CN110630747A - 一种真空阻隔密封结构以及安装有该密封结构的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空阻隔密封结构以及安装有该密封结构的设备，密封结构包括密封腔体和封闭该密封腔体开口的移动部件；在密封腔体和移动部件之间安装有真空阻隔装置；真空阻隔装置的第一端靠近外界大气，第二端靠近密封腔体内部；真空阻隔装置包括N道柔性材料密封垫；N≥3；N道柔性材料密封垫形成N‑1个腔体；在最靠近真空阻隔装置的第一端的两个柔性材料密封垫之间形成惰性气体隔离腔；对惰性气体隔离腔中填充惰性气体；惰性气体的气压大于大气压；在最靠近真空阻隔装置的第二端的两个柔性材料密封垫之间形成真空腔；对真空腔进行抽真空处理。本发明的技术方案可以大幅度提高真空设备的真空度，增强材料的品质，增加设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及真空密封结构，具体涉及一种真空阻隔密封结构以及安装有该密封结构的设备。
背景技术
在生产和生活中，有很多情况需要使用到真空设备。在真空设备中，一个需要解决的问题就是控制真空腔体与外界气体之间的密封程度。由于将真空腔体抽到真空后，腔体中的大气压会小于外界的大气压，所以外界大气中的O2、N2、H2O等气体杂质容易经由真空腔体于外界连通的开口密封处渗透至真空腔体内。容易理解，真空腔体内的真空程序越高，则这样的渗透越容易发生，这样就限制了真空腔体内的真空度。
在现有技术中，真空腔体的开口处大多设置有密封结构用以增加密封腔体内部的真空度。密封结构大多是采用O形圈进行密封。具体的，是将O形圈放置于密封腔体开口处与封闭此开口的密封部位的结合处，利用O形圈的挤压形变与密封部位表面进行贴合密封。但是，随着真空腔体内的真空度的提高，外界气体氛围仍然可以通过O形圈与密封部件之间极其细小的缝隙渗透进入密封腔体内，造成腔体内的真空度难以提高，腔体内易被污染。而且在腔体温度较高时O形圈的寿命会缩短，影响密封效果。
例如，在提纯领域，对于真空提纯炉设备，在真空环境下，有机材料物放入真空提纯炉设备中，有机材料在设备中吸收热量变化到气态，气态物质分子向设定的具有热梯度的区域扩散，在不同温度环境下凝结，达到物质纯化的目的。所以对真空提纯炉设备需要配置真空控制系统，且其真空腔体的真空度直接关系到物质纯化的程度。而现有技术中不能很好的解决此问题。
在生活中的其他需要抽真空的领域也会出现此种问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种真空阻隔密封结构以及安装有该密封结构的设备。
本发明的技术方案如下：
一种真空阻隔密封结构，包括密封腔体和封闭该密封腔体开口的移动部件；在所述密封腔体和所述移动部件之间安装有真空阻隔装置；所述真空阻隔装置的第一端靠近外界大气，第二端靠近密封腔体内部；所述真空阻隔装置包括N 道柔性材料密封垫；N≥3；N道柔性材料密封垫形成N-1个腔体；在最靠近所述真空阻隔装置的第一端的两个柔性材料密封垫之间形成惰性气体隔离腔；对所述惰性气体隔离腔中填充惰性气体；所述惰性气体的气压大于大气压；在最靠近所述真空阻隔装置的第二端的两个柔性材料密封垫之间形成真空腔；对所述真空腔进行抽真空处理。
其进一步的技术方案为，当N＞3时，将所述真空腔和所述惰性气体隔离腔之间的腔体作为真空腔和/或惰性气体隔离腔。
其进一步的技术方案为，所述密封腔体为底面开口的空心圆柱体；所述移动部件为带有一个底面的空心圆柱体；所述移动部件套在所述密封腔体端部外侧；在所述移动部件的圆柱体内表面和所述密封腔体的圆柱体外表面之间安装有真空阻隔装置；所述真空阻隔装置为柔性材料制成的O形圈。
其进一步的技术方案为，所述密封腔体为底面开口的空心圆柱体；在底面开口处的外表面周围环绕放置真空阻隔装置；所述移动部件覆盖所述底面开口以及真空阻隔装置；所述真空阻隔装置为柔性材料制成的O形圈。
其进一步的技术方案为，所述抽真空处理的真空度为小于10-12torr。
其进一步的技术方案为，所述惰性气体为N2和/或Ar。
一种安装有权利要求1所述的真空阻隔密封结构的真空提纯设备，所述密封腔体为圆柱形管；还包括第一移动部件和第二移动部件；所述第一移动部件为带有一个底面的空心圆柱体状的密封部件；所述第一移动部件套在密封腔体的端部外侧；所述第一移动部件的底面设置有开口，开口之外安装有可闭合的第二移动部件；在所述第一移动部件的圆柱体侧壁内表面和所述密封腔体的圆柱体侧壁外表面之间安装有第一真空阻隔装置；在所述第一移动部件的底面开口处的外表面周围环绕放置第二真空阻隔装置；当所述第二移动部件闭合时，所述第二移动部件覆盖所述底面开口以及第二真空阻隔装置。
本发明的有益技术效果是：
1、本发明适用范围广。适用于需要真空密封的装置中，特别是装置接口只能软连接的地方，如需要频繁拆装、玻璃类的器皿与金属结构之间的连接处等。具有很强的实用性。
2、在生产领域中，尤其是真空提纯的技术领域内，真空设备的真空度对材料的品质与设备器件的寿命有很大的影响。例如对于一种提纯前纯度为 99.872％的材料来说，在真空度为5×10-2Pa时，提纯产品的纯度为99.980％，器件寿命为2000h，而真空度达到5×10-5Pa时，材料提纯后的纯度为99.999％，器件寿命为45000h。本发明所述的技术方案可以大幅度提高真空设备的真空度，大大增强材料的品质，增加设备的使用寿命。
附图说明
图1是实施例1的示意图。
图2是实施例2的示意图。
图3是实施例3和实施例4的示意图。
图4是真空提纯设备的示意图。
具体实施方式
本发明包括密封腔体，密封腔体之上有与外界连通的开口。和封闭该密封腔体的开口的移动部件。
在密封腔体和移动部件之间安装有真空阻隔装置。真空阻隔装置的第一端靠近外界，第二端靠近密封腔体内部。真空阻隔装置包括N道柔性材料密封垫。 N≥3。N道柔性材料密封垫并列放置，则每相邻的两个柔性材料密封垫之间会形成一个空间，此空间与密封腔体、移动部件之间结合起来可形成一个腔体。则N道柔性密封垫会形成N-1个腔体。在最靠近真空阻隔装置的第一端，也就是靠近外界一端，两个柔性材料密封垫之间形成惰性气体隔离腔；对惰性气体隔离腔中填充惰性气体；惰性气体的气压大于大气压。在最靠近真空阻隔装置的第二端，也就是靠近密封腔体内部处的两个柔性材料密封垫之间形成两个柔性材料密封垫之间形成真空腔。真空腔处连接有真空气泵，对真空腔进行抽真空处理，真空度可以是10-12torr。
由于靠近真空隔离装置的第一端处设置有有惰性气体隔离腔，且惰性气体的气压大于大气压，则外界大气中的杂质气体很难向气压高的惰性气体隔离腔方向流动，则即使柔性材料密封垫与密封腔体、移动部件之间有细微缝隙，大气中的杂质气体也很难渗入到惰性气体隔离腔中。又由于真空隔离装置的第二端处有真空腔，所以即使柔性材料密封垫与密封腔体、移动部件之间有细微缝隙，导致惰性气体隔离腔中的惰性气体有少许流入到真空腔中，也会立刻被真空腔的真空气泵抽走，而不会进一步渗入至密封腔体之中。所以，经过惰性气体隔离腔和真空腔之后，再渗入到密封腔体内部的大气中的杂质气体少之又少，所以密封腔可以达到很高的真空度，最高可以达到5×10-5Pa。
以下用4个实施例来说明本发明的技术方案。
实施例1：
图1是实施例1的示意图。如图1所示，实施例1包括密封腔体1和封闭该密封腔体1的开口的移动部件2。其中密封腔体1是一底面开口的空心圆柱体。移动部件2为带有一个底面的空心圆柱体，类似一个套子一般套在密封腔体1的端部外侧。
由于密封腔体1和移动部件2之间仅靠物理的组装无法结合紧密，为了保持密封状态，需要增加真空阻隔装置3。真空阻隔装置3安装在在移动部件2 的圆柱体侧壁的内表面和密封腔体1的圆柱体侧壁的外表面之间。
在本实施例中，真空阻隔装置3为3道柔性材料制成的O形圈，O形圈并联一次套在密封腔体1的端部外侧，再在O形圈外侧套上移动部件2。
3道O形圈形成2个腔体。在最靠近真空阻隔装置3的第一端的O形圈33 和O形圈32之间形成惰性气体隔离腔42。对惰性气体隔离腔42中填充惰性气体，惰性气体的气压大于大气压。本实施例中惰性气体为N2。在最靠近真空阻隔装置3的第二端的O形圈31和O形圈32之间形成真空腔41。对真空腔41 进行抽真空处理。
根据上文所述的真空隔离原理，实施例1所述的技术方案可以使得密封腔体1达到最高为5×10-5Pa的真空度。可以通过质量流量计，送入惰性气体，线性控制系统真空度，调节范围为1×10-1Pa～5×10-5Pa。
实施例2：
图2是实施例2的示意图。如图2所示，实施例2括密封腔体1封闭该密封腔体1开口的移动部件2。其中密封腔体1为一底面开口的空心圆柱体。在底面的外表面、开口周围环绕放置真空阻隔装置3。移动部件2同时覆盖底面开口以及真空阻隔装置3。
在本实施例中，密封腔体1的底面开口为圆形，真空阻隔装置为3道柔性材料制成的O形圈，3道O形圈呈同心位置放置。3道O形圈形成2个腔体。在最靠近真空阻隔装置3的第一端形成惰性气体隔离腔42。对惰性气体隔离腔42 中填充惰性气体，惰性气体的气压大于大气压。本实施例中惰性气体为Ar。在最靠近真空阻隔装置3的第二端的O形圈31和O形圈32之间形成真空腔41。对真空腔41进行抽真空处理。
当然，密封腔体1的底面开口也可以为其他形状，O形圈也可以不同心放置，也可以达到密封效果。
根据上文所述的真空隔离原理，实施例2所述的技术方案可以使得密封腔体1达到最高为5×10-5Pa的真空度。可以通过质量流量计，送入惰性气体，线性控制系统真空度，调节范围为1×10-1Pa～5×10-5Pa。
实施例3：
图3是实施例3和实施例4的示意图。如图3所示，实施例3包括密封腔体1和封闭该密封腔体1的开口的移动部件2。其中密封腔体1是一底面开口的空心圆柱体。移动部件2为带有一个底面的空心圆柱体，类似一个套子一般套在密封腔体1的端部外侧。
由于密封腔体1和移动部件2之间仅靠物理的组装无法结合紧密，为了保持密封状态，需要增加真空阻隔装置3。真空阻隔装置3安装在在移动部件2 的圆柱体侧壁的内表面和密封腔体1的圆柱体侧壁的外表面之间。
在本实施例中，真空阻隔装置3为4道柔性材料制成的O形圈，O形圈套并列在密封腔体1的端部外侧，再在O形圈外侧套上移动部件2。
4道O形圈形成3个腔体。在最靠近真空阻隔装置3的第一端的O形圈34 和O形圈32之间形成第一惰性气体隔离腔43。对第一惰性气体隔离腔43中填充惰性气体。惰性气体的气压大于大气压。惰性气体为N2。在紧邻第一惰性气体隔离腔43处，O形圈33和O形圈32之间形成第二惰性气体隔离腔42，对第二惰性气体隔离腔42填充惰性气体。惰性气体的气压大于大气压。惰性气体为 Ar。在最靠近真空阻隔装置3的第二端的O形圈31和O形圈32之间形成真空腔41。对真空腔41中进行抽真空处理。
实施例4：
图3是实施例3和实施例4的示意图。如图3所示，实施例4包括密封腔体1和封闭该密封腔体1的开口的移动部件2。其中密封腔体1是一底面开口的空心圆柱体。移动部件2为带有一个底面的空心圆柱体，类似一个套子一般套在密封腔体1的端部外侧。
由于密封腔体1和移动部件2之间仅靠物理的组装无法结合紧密，为了保持密封状态，需要增加真空阻隔装置3。真空阻隔装置3安装在移动部件2的圆柱体侧壁的内表面和密封腔体1的圆柱体侧壁的外表面之间。
在本实施例中，真空阻隔装置3为4道柔性材料制成的O形圈，O形圈套在密封腔体1的端部外侧，再在O形圈外侧套上移动部件2。
4道O形圈形成3个腔体。在最靠近真空阻隔装置3的第二端的O形圈31 和O形圈32之间形成第一真空腔41。对第一真空腔41进行抽真空处理。在紧邻第一真空腔41处，O形圈33和O形圈32之间形成第二真空腔42，对第二真空腔42进行抽真空处理。在最靠近真空阻隔装置3的第一端的O形圈34和O 形圈33之间形成惰性气体隔离腔43。对惰性气体隔离腔43中填充惰性气体，惰性气体为N2。
容易理解，实施例3和实施例4的真空度将优于实施例1.
还可以从实施例3和实施例4进行引申，增加多个惰性气体隔离腔和/或真空腔。个惰性气体隔离腔和/或真空腔数量越多，则密封效果越好，但是制作成本会上升。
本发明还公开了一种安装有如上所述的真空阻隔密封结构的真空提纯设备。
真空提纯设备包括密封腔体10和封闭该密封腔体10的开口的移动部件。密封腔体10为圆柱形的石英管。还包括第一移动部件11和第二移动部件12。第一移动部件11为带有一个底面的空心圆柱体状的密封部件。第一移动部件 11套在密封腔体10的端部外侧。第一移动部件11的底面设置有开口，开口之外安装有可闭合的第二移动部件12。第二移动部件12可以是一个可开关的阀门。在第一移动部件11的圆柱体侧壁内表面和密封腔体10的圆柱体侧壁外表面之间安装有第一真空阻隔装置13。在第一移动部件11的底面的外侧表面、开口周围环绕放置第二真空阻隔装置14。当第二移动部件12闭合时，第二移动部件12覆盖底面开口以及第二真空阻隔装置14。
在本实施例中，第一真空阻隔装置13和第二真空阻隔装置14中的柔性材料密封垫均为O形圈。
如图4所示，在图4中可以看出，第一真空阻隔装置13是由3道柔性材料制成的O形圈，O形圈套在密封腔体10的端部外侧，再在O形圈外侧套上第一移动部件11。
3道O形圈形成2个腔体。在最靠近真空阻隔装置13的第一端的O形圈131 和O形圈132之间形成惰性气体隔离腔。对惰性气体隔离腔中填充惰性气体。惰性气体的气压大于大气压。本实施例中惰性气体为N2。在最靠近真空阻隔装置3的第二端的O形圈133和O形圈132之间形成真空腔。对真空腔进行抽真空处理。
第二真空阻隔装置14的结构可参考上述实施例2，在图中不再详细示出。
第一真空阻隔装置和第二真空阻隔装置也可以如上述实施例3、实施例4 一般设置多个真空腔和/或惰性气体隔离腔，密封效果将更加显著。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种真空阻隔密封结构，其特征在于，包括密封腔体和封闭该密封腔体开口的移动部件；在所述密封腔体和所述移动部件之间安装有真空阻隔装置；所述真空阻隔装置的第一端靠近外界大气，第二端靠近密封腔体内部；所述真空阻隔装置包括N道柔性材料密封垫；N≥3；N道柔性材料密封垫形成N-1个腔体；在最靠近所述真空阻隔装置的第一端的两个柔性材料密封垫之间形成惰性气体隔离腔；对所述惰性气体隔离腔中填充惰性气体；所述惰性气体的气压大于大气压；在最靠近所述真空阻隔装置的第二端的两个柔性材料密封垫之间形成真空腔；对所述真空腔进行抽真空处理。
2.如权利要求1所述的真空阻隔密封结构，其特征在于，当N＞3时，将所述真空腔和所述惰性气体隔离腔之间的腔体作为真空腔和/或惰性气体隔离腔。
3.如权利要求1所述的真空阻隔密封结构，其特征在于，所述密封腔体为底面开口的空心圆柱体；所述移动部件为带有一个底面的空心圆柱体；所述移动部件套在所述密封腔体端部外侧；在所述移动部件的圆柱体内表面和所述密封腔体的圆柱体外表面之间安装有真空阻隔装置；所述真空阻隔装置为柔性材料制成的O形圈。
4.如权利要求1所述的真空阻隔密封结构，其特征在于，所述密封腔体为底面开口的空心圆柱体；在底面开口处的外表面周围环绕放置真空阻隔装置；所述移动部件覆盖所述底面开口以及真空阻隔装置；所述真空阻隔装置为柔性材料制成的O形圈。
5.如权利要求1所述的真空阻隔密封结构，其特征在于，所述抽真空处理的真空度为小于10-12torr。
6.如权利要求1所述的真空阻隔密封结构，其特征在于，所述惰性气体为N2和/或Ar。
7.一种安装有权利要求1所述的真空阻隔密封结构的真空提纯设备，其特征在于：所述密封腔体为圆柱形管；还包括第一移动部件和第二移动部件；所述第一移动部件为带有一个底面的空心圆柱体状的密封部件；所述第一移动部件套在密封腔体的端部外侧；所述第一移动部件的底面设置有开口，开口之外安装有可闭合的第二移动部件；在所述第一移动部件的圆柱体侧壁内表面和所述密封腔体的圆柱体侧壁外表面之间安装有第一真空阻隔装置；在所述第一移动部件的底面开口处的外表面周围环绕放置第二真空阻隔装置；当所述第二移动部件闭合时，所述第二移动部件覆盖所述底面开口以及第二真空阻隔装置。
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