[發(fā)明專利]一種真空環(huán)境中的彈性金屬矩形密封裝置和密封方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610862026.6
• 申請(qǐng)日: 2016-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN106286831B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳曉斌;張羅莎;王魁波;陳進(jìn)新;謝婉露;羅艷;周翊;王宇;崔惠絨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電研究院
• 主分類號(hào): F16J15/08
• 分類號(hào): F16J15/08
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 郎志濤

本發(fā)明公開了一種真空環(huán)境中的彈性金屬矩形密封裝置及其密封方法，該裝置包括矩形上法蘭、矩形下法蘭、矩形密封盒體、矩形整體輪廓的密封結(jié)構(gòu)、壓緊螺釘、待密封系統(tǒng)安裝螺釘、矩形截面待密封系統(tǒng)，其中，矩形截面待密封系統(tǒng)容納于矩形密封盒體，并采用待密封系統(tǒng)安裝螺釘固定，矩形上法蘭和矩形下法蘭經(jīng)由矩形整體輪廓的密封結(jié)構(gòu)相配合、由壓緊螺釘壓緊，實(shí)現(xiàn)密封。本發(fā)明采用彈性金屬完成密封，所需預(yù)緊力小，在同等壓力下相對(duì)實(shí)心金屬密封圈所需壓緊螺栓數(shù)量少，安裝方便，適用于密封截面較大的矩形真空裝置密封，并且密封圈可以重復(fù)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空環(huán)境中的密封技術(shù)，尤其適用于需要提供預(yù)緊力較小且多次重復(fù)使用的矩形密封結(jié)構(gòu)的密封裝置和密封方法。

背景技術(shù)

真空環(huán)境加工、制造或者在太空環(huán)境中運(yùn)行的航天載荷中存在各種需要在真空環(huán)境中正常運(yùn)行的系統(tǒng)，例如運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器，信息采集、處理、傳輸器等。一方面，這些系統(tǒng)可能在極端的真空環(huán)境下由于失效、放電等問(wèn)題無(wú)法正常運(yùn)行，另一方面，系統(tǒng)在真空環(huán)境中運(yùn)行過(guò)程中放氣產(chǎn)生的物質(zhì)不利于真空環(huán)境清潔，或由質(zhì)量損失均加速系統(tǒng)老化，因此需要為這些系統(tǒng)進(jìn)行有效密封，將其與真空系統(tǒng)隔離，以下均將該類系統(tǒng)統(tǒng)稱為待密封系統(tǒng)。例如半導(dǎo)體加工過(guò)程的真空環(huán)境中，控制器所包含的各種電子學(xué)系統(tǒng)和電子元器件在10^‐2Pa～10²Pa的低真空范圍內(nèi)工作存在放電安全隱患；同時(shí)，暴露在真空環(huán)境中的電子學(xué)系統(tǒng)和電子元器件放氣產(chǎn)生的氣體及顆粒物質(zhì)會(huì)污染加工環(huán)境，影響半導(dǎo)體加工正常運(yùn)行。因此，為保證這些待密封系統(tǒng)在真空環(huán)境中的正常運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)恼婵彰芊饨Y(jié)構(gòu)，將待密封系統(tǒng)與真空工作環(huán)境有效隔離。

真空下的待密封系統(tǒng)例如電子學(xué)系統(tǒng)多數(shù)為矩形結(jié)構(gòu)，先前實(shí)施例中采用傳統(tǒng)的圓柱形密封裝置，如圖1(a)所示，當(dāng)待密封系統(tǒng)為矩形截面時(shí)，例如前面提到的電子學(xué)系統(tǒng)，其配合結(jié)構(gòu)俯視圖如圖1(b)所示，由圖中可以看出矩形截面的待密封系統(tǒng)22安裝在圓形截面的密封裝置111中時(shí)，密封裝置111內(nèi)的空間利用率較低，并且待密封系統(tǒng)22的形狀受限于密封裝置截面直徑。例如對(duì)截面150mm*120mm的矩形系統(tǒng)采用圓形截面容器密封時(shí)，密封容器截面直徑必須大于190.2mm，截面利用率小于62％。因此傳統(tǒng)的圓柱形密封裝置不適用于矩形截面的待密封系統(tǒng)22的密封。

為提高密封裝置內(nèi)部空間利用率，并且保證密封效果，先前實(shí)施例2采用圖2所示方形盒體配合圓形法蘭構(gòu)成密封裝置，密封結(jié)構(gòu)仍為便于加工的圓形輪廓對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以提供可靠的密封效果。該結(jié)構(gòu)的問(wèn)題在于方形盒體和圓形法蘭配合時(shí)，法蘭面的利用率更差，法蘭面的密封槽內(nèi)邊緣直徑至少大于方形盒體截面對(duì)角線，留出密封槽及螺栓安裝空間后法蘭面直徑遠(yuǎn)大于方形盒體邊長(zhǎng)。例如對(duì)截面150mm*120mm的方形盒體，留出密封槽及螺栓安裝孔余量后至少需要直徑210mm的圓截面密封法蘭，截面利用率52％。同時(shí)，密封法蘭厚度大于方形盒體壁厚，法蘭較重的密封裝置頭重腳輕穩(wěn)定性較差，且重量較大，不便于安置；最后，為提高方形盒體內(nèi)空間利用率，待密封系統(tǒng)外輪廓也受到方形盒體約束。

先前矩形密封的實(shí)施例采用密封面擠壓實(shí)心絲圈或?qū)嵭膲|圈變形實(shí)現(xiàn)密封。這種方法若采用非金屬材料作為密封圈時(shí)漏率較大，且非金屬材料在真空環(huán)境中放氣量較大，影響真空系統(tǒng)清潔度；若采用金屬材料作為密封圈則需要較大的預(yù)緊力，且金屬密封圈不能重復(fù)使用，靈活性較差。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種真空環(huán)境中的彈性金屬矩形密封裝置，包括矩形上法蘭(1)、矩形下法蘭(2)、矩形密封盒體(3)、矩形整體輪廓的密封結(jié)構(gòu)、壓緊螺釘、待密封系統(tǒng)安裝螺釘、矩形截面待密封系統(tǒng)，其中，矩形截面待密封系統(tǒng)容納于矩形密封盒體(3)，并采用待密封系統(tǒng)安裝螺釘固定，矩形上法蘭(1)和矩形下法蘭(2)經(jīng)由矩形整體輪廓的密封結(jié)構(gòu)相配合、由壓緊螺釘壓緊，實(shí)現(xiàn)密封，矩形整體輪廓的密封結(jié)構(gòu)采用彈性金屬壓緊密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)平面將彈性金屬密封圈在密封槽(5)內(nèi)擠壓變形。

優(yōu)選地，矩形整體輪廓的密封結(jié)構(gòu)的拐角處，采用過(guò)渡圓弧結(jié)構(gòu)。