一种超薄钛膜的真空密封装置的制作方法

本发明属于真空密封，尤其设计一种超薄钛膜的真空密封装置。

背景技术：

1、加速器中产生的束流处于真空状态下，当需要用其照射大气环境中的样品时，经常需要用钛膜将真空隔离，而束流在通过钛膜时会发生损失，因此钛膜通常越薄越好。

2、设计超薄钛膜真空密封装置的难点在于：如何解决密封圈的径向错动带来的问题。以前用的钛膜相对比较厚，刚性好，所以用过去的或通用的弹性密封圈结构可以实现真空密封，但现在需要使用特别薄的钛膜来实现真空密封，特别薄的钛膜的强度比较差，继续沿用以前的结构就总是在超薄钛膜中心位置出现褶皱，出现褶皱的原因是：现有技术仅仅用压紧法兰最外圈的一圈螺钉压紧其相对而设的大法兰上的密封圈，大法兰密封圈附近布设超薄钛膜，当密封圈由圆形压成扁状的过程肯定会产生径向的错动，因此钛膜在密封圈附近产生褶皱，当出现褶皱时再抽真空，钛膜在大气的压力下就容易破裂。为了解决钛膜褶皱问题，现有技术采取在大法兰上直接焊接超薄钛膜而省去密封圈和压紧法兰，省去了密封圈与钛膜的接触就从根本上解决了产生褶皱的问题。但采用焊接的结构，其成本较高，加工工期较长。

3、总之，超薄钛膜真空密封装置的设计难点在于：或者由于超薄钛膜机械强度差产生褶皱无法使用，或者采用焊接方法，成本较高，加工工期较长。

4、本发明的技术实现要素：

5、本发明针对现有技术存在的问题，提出一种超薄钛膜的真空密封装置，第一目的在于解决采用常规方法的真空密封，因为超薄钛膜机械强度差容易产生褶皱无法使用的问题；第二目的在于解决采用焊接方法的真空密封使得成本较高，加工工期较长的问题。

6、本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：

7、一种超薄钛膜的真空密封装置，该真空密封装置沿束流射入方向顺序设有：大法兰(1)、以及压紧法兰(3)；大法兰(1)的外端面用于连接束流管道(11)，大法兰(1)的内端面用于安装压紧密封圈(4)和超薄钛膜(2)；压紧法兰(3)用于将大法兰(1)上的压紧密封圈(4)和超薄钛膜(2)压紧和密封；其特点是：

8、在压紧法兰(3)与压紧密封圈(4)相对的一面嵌入一个压紧环(7)，该压紧环(7)布设在压紧法兰(3)的环形压紧槽(3-1)内，该环形压紧槽(3-1)靠近中心处设有一个第一环形压紧凸台(3-2)，该第一环形压紧凸台(3-2)高出环形压紧环(7)上的其它面，在拧紧压紧法兰(3)时，第一环形压紧凸台(3-2)首先压住超薄钛膜(2)靠近中心的位置，再用压紧环(7)将压紧密封圈(4)压紧。

9、进一步地，所述大法兰(1)的内端面用于安装压紧密封圈(4)和超薄钛膜(2)，具体为：该大法兰(1)的内端面上设有靠近大半径处的第一环形凹槽和靠近小半径处的第二环形凹槽，第一环形凹槽用于布设超薄钛膜(2)，第二环形凹槽用于布设压紧密封圈(4)；超薄钛膜(2)布设在压紧密封圈(4)的上面；压紧密封圈(4)的直径近似等于第一环形凹槽的槽深加上第二环形凹槽的槽深。

10、进一步地，所述在压紧法兰(3)与压紧密封圈(4)相对的一面嵌入一个压紧环(7)，具体为：在压紧法兰(3)的内端面上设有一个环形压紧槽(3-1)、以及嵌入在环形压紧槽(3-1)内的压紧环(7)；环形压紧槽(3-1)内径和外径的高度不同，内径的高度大于外径的高度、外径的高度又大于压紧法兰(3)最外圈螺纹孔的高度；压紧法兰(3)内端面上与环形压紧槽(3-1)内径等高度的平面形成第一环形压紧凸台(3-2)；压紧法兰(3)内端面上与压紧槽(3-1)外径等高度的平面形成第二环形压紧凸台(3-6)；该第一环形压紧凸台(3-2)用于将超薄钛膜(2)靠近中心的位置压住。

11、进一步地，所述用压紧环(7)将压紧密封圈(4)压紧，具体为：压紧法兰(3)上压紧环(7)的径向位置与大法兰(1)上压紧密封圈(4)的径向位置相匹配，从而用压紧环(7)将压紧密封圈(4)压紧。

12、进一步地，所述第一环形压紧凸台(3-2)用于将超薄钛膜(2)靠近中心的位置压住，该靠近中心的位置即是超薄钛膜(2)位于压紧密封圈(4)内侧的中心区位置。

13、进一步地，压紧法兰(3)的外端面设有顶紧螺钉(8)、拉紧螺钉(9)、以及压紧法兰螺钉(5)；拉紧螺钉(9)用于固定压紧环(7)，顶紧螺钉(8)用于在拉紧螺钉(9)被拆卸下来以后将压紧环(7)压住压紧密封圈(4)；压紧法兰螺钉(5)用于将压紧法兰(3)和大法兰(1)固定。

14、进一步地，所述大法兰(1)内端面上第一环形凹槽的外径为91mm、深度为1mm；所述嵌入在第一环形凹槽内的钛膜(7)的直径为90mm、钛膜的厚度为0.02mm；所述大法兰(1)内端面上第二环形凹槽的宽度为7mm、外径为84mm、内径为70mm。

15、进一步地，所述第一环形压紧凸台(3-2)高于第二环形压紧凸台(3-6)0.6mm，第二环形压紧凸台(3-6)高出压紧法兰螺钉(5)平面0.7mm；所述第一环形压紧凸台(3-2)的外径为86mm，所述第二环形压紧凸台(3-6)的外径为90mm。

16、进一步地，所述环形压紧槽(3-1)的宽度为9mm，内径为68mm、外径为86mm，

17、进一步地，所述第一环形压紧凸台(3-2)的宽度为4mm；所述第二环形压紧凸台(3-6)的宽度为2mm。

18、本发明的优点效果

19、1、本发明通过在传统的压紧法兰3上增加了一个环形压紧槽3-1和压紧环7，首先用压紧槽3-1的第一环形压紧凸台3-2将超薄钛膜2靠近中心的位置压住，防止超薄钛膜2靠近中心位置的部分随着压紧密封圈4的径向移动而移动，再用压紧环7将压紧密封圈4压住，通过第一环形压紧凸台3-2的高度足够压住超薄钛膜的中心部位、以及进一步再通过压紧环7压紧密封圈4，有效地解决了超薄钛膜机械强度差，并把发生褶皱的范围有效地控制在第一环形压紧凸台3-2与压紧密封圈4内径之间，从而避免了在大法兰上焊接超薄钛膜，使得成本较高，加工工期较长的问题。

20、2、本发明将压紧环7的固定阶段和释放阶段巧妙结合，解决了先固定超薄钛膜2中心位置、再将其周边压紧密封圈4压扁的难题。利用拉紧螺钉9先将压紧环7固定，这样做的目的是大法兰和压紧法兰固定时，第一环形压紧凸台(3-2)能够将密封圈上面的超薄钛膜压住，此时压紧环7由于被固定不能压到压紧密封圈4，密封圈4不会在这一阶段产生变形；当需要用压紧环7将压紧密封圈4压扁时，再拆卸拉紧螺钉9，将压紧环7释放，从而让压紧环7自然垂落到压紧密封圈4上进而用压紧环7将压紧密封圈压扁。

技术实现思路

技术特征：

1.一种超薄钛膜的真空密封装置，该真空密封装置沿束流射入方向顺序设有：大法兰(1)、以及压紧法兰(3)；大法兰(1)的外端面用于连接束流管道(11)，大法兰(1)的内端面用于安装压紧密封圈(4)和超薄钛膜(2)；压紧法兰(3)用于将大法兰(1)上的压紧密封圈(4)和超薄钛膜(2)压紧和密封；其特征在于：

2.根据权利要求1所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述大法兰(1)的内端面用于安装压紧密封圈(4)和超薄钛膜(2)，具体为：该大法兰(1)的内端面上设有靠近大半径处的第一环形凹槽和靠近小半径处的第二环形凹槽，第一环形凹槽用于布设超薄钛膜(2)，第二环形凹槽用于布设压紧密封圈(4)；超薄钛膜(2)布设在压紧密封圈(4)的上面；压紧密封圈(4)的直径近似等于第一环形凹槽的槽深加上第二环形凹槽的槽深。

3.根据权利要求2所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述在压紧法兰(3)与压紧密封圈(4)相对的一面嵌入一个压紧环(7)，具体为：在压紧法兰(3)的内端面上设有一个环形压紧槽(3-1)、以及嵌入在环形压紧槽(3-1)内的压紧环(7)；环形压紧槽(3-1)内径和外径的高度不同，内径的高度大于外径的高度、外径的高度又大于压紧法兰(3)最外圈螺纹孔的高度；压紧法兰(3)内端面上与环形压紧槽(3-1)内径等高度的平面形成第一环形压紧凸台(3-2)；压紧法兰(3)内端面上与压紧槽(3-1)外径等高度的平面形成第二环形压紧凸台(3-6)；该第一环形压紧凸台(3-2)用于将超薄钛膜(2)靠近中心的位置压住。

4.根据权利要求2所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述用压紧环(7)将压紧密封圈(4)压紧，具体为：压紧法兰(3)上压紧环(7)的径向位置与大法兰(1)上压紧密封圈(4)的径向位置相匹配，从而用压紧环(7)将压紧密封圈(4)压紧。

5.根据权利要求1所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述第一环形压紧凸台(3-2)用于将超薄钛膜(2)靠近中心的位置压住，该靠近中心的位置即是超薄钛膜(2)位于压紧密封圈(4)内侧的中心区位置。

6.根据权利要求1所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：压紧法兰(3)的外端面设有顶紧螺钉(8)、拉紧螺钉(9)、以及压紧法兰螺钉(5)；拉紧螺钉(9)用于固定压紧环(7)，顶紧螺钉(8)用于在拉紧螺钉(9)被拆卸下来以后将压紧环(7)压住压紧密封圈(4)；压紧法兰螺钉(5)用于将压紧法兰(3)和大法兰(1)固定。

7.根据权利要求2所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述大法兰(1)内端面上第一环形凹槽的外径为91mm、深度为1mm；所述嵌入在第一环形凹槽内的钛膜(7)的直径为90mm、钛膜的厚度为0.02mm；所述大法兰(1)内端面上第二环形凹槽的宽度为7mm、外径为84mm、内径为70mm。

8.根据权利要求6所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述第一环形压紧凸台(3-2)高于第二环形压紧凸台(3-6)0.6mm，第二环形压紧凸台(3-6)高出压紧法兰螺钉(5)平面0.7mm；所述第一环形压紧凸台(3-2)的外径为86mm，所述第二环形压紧凸台(3-6)的外径为90mm。

9.根据权利要求3所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述环形压紧槽(3-1)的宽度为9mm，内径为68mm、外径为86mm。

10.根据权利要求3所述一种超薄钛膜的真空密封装置，其特征在于：所述第一环形压紧凸台(3-2)的宽度为4mm；所述第二环形压紧凸台(3-6)的宽度为2mm。

技术总结本发明公开了一种超薄钛膜的真空密封装置，该真空密封装置沿束流射入方向顺序设有：大法兰、以及压紧法兰；大法兰的外端面用于连接束流管道，大法兰的内端面用于安装压紧密封圈和超薄钛膜；压紧法兰用于将大法兰上的压紧密封圈和超薄钛膜压紧和密封；其特点是：在压紧法兰与压紧密封圈相对的一面嵌入一个压紧环和环形压紧槽，该环形压紧槽靠近中心处设有一个第一环形压紧凸台，该第一环形压紧凸台高出环形压紧槽上的其它面，在拧紧压紧法兰时，第一环形压紧凸台首先压住超薄钛膜靠近中心的位置，再用压紧环将压紧密封圈压紧。本发明解决了超薄钛膜机械强度差容易发生褶皱的问题，还解决了成本较高，加工工期较长的问题。技术研发人员：于媛媛,朱鹏飞,温立鹏,杨光,王飞,吴聪受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/11/4