CN108869911B - 一种用于超高真空系统的玻璃管密封结构及密封方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种用于超高真空系统的玻璃管密封结构及密封方法，上密封法兰和下密封法兰均包括呈圆盘状的法兰本体；下密封法兰的法兰本体的中心处开设有第一锥形孔和第一通孔，下密封法兰的法兰本体的上端面连接有凸出圆环台阶；铟丝密封环放置在凸出圆环台阶内；上密封法兰的法兰本体的中心处开设有第二通孔，上密封法兰的法兰本体的下端面设置有第一空心圆柱连接部，该第一空心圆柱连接部中心处开设有第三通孔和第二锥形孔；上密封法兰和下密封法兰通过紧固件进行连接后，第一空心圆柱连接部下部位于凸出圆环台阶内，第二锥形孔的大孔端与第一锥形孔的大孔端对接连接。本申请结构简单，使用方便，密封效果好，尤其适用于超高真空系统中。
Description
技术领域
本发明涉及密封结构，具体地讲，涉及一种用于超高真空系统的玻璃管密封结构及密封方法。
背景技术
对于超高真空系统（气压低于10-6Pa），常规的橡胶圈密封已不适用，因为无论何种橡胶圈密封都会有气体渗漏，而这些气体渗漏在超高真空系统中是不能接受的。所以，一般超高真空系统都是采用金属密封方法来确保漏率足够小，从而达到所需要的压强。
常规的超高真空系统中都有大量的玻璃器件，一般来说，玻璃和金属的超高真空密封通常采用玻璃和金属的钎焊工艺，即通过可伐合金过渡，将玻璃和金属法兰焊接在一起。例如将平面玻璃和平面法兰焊接，形成一个观察窗，或者将玻璃管道和平面法兰焊接在一起，形成一个管道。但是在一些特殊的用途时，玻璃无法和金属焊接的时候，需要将玻璃和金属法兰直接压接密封，目前最常用的是玻璃平面和金属平面利用铟丝作为密封材料的压接密封方法，而玻璃管道侧壁和金属法兰利用铟丝压接密封的方法还没有实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、密封性能好的用于超高真空系统的玻璃管密封结构及密封方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：包括上密封法兰、下密封法兰和铟丝密封环；所述上密封法兰和下密封法兰均包括呈圆盘状的法兰本体；所述下密封法兰的法兰本体的中心处开设有第一锥形孔和第一通孔，下密封法兰的法兰本体的上端面连接有凸出圆环台阶；所述第一锥形孔的小孔端与第一通孔对接，其大孔端与凸出圆环台阶对接；所述铟丝密封环放置在凸出圆环台阶内；所述上密封法兰的法兰本体的中心处开设有第二通孔，上密封法兰的法兰本体的下端面设置有第一空心圆柱连接部，该第一空心圆柱连接部的内孔从上至下依次为第三通孔和第二锥形孔；第二通孔与第三通孔对接，且孔径相同，第三通孔与第二锥形孔的小孔端对接；所述上密封法兰和下密封法兰通过紧固件进行连接后，第一空心圆柱连接部下部位于凸出圆环台阶内，第二锥形孔的大孔端与第一锥形孔的大孔端对接连接。
作为优选，本发明所述第一锥形孔与第二锥形孔的锥度相同。
作为优选，本发明所述第一通孔与第二通孔的孔径相同。
作为优选，本发明所述凸出圆环台阶的内径略大于第一空心圆柱连接部的外径，其差值小于10um。
作为优选，本发明所述下密封法兰的下端面设置有第二空心圆柱连接部。
作为优选，本发明所述铟丝密封环的横截面呈方形或椭圆形。
作为优选，本发明所述紧固件选用螺钉，数量不少于六个，沿周向均匀分布，将上密封法兰和下密封法兰进行紧固。
为解决上述技术问题，本发明还提供另一技术方案：一种用于超高真空系统的玻璃管密封结构的密封方法，包括以下步骤：
步骤一：将铟丝密封环放置在凸出圆环台阶内；
步骤二：玻璃管的一端依次穿过铟丝密封环、下密封法兰的第一锥形孔和第一通孔；
步骤三：将上密封法兰以第一空心圆柱连接部朝向下密封法兰的姿态套设在玻璃管上；
步骤四：旋紧紧固件，使上密封法兰和下密封法兰紧固在一起，直至，第一空心圆柱连接部下部位于凸出圆环台阶内，第二锥形孔的大孔端与第一锥形孔的大孔端对接连接，此时，铟丝密封环受挤压变形，填满第一锥形孔、第二锥形孔与玻璃管外壁形成的填充区域内，完成密封。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，使用方便，密封效果好，尤其适用于超高真空系统中。
附图说明
图1是本发明实施例中上密封法兰的剖视结构示意图。
图2是本发明实施例中下密封法兰的剖视结构示意图。
图3是本发明实施例的主视结构示意图（横截面为方形的铟丝密封环）。
图4是本发明实施例的另一主视结构示意图（横截面为椭圆形的铟丝密封环）。
图5是本发明实施例中上密封法兰和下密封法兰紧固在一起的结构示意图。
附图标记说明：上密封法兰1、第二通孔1-1、第一空心圆柱连接部1-2、第三通孔1-3、第二锥形孔1-4、下密封法兰2、第一锥形孔2-1、第一通孔2-2、凸出圆环台阶2-3、第二空心圆柱连接部2-4、铟丝密封环3、玻璃管4、紧固件5。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1至图3。
本实施例一种用于超高真空系统的玻璃管密封结构，包括上密封法兰1、下密封法兰2和铟丝密封环3。上密封法兰1和下密封法兰2均包括呈圆盘状的法兰本体。
上密封法兰1的法兰本体的中心处开设有第二通孔1-1，上密封法兰1的法兰本体的下端面设置有第一空心圆柱连接部1-2，该第一空心圆柱连接部1-2的内孔从上至下依次为第三通孔1-3和第二锥形孔1-4。第二通孔1-1与第三通孔1-3对接，且孔径相同，第三通孔1-3与第二锥形孔1-4的小孔端对接。
下密封法兰2的法兰本体的中心处开设有第一锥形孔2-1和第一通孔2-2，下密封法兰2的法兰本体的上端面连接有凸出圆环台阶2-3。第一锥形孔2-1的小孔端与第一通孔2-2对接，其大孔端与凸出圆环台阶2-3对接。
铟丝密封环3放置在凸出圆环台阶2-3内。
上密封法兰1和下密封法兰2通过紧固件5进行连接后，第一空心圆柱连接部1-2下部位于凸出圆环台阶2-3内，第二锥形孔1-4的大孔端与第一锥形孔2-1的大孔端对接连接，此时铟丝密封环3受挤压变形，填满第一锥形孔2-1、第二锥形孔1-4与玻璃管4外壁形成的填充空间内，两个锥形孔的设置给铟丝密封环3受挤压变形后向两侧延伸提供了空间，保证了密封效果。
第一锥形孔2-1与第二锥形孔1-4的锥度相同。参见图2，第一锥形孔2-1的横截面剖视图中，其左侧斜面与水平面之间的夹角a的范围为45°~60°。
第一通孔2-2与第二通孔1-1的孔径相同，均与玻璃管4的直径相匹配。
凸出圆环台阶2-3的内径略大于第一空心圆柱连接部1-2的外径，其差值小于10um，两者之间存在较小的孔径差，方便将上密封法兰1紧固在下密封法兰2上。
下密封法兰2的下端面设置有第二空心圆柱连接部2-4，该第二空心圆柱连接部2-4用于连接其他部件，从而实现将玻璃管4密封连接在该部件上。
铟丝密封环3的横截面呈方形或椭圆形。紧固件5选用螺钉，数量不少于六个，具体数量根据法兰大小情况而定，沿周向均匀分布，将上密封法兰1和下密封法兰2进行紧固。
本实施例中，用于超高真空系统的玻璃管密封结构的密封方法，包括以下步骤：
步骤一：将铟丝密封环3放置在凸出圆环台阶2-3内；
步骤二：玻璃管4的一端依次穿过铟丝密封环3、下密封法兰2的第一锥形孔2-1和第一通孔2-2；
步骤三：将上密封法兰1以第一空心圆柱连接部1-2朝向下密封法兰2的姿态套设在玻璃管4上；
步骤四：旋紧紧固件5，按照图中下压方向，使上密封法兰1和下密封法兰2紧固在一起，直至，第一空心圆柱连接部1-2下部位于凸出圆环台阶2-3内，第二锥形孔1-4的大孔端与第一锥形孔2-1的大孔端对接连接，此时，铟丝密封环3受挤压变形，填满第一锥形孔2-1、第二锥形孔1-4与玻璃管4外壁形成的填充区域内，完成密封。
本实施例中，铟丝密封环的尺寸规格根据玻璃管的的尺寸而定，具体选用原则通过利用现有技术中的仿真软件分析而得，因此，避免因铟丝密封环的尺寸规格选用不当而挤破玻璃管的情况。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：包括上密封法兰、下密封法兰和铟丝密封环；所述上密封法兰和下密封法兰均包括呈圆盘状的法兰本体；所述下密封法兰的法兰本体的中心处开设有第一锥形孔和第一通孔，下密封法兰的法兰本体的上端面连接有凸出圆环台阶；所述第一锥形孔的小孔端与第一通孔对接，其大孔端与凸出圆环台阶对接；所述铟丝密封环放置在凸出圆环台阶内；所述上密封法兰的法兰本体的中心处开设有第二通孔，上密封法兰的法兰本体的下端面设置有第一空心圆柱连接部，该第一空心圆柱连接部的内孔从上至下依次为第三通孔和第二锥形孔；第二通孔与第三通孔对接，且孔径相同，第三通孔与第二锥形孔的小孔端对接；所述上密封法兰和下密封法兰通过紧固件进行连接后，第一空心圆柱连接部下部位于凸出圆环台阶内，第二锥形孔的大孔端与第一锥形孔的大孔端对接连接。
2.根据权利要求1所述的用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：所述第一锥形孔与第二锥形孔的锥度相同。
3.根据权利要求1所述的用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：所述第一通孔与第二通孔的孔径相同。
4.根据权利要求1所述的用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：所述凸出圆环台阶的内径略大于第一空心圆柱连接部的外径，其差值小于10um。
5.根据权利要求1所述的用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：所述下密封法兰的下端面设置有第二空心圆柱连接部。
6.根据权利要求1所述的用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：所述铟丝密封环的横截面呈方形或椭圆形。
7.根据权利要求1所述的用于超高真空系统的玻璃管密封结构，其特征在于：所述紧固件选用螺钉，数量不少于六个，沿周向均匀分布，将上密封法兰和下密封法兰进行紧固。
8.一种如权利要求1-7任一权利要求所述的用于超高真空系统的玻璃管密封结构的密封方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将铟丝密封环放置在凸出圆环台阶内；
步骤二：玻璃管的一端依次穿过铟丝密封环、下密封法兰的第一锥形孔和第一通孔；
步骤三：将上密封法兰以第一空心圆柱连接部朝向下密封法兰的姿态套设在玻璃管上；
步骤四：旋紧紧固件，使上密封法兰和下密封法兰紧固在一起，直至，第一空心圆柱连接部下部位于凸出圆环台阶内，第二锥形孔的大孔端与第一锥形孔的大孔端对接连接，此时，铟丝密封环受挤压变形，填满第一锥形孔、第二锥形孔与玻璃管外壁形成的填充区域内，完成密封。
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