[發明專利]一種自緊密封式定容彈光學玻璃窗口

有效

• 申請號: 201110002695.3
• 申請日: 2011-01-07
• 公開（公告）號: CN102128720A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 劉興華;王汝維;酒建剛;樊志強;劉福水
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04;F16J15/06;F16J15/12
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技術領域

本發明涉及一種自緊密封式定容彈光學玻璃窗口，屬于定容彈設計和密封技術領域。

背景技術

定容彈由于成本較低，方便改變單一參數對燃燒過程產生影響而廣泛應用于模擬活塞在上止點附近時燃燒室的燃燒情況。定容彈的密封性是開展內燃機燃燒基礎研究的前提，特別是研究用高速數據采集系統和高速攝影儀拍照定容彈內混合氣燃燒的相關數據和圖像和不同背景因素下對氣體燃料預混定容燃燒的影響分析時，需要保證定容彈具有足夠的密封性能，防止可燃氣體介質泄漏，從而提高實驗的精度和實驗人員的安全性。現有國內的定容彈光學玻璃窗口的結構設計主要存在以下問題：(1)光學玻璃窗口的密封一般只有一道，只是依靠光學玻璃的一端壓緊密封墊片來達到密封效果，這種密封方式容易出現氣體泄漏，密封效果還須取決于墊片的種類和對密封墊片壓緊力的大小；(2)光學玻璃窗口的安裝，幾乎都直接利用螺栓強制地把端蓋壓在光學玻璃的邊緣上。這種方式使得光學玻璃缺乏保護，而且螺栓預緊時出現壓緊力不均可能造成光學玻璃局部受力過大而壓碎光學玻璃。(3)實驗過程一般需要頻繁拆卸端蓋來清潔光學玻璃，以提高實驗效率和保證攝影圖像的清晰度，但是頻繁拆卸和安裝所用的時間較長和容易導致密封墊片失效而經常更換。

發明內容

本發明目的在于克服現有定容彈光學玻璃窗口設計中存在的密封不可靠，密封效果欠佳，且光學玻璃安裝易損壞，安裝費時和頻繁拆卸與安裝密封墊片導致密封墊片失效而需要經常更換的缺陷等情況，提出一種自緊密封式定容彈光學玻璃窗口。

本發明的光學玻璃窗口包括端蓋、套筒、光學玻璃、螺栓、密封墊。

所述的端蓋包括觀察孔、三級臺階狀端面以及外沿，所述的三級臺階狀端面分別是圓柱環凸出端面、螺紋孔端面、光學玻璃沉孔座端面。觀察孔為位于?端蓋中心的圓孔，向外依次為光學玻璃沉孔座端面、螺紋孔端面、圓柱環凸出端面，圓柱環凸出端面的外圍為端蓋外沿。所述圓柱環凸出端面是端蓋與定容彈本體間最主要的一道密封，密封面采用榫面和槽面相配合的密封形式，其凸出的圓柱環加上墊片后的高度比定容彈本體的槽面稍高，圓柱環凸出端面上設置有兩道截面為正方形的密封環槽，以提高密封性能；螺紋孔端面的高度低于圓柱環凸出端面，其上均勻設置多個螺紋孔(個數最好為4的倍數)，供螺栓封裝光學玻璃使用；光學玻璃沉孔座端面是光學玻璃窗口產生自緊式密封最主要的設計之一，其高度低于螺紋孔端面，上表面設有一道截面為正方形的密封環槽，增強密封效果；光學玻璃沉孔座端面的深度大于放置于其上的第一密封墊厚度，防止密封墊在壓緊時被擠出。所述端蓋外沿為圓環形，其上設有多個通孔(個數最好為4的倍數)，供與定容彈本體固定時使用；要求外沿通孔與螺紋孔端面的螺紋孔互相錯開相同的角度分布。端蓋的三級臺階狀端面與觀察孔中心線的垂直度在0.06mm內，圓柱環凸出端面和光學玻璃沉孔座端面加工時表面粗糙度應保證在6.4μm內。

所述的密封墊包括兩個大小一樣的圓環形密封墊，分別為第一密封墊和第二密封墊；其外徑與光學玻璃沉孔座端面直徑相同，并與觀察孔中心線同軸以便于安裝，內徑稍大于或等于端蓋觀察孔內徑。優選為帶內環的石墨金屬纏繞墊，回彈性良好，使用壽命長，并與光學玻璃沉孔座端面間形成凹凸形式的密封面，使石墨金屬纏繞墊壓緊時不易被擠出。

所述的套筒為中空的圓柱形，其一端有一圓環狀外沿，另一端有一圓環狀內沿；圓柱形的內徑與光學玻璃沉孔座端面直徑相同，圓環狀內沿的內徑與端蓋觀察孔的內徑一樣，由此形成觀察光學玻璃的通孔；圓環狀內沿的內側用于放置第二密封墊；圓環狀外沿上均勻布置多個套筒通孔，其數量與螺紋孔數量一致，用于安裝套筒到端蓋上。套筒的高度和光學玻璃沉孔座端面的總體高度比光學玻璃和兩個密封墊的總體高度小，螺栓安裝時的預緊力使密封墊壓緊，實現初始密封條件。當光學玻璃安裝于套筒圓柱內時，與圓柱形的內壁之間留有不超過1mm的間隙。套筒內表面加工時表面粗糙度應保證在6.4μm內，圓環狀內沿、外沿和端蓋觀察孔中心線的垂直度在0.06mm內。

所述光學玻璃的透過性、強度、溫度的要求根據具體實驗目的及環境確定。

所述的螺栓為多個高強度螺栓，強度在8.8級以上。

所述各組成部分的連接關系為：端蓋的光學玻璃沉孔座端面上依次放置第一密封墊、光學玻璃、第二密封墊，四者的中心同軸；套筒置于第二密封墊的另一端，覆蓋光學玻璃和第二密封墊，其通孔與端蓋螺紋孔端面的螺紋孔對上，通過螺栓固定使光學玻璃壓緊，形成初始的密封條件。