CN109114222A - 一种消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，涉及真空室内精密机构安装技术领域，解决的技术问题是因真空室壁面变形而对其内安装的精密机构位移精度影响，该装置包括真空室壁、缓冲密封装置、刚性安装座，缓冲密封装置套装在刚性安装座外圆表面上，刚性安装座一端穿过真空室壁上通孔与精密运行机构安装座连接，另一端固定安装在真空室外的刚性固定物体上，当真空室工作时，真空室壁变形产生的位移经过缓冲密封装置的缓冲作用设备仍然保持真空密封状态，而安装在刚性安装座上的精密运行机构安装座不会受真空室壁上的位移影响。本发明解决了安装在真空室内的精密机构受真空室壁变形影响而发生位移的问题并保证了真空室的真空密封。
Description
技术领域
本发明涉及真空室内精密运动机构安装技术领域，尤其涉及一种消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，包括真空室壁、缓冲密封装置及刚性安装座。
背景技术
现有技术中电子束设备的真空室通常设计成方形或长方形。众所周知，真空容器的外壁上，每平方米的面积上承受着大约10吨的大气压力，而大型的电子束设备的尺寸都较大，有的长度甚至超过10米。仅就一个5米×5米×5米的真空室而言，当抽真空时，真空室的每个面上承受的大气压力达到250吨，在如此大的外力作用下，真空室的所有壁面都会发生变形，壁上的各个点会出现不同程度的位移，即向真空室内凹进，当加工完成放入大气时，真空室壁上各个点又会向反方向位移。虽然在真空室外壁上焊接加强筋，可以减弱这种变形的程度，但从材料力学的角度考虑均匀载荷下的挠度问题可知，室壁不可能达到绝对的不变形，只是程度上的不同而已，为了尽可能减小这种变形，加强筋的高度尺寸需要做得很大，这样又造成了材料的大量浪费和人力、工时的大量浪费，而且从工程合理性的角度来说加强筋的高度也不可能做的很大。
电子束真空设备的真空室内，当需要安装一些精密的运动机构来完成对零部件的精密电子束加工时，特别是电子枪内置于真空室内的大型电子束设备，由于电子枪需要在真空室内进行三维或多维度的运动，因此对三维或多维运动机构的精度有很高的要求，而这些精密的运动机构需要在真空室内安装固定，任何接触真空室壁的安装都会在设备反复抽真空和放大气的过程中由于真空室壁的不断交变变形而对其上的精密运动机构造成破坏精度或减少寿命的影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是解决真空室壁面变形而对其内安装的精密运动机构位移精度影响。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，包括真空室壁、缓冲密封装置、刚性安装座，所述缓冲密封装置与所述刚性安装座外圆表面之间有间隙，可套装在所述刚性安装座上，所述刚性安装座一端穿过所述真空室壁上通孔与精密运行机构安装座连接，另一端固定安装在真空室外的刚性固定物体上，当真空室工作时，真空室壁变形产生的位移经过缓冲密封装置的缓冲作用设备仍然保持真空密封状态，而安装在刚性安装座上的精密运行机构安装座不会受真空室壁上的位移影响。
本发明通过设置在真空壁上的缓冲密封装置，有效地解决了安装在真空室内的精密运动机构受真空室壁变形的影响而发生位移的问题并保证了真空室的真空密封。
附图说明
图1为本发明第一个实施例结构示意图；
图2为本发明第二个实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，一种消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，包括真空室壁1、缓冲密封装置2、刚性安装座3，所述缓冲密封装置2与所述刚性安装座3外圆表面之间有间隙，可套装在所述刚性安装座3上，所述刚性安装座3一端穿过所述真空室壁1上通孔与精密运行机构安装座4连接，另一端固定安装在真空室外的刚性固定物体上，当真空室工作时，真空室壁1变形产生的位移经过缓冲密封装置2的缓冲作用设备仍然保持真空密封状态，而安装在所述刚性安装座3上的精密运行机构安装座4不会受真空室壁1上的位移影响。
所述缓冲密封装置2，包括中央开圆孔的过渡板21及波纹管22，所述过渡板21安装在所述真空室壁1开设的带沉头的通孔上，所述波纹管22套在所述刚性安装座3上，其一端与所述刚性安装座3密封连接，另一端与所述过渡板21密封连接，所述过渡板21与所述真空室壁1密封连接；
所述过渡板21与所述真空室壁1之间设有密封圈25、所述过渡板21与波纹管22、所述波纹管22与所述刚性安装座3之间均设有密封圈23；
所述过渡板21为中央设有圆形通孔的圆形板，其两个端面上均设有装密封圈的凹槽；
所述刚性安装座3为带圆形底座的T形圆柱体，其圆形底座上设有装密封圈23用的凹槽，凹槽面与所述波纹管22相连接；
所述真空室壁1与过渡板21、过渡板21与波纹管22及波纹管22与刚性安装座3之间均开设有对应的螺丝孔并通过螺栓固定；
本发明安装过程及工作原理如下：
先将密封圈25压装在过渡板21上并把过渡板21用螺栓固定密封安装在真空室开好孔的真空室壁1上后，把密封圈23压装在过渡板21的外侧凹槽上待用，然后把波纹管22套装在刚性安装座3外圆表面上，将刚性安装座3一端插入真空室壁1的安装孔，将波纹管22一端与过渡板21的外侧凹槽端面用螺栓固定密封，然后将装好安装好刚性安装座3、缓冲密封装置2的真空室作为一个整体移向室外的刚性固定物体上，把密封圈23装好在刚性安装座3上，将波纹管22一端与刚性安装座3对齐用螺栓固定密封在室外的刚性固定物体上。最后将精密运行机构安装座4安装在刚性安装座3伸入真空室内一端的端面上，完成整个过程安装。
如果室外的刚性固定物体为可移动的钢架，则不需移动真空室而是按上述顺序安装好缓冲装置2后将可移动钢架移向缓冲装置2，将波纹管22一端用螺栓与刚性安装座3、可移动钢架固定好后，再将可移动钢架固定在刚性物体如地面或墙壁上。
当真空室抽空开始后，由于真空室壁1与缓冲密封装置2之间设有的密封圈25以及缓冲密封装置2与刚性安装座3之间设有的密封圈23及缓冲密封装置2内过渡板21与波纹管22之间设有的密封圈23的作用，可保证真空室抽真空顺利完成。真空室壁1受大气压作用受力向真空室内方向收缩，真空室壁1带动安装在其上的波纹管22受到拉力而沿刚性安装座3外圆表面向真空室室内方向滑动扩张，刚性安装座3因底座安装在真空室室外固定刚性支架上，不受拉力作用，不会发生位移影响，安装在刚性安装座3上的精密机构也不会因真空室壁变形影响而发生位移。
当真空室真空试验工作结束后，真空室排气恢复常压，真空室壁1受力向外膨胀带安装在其上的波纹管22受到压力而沿刚性安装座3外圆表面向真空室室外方向滑动收缩，刚性安装座3因底座安装在室外固定刚性支架上，不受拉力作用，不会发生位移影响，安装在刚性安装座3上的精密机构也不会受真空室壁变形影响而发生位移。
实施例2：
如图2所示，一种消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，包括真空室壁1、缓冲密封装置2、刚性安装座3，所述缓冲密封装置2与所述刚性安装座3外圆表面之间有间隙，可套装在所述刚性安装座3上，所述刚性安装座3一端穿过所述真空室壁1上通孔与精密运行机构安装座4连接，另一端固定安装在真空室外的刚性固定物体上，当真空室工作时，真空室壁1变形产生的位移经过缓冲密封装置2的缓冲作用设备仍然保持真空密封状态，而安装在所述刚性安装座3上的精密运行机构安装座4不会受真空室壁1上的位移影响。
所述缓冲密封装置2，包括套装在所述刚性安装座上且安装在所述真空室壁1开设的带沉头通孔上的过渡安装套21、密封圈22、密封隔环23、压紧调节螺纹套筒24及密封圈25，所述压紧调节螺纹套筒24套装在所述刚性安装座3外圆表面上且与所述过渡安装套21内壁螺纹连接，依次顶紧所述密封隔环23、密封圈22密贴在所述过渡安装套21内部设有的台阶上，所述过渡安装套21与所述刚性安装座3之间通过密封圈22进行密封，所述过渡安装套21与所述真空室壁1之间通过密封圈25进行密封；
所述刚性安装座3与所述过渡安装套21、密封隔环23、压紧调节螺纹套筒24之间留有间隙，所述密封隔环23与所述过渡安装套21台阶之间设有所述密封圈22，通过所述密封圈22实现与所述过渡安装套21与所述刚性安装座3的密封；
所述密封隔环23至少有二个且相互之间设置有密封圈22；
所述过渡安装套21为带T形端面、内部带有部分螺纹的圆形套筒，其朝向真空室室内方向的T形端面上设有凹槽，凹槽内安装有所述密封圈25以达到所述过渡安装套21与所述真空室壁1的密封，其伸入真空室室内方向的端面侧内部设有圆形台阶，台阶上装有所述密封圈22以实现所述过渡安装套21与所述刚性安装座4的密封；
所述压紧调节螺纹套筒24为带有与所述过渡安装套21内螺纹配合的外螺纹的圆形套筒，套筒套装在所述刚性安装座3上并与所述过渡安装套21螺纹连接，其一端与所述密封隔环23接触，另一端露出在所述过渡安装套21端面上且其端面上设有拧紧调节用的对称凹槽；
所述过渡安装套21与所述真空室壁1之间开设有对应的螺丝孔并通过螺栓固定。
本发明安装过程及工作原理如下：
先将密封圈25压装在过渡安装套21上并把过渡安装套21用螺栓固定密封安装在真空室开好孔的真空室壁1上后，将压紧调节螺纹套筒24、密封隔环23及密封圈22依次套装在刚性安装座3外圆表面上，将刚性安装座3一端插入过渡安装套21内孔，用专用工具拧紧压紧调节螺纹套筒24使密封圈22与刚性安装座3外圆表面产生挤压完成密封，然后将装好安装好刚性安装座3、缓冲密封装置2的真空室作为一个整体移向室外的刚性固定物体上，将刚性安装座3用螺栓固定在室外的刚性固定物体上。最后将精密运行机构安装座4安装在刚性安装座3伸入真空室内一端的端面上，完成整个过程安装。
如果室外的刚性固定物体为可移动的钢架，则不需移动真空室而是按上述顺序安装好缓冲装置2后将可移动钢架移向缓冲装置2，将刚性安装座3用螺栓与可移动钢架固定好后，再将可移动钢架固定在刚性物体如地面或墙壁上。
当真空室抽空开始后，由于真空室壁1与缓冲密封装置2之间设有的密封圈25以及缓冲密封装置2与刚性安装座3之间设有的密封圈22的作用，可保证真空室抽真空顺利完成。真空室壁1受大气压作用受力向内收缩，由于缓冲密封装置2与刚性安装座3外圆表面之间有间隙，真空室壁1带动安装在其上的缓冲密封装置2受到拉力而沿刚性安装座3外圆表面向真空室方向移动，带动密封圈22在刚性安装座3外圆表面摩擦滑动，真空密封不受影响，而刚性安装座3因安装在室外固定刚性支架上，不受拉力作用，不会发生位移影响，安装在刚性安装座3上的精密机构也不会因真空室壁变形影响而发生位移。
当真空室真空试验工作结束后，真空室排气恢复常压，真空室壁1受力向外膨胀带安装在其上的缓冲密封装置2受到压力而沿刚性安装座3外圆表面向真空室室外方向移动，带动密封圈22在刚性安装座3外圆表面摩擦滑动，刚性安装座3因安装在室外固定刚性支架上，不受拉力作用，不会发生位移影响，安装在刚性安装座3上的精密机构也不会受真空室壁变形影响而发生位移。
本发明通过设置在真空壁上的缓冲密封装置，有效地解决了安装在真空室内的精密运动机构受真空室壁变形的影响而发生位移的问题，并保证了真空室的真空密封。
以上结合附图和实施例对本发明的实施方式做出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，包括真空室壁（1）、缓冲密封装置（2）、刚性安装座（3），所述缓冲密封装置（2）套装在所述刚性安装座（3）外圆表面上，所述刚性安装座（3）一端穿过所述真空室壁（1）上通孔与精密运行机构安装座（4）连接，另一端固定安装在真空室外的刚性固定物体上，当真空室工作时，真空室壁（1）变形产生的位移经过缓冲密封装置（2）的缓冲作用设备仍然保持真空密封状态，而安装在刚性安装座上的精密运行机构安装座（4）不会受真空室壁（1）上的位移影响。
2.根据权利要求1所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述缓冲密封装置（2）包括中央开圆孔的过渡板（21）及波纹管（22），所述过渡板（21）安装在所述真空室壁（1）上，所述波纹管（22）套在所述刚性安装座（3）外圆表面上，其一端与所述刚性安装座（3）密封连接，另一端与所述过渡板（21）密封连接，所述过渡板（21）与所述真空室壁（1）密封连接。
3.根据权利要求2所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述过渡板（21）与所述真空室壁（1）之间设有密封圈（25）、所述过渡板（21）与波纹管（22）、所述波纹管（22）与刚性安装座（3）之间均设有密封圈（23）。
4.根据权利要求2或3所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述过渡板（21）为中央设有圆形通孔的圆形板，其两个端面上均设有装密封圈的凹槽。
5.根据权利要求2或3所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述刚性安装座（3）为带圆形底座的T形圆柱体，其圆形底座上设有凹槽，凹槽面与所述波纹管（22）相连接。
6.根据权利要求1所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述缓冲密封装置（2），包括套装在所述刚性安装座上且安装
在所述真空室壁（1）上的过渡安装套（21）、密封圈（22）、密封隔环（23）、压紧调节螺纹套筒（24）及密封圈（25），所述压紧调节螺纹套筒（24）套装在所述刚性安装座（3）外圆表面上且与所述过渡安装套（21）内壁螺纹连接，依次顶紧所述密封隔环（23）、密封圈（22）密贴在所述过渡安装套（21）内部设有的台阶上，所述过渡安装套（21）与所述刚性安装座（3）之间设有密封圈（22），所述过渡安装套（21）与所述真空室壁（1）之间设有密封圈（25）。
7.根据权利要求6所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述刚性安装座（3）与所述过渡安装套（21）、密封隔环（23）、压紧调节螺纹套筒（24）之间留有间隙，所述密封隔环（23）与所述过渡安装套（21）台阶之间设有所述密封圈（22）。
8.根据权利要求6或7所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述密封隔环（23）至少有二个且相互之间设置有所述密封圈（22）。
9.根据权利要求6或7所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述过渡安装套（21）为带T形端面、内部带有部分螺纹的圆形套筒，其朝向真空室室内方向的T形端面上设有凹槽，其伸入真空室室内方向的端面侧内部设有圆形台阶。
10.根据权利要求6或7所述的消除真空室变形影响的柔性密封刚性连接装置，其特征在于，所述压紧调节螺纹套筒（24）为带有与所述过渡安装套（21）内螺纹配合的外螺纹的圆形套筒，套筒套装在所述刚性安装座（3）上并与所述过渡安装套（21）螺纹连接，其一端与所述密封隔环（23）接触，另一端露出在所述过渡安装套（21）端面上且其端面上设有拧紧调节用的对称凹槽。
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