CN116066628A - 一种具有动密封机构的抽真空装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁体抽真空技术领域，尤其涉及一种具有动密封机构的抽真空装置，包括壳体，壳体的内部设有密封活塞和往复轴，壳体下端设有通孔，密封活塞可拆卸的安装在往复轴上端，往复轴下端贯穿通孔并延伸至壳体外部；还包括设置在往复轴外侧的波纹管；波纹管上端固定在往复轴上，波纹管上端与往复轴间密封连接；波纹管下端固定在壳体上，波纹管下端边缘均位于通孔的周侧，波纹管的下端与壳体间密封连接。该具有动密封机构的抽真空装置，抽真空时利用波纹管将真空腔室和外部环境进行隔离，使得密封性好，不漏气；即使往复轴在壳体内活动，通孔处也不会对真空度造成破坏，尤其适用于真空度要求较高的真空容器的抽真空，且结构简单，适于实用。

Description

一种具有动密封机构的抽真空装置

技术领域

本发明涉及磁体抽真空技术领域，尤其涉及一种具有动密封机构的抽真空装置。

背景技术

目前，高真空容器已广泛的应用于各行各业，特别是在超导磁体领域，其真空度的高低及密封性更是直接决定了超导磁体的使用寿命。

现有技术中，应用在超导磁体上容器为高真空容器，高真空容器本身会漏放气，因此其原始的真空度越高，超导磁体的寿命越长，磁体漏热越小。对于高真空容器来说，在其抽真空的过程中，真空抽口是其非常重要的部件之一，因此，对高真空容器上真空抽口的密封性有着非常高的要求。

在公开号CN 212643586U、名称为一种用于高真空容器抽口的封堵装置的中国发明专利公开了一种抽真空用的封堵装置，该装置在抽真空过程中，定位密封组件处设置有密封圈进行密封。由于抽真空过程中，连接杆会在连接筒内运动，运动过程中密封圈与连接杆接触的部门，存在密封不严、漏气的问题，影响高真空容器的真空度。

发明内容

本发明拟解决的技术问题是针对以上不足，提供一种具有动密封机构的抽真空装置，抽真空时利用波纹管将真空腔室和外部环境进行隔离，不会对真空腔室内的真空度造成破坏，且结构简单，适于实用，尤其适用于真空度要求较高的高真空容器的抽真空。

为解决以上问题，本发明采用的技术方案如下：

一种具有动密封机构的抽真空装置，包括壳体，所述壳体的内部设有密封活塞和往复轴，壳体的下端设有通孔，密封活塞可拆卸的安装在往复轴的上端，往复轴的下端贯穿通孔并延伸至壳体的外部；还包括设置在往复轴外侧的波纹管；波纹管的上端固定在往复轴上，波纹管的上端与往复轴间密封连接；波纹管的下端固定在壳体上，波纹管的下端边缘均位于通孔的周侧，波纹管的下端与壳体间密封连接。

作为一种改进，所述波纹管的上端设有上法兰，往复轴上设有固定法兰，上法兰通过连接件与固定法兰固定连接；上法兰与固定法兰间设有第一密封圈。

作为一种改进，所述波纹管的下端设有下法兰，下法兰通过连接件与壳体的底部固定连接；下法兰与壳体的底部间设有第二密封圈。

作为一种改进，还包括限位块，限位块可拆卸的安装在往复轴的下部，限位块位于壳体的下方，限位块用于抽真空时对往复轴的定位。

作为一种改进，所述密封活塞包括连接在一起的法兰盘和圆柱状的塞体，塞体与真空抽口的内径相适配，法兰盘的外径大于真空抽口的内径。

作为一种改进，所述塞体的外圆周上设有环形的第三凹槽，第三凹槽内安装有第三密封圈；法兰盘上靠近的塞体的端面上设有环形的第四凹槽，第四凹槽内安装有第四密封圈。

作为一种改进，所述壳体的底部设有凸出的加强部，通孔贯穿所述加强部；加强部的内径上安装有与往复轴相适配的轴套，往复轴贯穿所述轴套。

作为一种改进，所述加强部的下端上安装有固定套，固定套从下端将轴套限定在加强部上。

作为一种改进，所述壳体的中部设有外接抽口。

作为一种改进，所述壳体的上端设有连接法兰。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

1、该设计中利用具有伸缩性金属波纹管将其内部与外部的空间进行有效隔离、不互通；即将外界空间和真空区域完全隔开。因此，使用该具有动密封机构的抽真空装置对高真空容器的真空腔室抽真空时，往复轴在壳体内向上或向下运动，波纹管内部空间的空气不会进入到真空腔室内。相对普通的真空动密封结构，该结构是一种全新的动密封结构方式，具有更稳定可靠的动密封效果；尤其适用于真空设备或者密封空间的抽真空工艺；

2、由于本申请的密封活塞包括塞体和法兰盘，在塞体与真空抽口的内孔径间、法兰盘的端面与真空抽口的外端面间均形成密封面，增大接触面积，提高密封性；不容易漏气，更有利于保持高真空容器的真空腔室的真空度；

3、由于加强部的内径上安装有与往复轴相适配的轴套，往复轴贯穿轴套，往复轴在壳体内向上或向下运动时，固定套对往复轴具有导向作用。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明一种具有动密封机构的抽真空装置的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图；

图4为图1中往复轴的结构示意图；

图5为图1中壳体的结构示意图；

图6为本发明的使用状态参考图；

图7为图6中限位块的结构示意图；

其中：1-壳体，2-往复轴，3-密封活塞，4-通孔，5-波纹管，6-上法兰，7-固定法兰，8-第一密封圈，9-第一凹槽，10-卡钳螺钉组件，11-下法兰，12-第二密封圈，13-第二凹槽，14-限位块，15-限位孔，16-连接部，17-塞体，18-法兰盘，19-第三凹槽，20-第三密封圈，21-第四凹槽，22-第四密封圈，23-加强部，24-轴套，25-外接抽口，26-连接法兰，27-第五密封圈，28-固定套，29-真空抽口。

具体实施方式

为了便于说明而不是用于限制，将图1中的上方定义为上，与之相对的一侧定义为下。

实施例

现有技术中，高真空容器上都设有真空腔室，真空腔室上设有抽真空用的真空抽口29。真空腔室内的真空度越高，高真空容器的漏热越小、保温性能越好。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7共同所示，一种具有动密封机构的抽真空装置，包括壳体1，壳体1的中部设有外接抽口25。壳体1的内部设有与高真空容器的真空抽口29相适配的密封活塞3和能在壳体1内上下运动的往复轴2。壳体1的下端设有通孔4，密封活塞3可拆卸的安装在往复轴2的上端。密封活塞3包括连接在一起的法兰盘18和圆柱状的塞体17，塞体17与真空抽口29的内径相适配，法兰盘18的外径大于真空抽口29的内径。塞体17的外圆周上设有环形的第三凹槽19，第三凹槽19内安装有第三密封圈20。优选的，第三凹槽19和第三密封圈20的数量均为两个，两个第三凹槽19上、下间隔设置，每个第三凹槽19内均安装有第三密封圈20。法兰盘18上靠近塞体17的端面与真空抽口29的下端面相接触，法兰盘18上靠近塞体17的端面上设有环形的第四凹槽21，第四凹槽21内安装有第四密封圈22。高真空容器的真空腔室抽真空后，将塞体17安装在真空抽口29中，在外界大气压力的作用下，将塞体17压紧在真空抽口29中，塞体17能对真空抽口29进行封堵。由于本申请的密封活塞3包括塞体17和法兰盘18，在塞体17与真空抽口29的内孔径间、法兰盘18的端面与真空抽口29的外端面间均形成密封面，增大接触面积，提高密封性；不容易漏气，更有利于保持高真空容器的真空腔室的真空度。

往复轴2的下端贯穿通孔4并延伸至壳体1的外部。往复轴2的上端设有连接部16，连接部16上加工有螺纹，密封活塞3上设有螺孔，往复轴2的上端通过连接部16的螺纹可拆卸的安装在密封活塞3上。壳体1的上端设有连接法兰26。使用时，能将连接法兰26通过快拆真空卡箍或连接件固定在真空抽口29上，连接法兰26与真空抽口29间设有第五密封圈27。本实施例中优选使用快拆真空卡箍进行连接。

壳体1的底部设有向下凸出的加强部23，通孔4贯穿加强部23。加强部23的内径上安装有与往复轴2相适配的轴套24，往复轴2贯穿轴套24。加强部23的下端安装有固定套28，固定套28从下端将轴套24限定在加强部23上。具体的，如图3所示，固定套28为上端开口的筒状结构，固定套28上加工有内螺纹，加强部23上加工有外螺纹，固定套28通过螺纹连接可拆卸的安装在加强部23上。固定套28的下端设有挡板，往复轴2贯穿该挡板，固定套28的挡板从下端将轴套24限定在加强部23上。往复轴2在壳体1内向上或向下运动时，固定套28对往复轴2具有导向作用。

如图1、图2和图3共同所示，该具有动密封机构的抽真空装置还包括设置在往复轴2外侧的波纹管5。波纹管5的上端固定在往复轴2上，波纹管5的上端与往复轴2间密封连接。波纹管5的下端固定在壳体1上，波纹管5的下端边缘均位于通孔4的周侧，波纹管5的下端与壳体1间密封连接。现有技术中波纹管5的压缩量能压缩至原长的百分之三十。当往复轴2在壳体1内向上或向下运动时，往复轴2将带动波纹管5的上端向上或向下移动，波纹管5的长度发生变化。波纹管5将其内部与外部的空间进行有效隔离、不互通。因此，使用该具有动密封机构的抽真空装置对高真空容器的真空腔室抽真空时，往复轴2在壳体1内向上或向下运动时，波纹管5内部空间的空气不会进入到真空腔室内。上述结构设计，使得该具有动密封机构的抽真空装置的密封性好，更加实用。

具体的，如图1、图2和图3共同所示，波纹管5的上端设有上法兰6，往复轴2的上部设有固定法兰7，上法兰6通过连接件与固定法兰7固定连接；上法兰6与固定法兰7间设有第一密封圈8。本实施例中优选的，上法兰6的端面设有与第一密封圈8相适配的环形的第一凹槽9，第一密封圈8安装在第一凹槽9内。第一密封圈8和第一凹槽9的数量均为两个，两个第一密封圈8呈上、下间隔设置。上法兰6与固定法兰7通过卡钳螺钉组件10固定连接。卡钳螺钉组件10是现有技术中常用的真空法兰连接件，能采自市售，这里不再赘述。

波纹管5的下端设有下法兰11，下法兰11通过连接件与壳体1的底部固定连接；下法兰11与壳体1的底部间设有第二密封圈12。本实施例中优选的，下法兰11的端面设有与第二密封圈12相适配的环形的第二凹槽13，第二密封圈12安装在第二凹槽13内。第二密封圈12和第二凹槽13的数量均为两个。下法兰11与壳体1的底部通过螺栓固定连接。

该抽真空装置的真空动密封结构采用可伸缩金属波纹管加橡胶密封圈的结构，构成一种隔绝空气的空间，该工装是一种新的动密封抽真空机构。该动密封结构的密封圈不再位于往复运动的往复轴2和轴套24结合处，而是利用具有伸缩性金属波纹管，将往复轴2和真空区域完全隔开的方式。相对普通的真空动密封结构，该结构是一种全新的动密封结构方式，具有更稳定可靠的动密封效果。

由于波纹管5的两端分别可拆卸的安载在往复轴2、壳体1的底部间，当波纹管5损坏时，能方便更换或维护波纹管5。

如图7所示，该具有动密封机构的抽真空装置还包括限位块14，限位块14可拆卸的安装在往复轴2的下部，限位块14位于壳体1的下方，限位块14用于抽真空时对往复轴2的定位。限位块14为长条状结构，限位块14是横断面为槽型，限位块14设置套装在往复轴2的外侧。本实施例中优先的，限位块14和往复轴2上均设有限位孔15，限位孔15内安装连接件，连接件为螺栓。抽真空时，限位块14能将往复轴2上端安装的密封活塞3限定在外接抽口25的下方，使得从高真空容器的真空腔体中抽出的气体无需经过密封活塞3，直接由外接抽口25抽走，能有效防止气体中的尘埃等污染密封活塞3，进而使得抽真空过程中密封活塞3保持整洁。

该具有动密封机构的抽真空装置用于对高真空容器的真空腔体进行抽真空。真空腔体上都设有真空抽口29。高真空容器的真空腔体第一次抽真空时，首先，如图6所示，将抽真空装置的连接法兰26固定到真空抽口29上。然后操作者手动拖动往复轴2的下端并使得往复轴2带动密封活塞3一起向下运动，使得密封活塞3位于外接抽口25的下方。此时，将限位块14套装在往复轴2下端的外侧，并使用连接件螺栓将限位块14固定在往复轴2上，对往复轴2进行轴向限位。这时，具有动密封机构的抽真空装置就安装好了。将真空泵连接外接抽口25，并开启真空泵通过对抽真空装置对高真空容器的真空腔体进行抽真空。

当真空腔体的真空度达到要求后，抽真空结束，关闭真空泵。如图1所示，将往复轴2下端的限位块14拆除。手动推动往复轴2，将往复轴2上端的密封活塞3安装到真空抽口29上，使用密封活塞3对真空抽口29进行封堵。然后，将真空泵与外接抽口25、以及连接法兰26与真空抽口29进行分离。此时借助外界的大气压力于真空腔体间的压力差，将密封活塞3压在真空抽口29内，对真空抽口29进行封堵。然后同时转动该具有动密封机构的抽真空装置的壳体1和往复轴2，使得往复轴2相对密封活塞3转动，将往复轴2与密封活塞3进行分离，将抽真空装置中除密封活塞3以外的部件拿走。

高真空容器的真空腔体内真空度通常需要经过几次抽真空，才能稳定的达到真空度的要求。因此，当高真空容器的真空腔体再次需要抽真空时，首先将第一次抽真空后拆卸的零部件安装在真空抽口29上。具体的，同时转动壳体1和往复轴2，使得往复轴2相对密封活塞3转动，将往复轴2与密封活塞3进行固定。然后将真空泵与外接抽口25、以及连接法兰26与真空抽口29进行固定。打开真空泵进行预抽真空，使得密封活塞3两端的压力差减小，然后手动将操作者手动拖动往复轴2的下端并使得往复轴2带动密封活塞3一起向下运动，使得密封活塞3位于外接抽口25的下方。并将限位块14套装在往复轴2下端的外侧，并使用连接件螺栓将限位块14固定在往复轴2上，对往复轴2进行轴向限位。这时，具有动密封机构的抽真空装置就安装好了；可以对高真空容器的真空腔体进行抽真空。抽真空结束后的，密封活塞3对真空抽口29的风度过程，同第一次抽真空相同。

综上所述，本发明的具有动密封机构的抽真空装置，抽真空时利用波纹管将真空腔室和外部环境进行隔离，使得密封性好，不漏气；即使往复轴2在壳体1内活动，通孔4处也不会对真空度造成破坏，尤其适用于真空度要求较高的高真空容器的抽真空，且结构简单，适于实用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有动密封机构的抽真空装置，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）的内部设有密封活塞（3）和往复轴（2），壳体（1）的下端设有通孔（4），密封活塞（3）可拆卸的安装在往复轴（2）的上端，往复轴（2）的下端贯穿通孔（4）并延伸至壳体（1）的外部；

还包括设置在往复轴（2）外侧的波纹管（5）；波纹管（5）的上端固定在往复轴（2）上，波纹管（5）的上端与往复轴（2）间密封连接；波纹管（5）的下端固定在壳体（1）上，波纹管（5）的下端边缘均位于通孔（4）的周侧，波纹管（5）的下端与壳体（1）间密封连接。

2.如权利要求1所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述波纹管（5）的上端设有上法兰（6），往复轴（2）上设有固定法兰（7），上法兰（6）通过连接件与固定法兰（7）固定连接；上法兰（6）与固定法兰（7）间设有第一密封圈（8）。

3.如权利要求2所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述波纹管（5）的下端设有下法兰（11），下法兰（11）通过连接件与壳体（1）的底部固定连接；下法兰（11）与壳体（1）的底部间设有第二密封圈（12）。

4.如权利要求3所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：还包括限位块（14），限位块（14）可拆卸的安装在往复轴（2）的下部，限位块（14）位于壳体（1）的下方，限位块（14）用于抽真空时对往复轴（2）的定位。

5.如权利要求1所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述密封活塞（3）包括连接在一起的法兰盘（18）和圆柱状的塞体（17），塞体（17）与真空抽口的内径相适配，法兰盘（18）的外径大于真空抽口的内径。

6.如权利要求5所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述塞体（17）的外圆周上设有环形的第三凹槽（19），第三凹槽（19）内安装有第三密封圈（20）；法兰盘（18）上靠近塞体（17）的端面上设有环形的第四凹槽（21），第四凹槽（21）内安装有第四密封圈（22）。

7.如权利要求1所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述壳体（1）的底部设有凸出的加强部（23），通孔（4）贯穿所述加强部（23）；加强部（23）的内径上安装有与往复轴（2）相适配的轴套（24），往复轴（2）贯穿所述轴套（24）。

8.如权利要求7所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述加强部（23）的下端上安装有固定套（28），固定套（28）从下端将轴套（24）限定在加强部（23）上。

9.如权利要求1所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述壳体（1）的中部设有外接抽口（25）。

10.如权利要求1所述的具有动密封机构的抽真空装置，其特征在于：所述壳体（1）的上端设有连接法兰（26）。

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