昂貴并且安裝、拆卸較為麻煩。

發明內容

本發明目的在于提供一種密封安全可靠、可實現高溫高壓液體環境下原位光學觀測的視鏡結構及其應用，解決現有技術中高溫高壓密封等問題。

本發明的技術方案如下：

一種能夠實現高溫高壓液體環境下原位光學觀測的視鏡，該視鏡結構包括壓帽、蝶形墊圈、平墊圈、鏡片、O型圈、鏡筒、鏡座、石墨墊圈、壓環和壓蓋，各部分之間的連接關系如下：O型圈放置在鏡筒端面的開槽內，鏡片平放在O型圈上，平墊圈和蝶形墊圈依次平放在鏡片上，壓帽與鏡筒前部通過螺紋連接，使蝶形墊圈、平墊圈、鏡片、O型圈及鏡筒端面相互貼緊，石墨墊圈和壓環套在鏡筒尾部的圓柱面上，形成鏡筒組件；鏡座焊接在高壓釜上，它是整個鏡筒結構安裝的基礎；裝配好的鏡筒組件一端通過鏡座伸入到高壓釜內，其另一端面與鏡座內端面緊靠在一起；壓蓋通過螺紋旋到鏡座上，壓緊壓環和石墨墊圈。

所述的視鏡，鏡片選用高溫強度高、耐蝕性好且光學性能優異的單晶藍寶石片磨制而成。

所述的視鏡，選用蝶形墊圈和平墊圈，兩種墊圈材質為Inconel718合金，具有較好的耐蝕性和高溫彈性。

所述的視鏡，選用Kalrez?O型圈，該O型圈材質為高溫氟化橡膠，最高使用溫度達327℃。

所述的視鏡，選用石墨墊圈，該墊圈材質為柔性石墨。

所述的視鏡，鏡筒為一變截面構件，前部最細，上面車有螺紋，中部最粗，中間被加工成外六角，尾部加工成的圓柱面以放置壓環和石墨墊圈；鏡筒內表面直徑從尾部向前部逐漸減小，呈一喇叭口狀，鏡筒前端面上開有槽用來放置O型圈。

所述的視鏡，壓蓋為一變截面構件，其前部為圓柱面，端面直接與壓環接觸，中部車有螺紋與鏡座配合，尾部截面直徑最大，側面開有插孔，且端面開有螺紋孔；壓蓋內表面為帶有錐度的孔，其錐度與鏡筒內的喇叭口相適應。

所述的能夠實現高溫高壓液體環境下原位光學觀測的視鏡的應用，包括如下步驟：

(1)將鏡筒垂直放在一平面上，把O型圈放置在鏡筒前端面的開槽內；

(2)將鏡片平放在O型圈上面，保持兩者均勻對齊；

(3)將平墊圈和蝶形墊圈依次平放在鏡片上；

(4)將壓帽旋入鏡筒的前部，一直旋到壓帽的內端面將蝶形墊圈壓平為止；

(5)將前部裝配好的鏡筒上下調轉，把石墨墊圈套在鏡筒尾部的圓柱面上，然后將壓環套在最外層，形成鏡筒組件；

(6)將裝配好的鏡筒組件水平放置，通過鏡座伸入到高壓釜內部，直到鏡筒中部端面與鏡座內端面相接觸；

(7)先將壓蓋旋入鏡座內，使壓蓋與壓環接觸并壓緊；

(8)視鏡結構裝好之后，在高壓釜內裝試樣，密封釜蓋，通入反應介質，加壓并升溫，到達反應所需的參數后，用長焦距顯微鏡或拉曼光譜儀透過該視鏡即可原位觀測高壓釜內試樣的表面狀態變化或檢測試樣表面產物的成分變化。

本發明的有益效果是：

1、本發明選用高溫強度高、耐蝕性好且光學性能優異的單晶藍寶石片作為鏡片材料，可以保證視鏡與高壓介質接觸后不易被壓碎或被腐蝕掉，能夠長期安全穩定地工作，并且該鏡片透光率很高，能夠獲得較強的光學信號。

2、本發明選用了兩種密封材料，一種是放置在鏡片與鏡筒之間的Kalrez?O型圈，這種O型圈的材質為氟化橡膠，能在327℃以下保持良好的機械彈性和化學穩定性；另一種密封材料是鏡筒與壓蓋之間的石墨墊圈，這種墊圈材質為柔性石墨，具有優異的高溫密封性能。這兩種密封材料的選用能保證長期安全穩定的密封。