大口径真空密封光学窗口组件制造技术

本发明专利技术公开了一种大口径真空密封光学窗口组件，包括光学窗口玻璃，内法兰，外法兰，吊带，六个固定块，两条密封圈，内法兰侧壁上设置螺纹孔用于装配过程中的吊装、翻转；内法兰盘外侧均布沉孔用于连接空间环模设备的接口法兰；内法兰盘中侧设置凹槽用于限定六个固定块的径向移动，同时在凹槽内上、下方向设置螺纹孔用于分别螺接六个固定块，左右方向设置螺纹孔固定吊带；内法兰盘内侧位置设置燕尾形密封槽，并采用O形密封圈实现光学窗口玻璃的静态密封，内法兰盘内侧设置方形密封槽用于方形密封圈的安装，使得外法兰在大气和真空环境下均能压紧光学窗口玻璃，而外法兰与固定块之间的间隙有所变化。

【技术实现步骤摘要】
大口径真空密封光学窗口组件
本专利技术属于空间环境模拟
，具体涉及一种用于模拟空间下对模拟太阳辐照进行有效通光的关键设备。
技术介绍
大口径真空密封光学窗口组件来源于大型太阳模拟器研制任务，与空间环境模拟设备配套使用。担负着将大型太阳模拟器的光辐射引进空间环境模拟器和真空密封的双重作用，是太阳模拟器的重要组成部分。光学窗口玻璃直径非常大，加工尺寸达Φ934mm、通光口径约为Φ840mm，对光学材料、加工、光机结构设置和应用过程的稳定性等提出了很高的要求，常规真空密封光学窗口的固定和密封结构难以保证大口径光学窗口在此使用环境下稳定、可靠的工作。目前，国内还未有类似应用先例；此外，大口径真空密封光学窗口在空间激光武器研发，空间光学系统定标等领域具有重要应用价值，应用前景广阔。目前，常规真空密封光学窗口组件通光口径在Φ400mm以下，通常采用内、外法兰结构进行光学窗口玻璃的固定和密封。其中，内法兰通过O形密封圈和螺栓与空间环模设备进行密封固定；外法兰与内法兰通过螺栓连接；光学窗口玻璃安装在内、外法兰之间，并通过外法兰压紧光学窗口玻璃与内法兰之间的O形密封圈进行密封连接，外法兰同时担负着光学窗口玻璃的承重和密封的双重作用。该光学窗口结构，能保证较小口径光学窗口组件的正常工作；但通过仿真计算和试验验证，对于上述的加工尺寸达Φ934mm，质量约为125kg的大口径光学窗口玻璃，在实际使用中容易造成外法兰结构变形，影响光学窗口玻璃与内法兰之间的密封效果和光学窗口玻璃安装的可靠性，从而使光学窗口组件失效。鉴于现有常规真空密封光学窗口组件存在技术问题，难以适用于大口径光学窗口玻璃的真空密封。因此，研制一种新的大口径真空密封光学窗口组件非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大口径真空密封光学窗口组件，满足将大型太阳模拟器的光辐射引进空间环境模拟器和真空密封的双重需求。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：大口径真空密封光学窗口组件，主要包括光学窗口玻璃，内法兰，外法兰，吊带，六个固定块，两条密封圈，其中，光学窗口玻璃选用的材料为石英玻璃，内法兰侧壁上设置8个工艺螺纹孔用于装配过程中的吊装、翻转；内法兰径向按照离法兰通径中心距离从大到小依次为外侧、中侧、内侧，内法兰外侧均布24个沉孔用于连接空间环模设备的接口法兰；内法兰中侧设置凹槽用于限定六个固定块的径向移动，同时在凹槽内的纵向设置6组螺纹孔用于分别螺接六个固定块，横向设置2组螺纹孔固定吊带；内法兰内侧位置设置燕尾形密封槽，并采用O形密封圈实现光学窗口玻璃的静态密封，外法兰外侧设置12个沉孔用于分别与六个固定块螺接，4个螺孔用于安装吊具接口；外法兰上横向设置2个凹槽，用于吊带的通过；外法兰内侧设置方形密封槽用于方形密封圈的安装，并采用弹簧螺钉，使得外法兰在大气和真空环境下均能压紧光学窗口玻璃，而外法兰与固定块之间的间隙有所变化。其中，吊带采用两端的固定结构螺接在内法兰上，用于承担窗口镜的重量。其中，六个固定块上分别设置有2个沉孔用于与内法兰螺接，2个螺纹孔用于与外法兰螺接，2个销孔用于安装定位。其中，两条密封圈分别为O形氟橡胶密封圈和方形氟橡胶密封圈。其中，石英玻璃的直径为Φ934mm。本专利技术的大口径真空密封光学窗口设置具有以下效果：(1)能够实现加工尺寸达Φ934mm、通光口径约为Φ840mm光学窗口玻璃的固定安装；(2)使光学窗口在1个大气压下处于良好的应力状态和密封状态，不发生突然断裂和具有较长使用寿命，以及使光学窗口玻璃自生的面型改变最小，保证光束的有效传播；(3)克服了光学窗口受到来自内外压差和光、热环境的改变产生面形和密封状态变化所带来像质变化等光学性能影响的难题。(4)能保证1×10-5Pa真空度的密封要求、漏率小于1.33×10-7Pa.m3/s要求，以及耐受压差应力优于9.6MPa。附图说明图1为本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件的结构示意图。图中：1—光学窗口玻璃；2—外法兰；3—吊带；4—固定块；5—内法兰。图2为本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件中外法兰的结构示意图。图中，21—外法兰沉孔；22—外法兰工艺螺纹孔；23—密封槽；24—凹槽。图3为本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件中固定块的结构示意图。图中，31—螺纹孔；32—销孔；33—固定块沉孔。图4为本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件中内法兰的结构示意图。图中，41—内法兰吊装螺纹孔；42—内法兰沉孔；43—凹槽；44—密封槽；45—吊带螺纹孔；46—固定块螺纹孔。具体实施方式以下介绍的是作为本
技术实现思路
的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本
技术实现思路
作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本专利技术的不同方面的内容，而不应理解为限制本专利技术范围。图1是本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件的结构示意图。其中，本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件是指用于安装固定Φ934mm、通光口径约为Φ840mm光学窗口玻璃的真空密封光学窗口组件，其包括光学窗口玻璃1、外法兰2、固定块3、内法兰4、吊带5。其中，光学窗口玻璃1通过1条吊带5承担重量，并由外法兰2、内法兰4安装定位；吊带5通过两端的固定结构螺接在内法兰4上；外法兰2、内法兰4通过六个固定块3进行连接。图2是本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件中外法兰的结构示意图。外法兰包括：外法兰沉孔21、外法兰工艺螺纹孔22、密封槽23、凹槽24。其中，外法兰通过外侧的12个沉孔21与6个固定块使用弹簧螺钉进行螺接并压紧窗口镜，使光学窗口玻璃与内法兰实现静态密封；外法兰外侧的4吊装螺纹孔22作为吊具安装接口；外法兰内侧的密封槽23放置方形氟橡胶垫圈，左右方向上设置2个凹槽24用于吊带的通过。图3是本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件中的固定块结构示意图。包括：螺纹孔31、销孔32、固定块沉孔33。其中，固定块通过2个螺纹孔31与外法兰螺接；2个销孔32用于固定块定位；通过固定块2沉孔33螺接在内法兰上，同时作为外法兰的底座。图4是本专利技术的大口径真空密封光学窗口组件中的内法兰结构示意图。包括：内法兰吊装螺纹孔41、内法兰沉孔42、凹槽43、密封槽44、吊带螺纹孔45、固定块螺纹孔46。内法兰是与空间环境模拟器接口法兰以及固定块相连接的法兰。内法兰侧壁上的8个工艺螺纹孔41用于装配过程中的吊装、翻转，通过内法兰外侧均布24个沉孔42与空间环境模拟器接口法兰连接，内法兰中间位置的凹槽43用于限定固定块的径向移动，在内法兰内侧密封槽44放置O形密封圈，通过左右方向的2组吊带螺纹孔45固定吊带，通过凹槽内上、下方向设置6组螺纹孔固定块螺纹孔46与固定块进行螺接。尽管上文对本专利技术的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本专利技术的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
大口径真空密封光学窗口组件，主要包括光学窗口玻璃，内法兰，外法兰，吊带，六个固定块，两条密封圈，其中，光学窗口玻璃选用的材料为石英玻璃，内法兰侧壁上设置8个工艺螺纹孔用于装配过程中的吊装、翻转；内法兰盘径向按照离法兰通径中心距离从大到小依次为外侧、中侧、内侧，内法兰盘外侧均布24个沉孔用于连接空间环模设备的接口法兰；内法兰盘中侧设置凹槽用于限定六个固定块的径向移动，同时在凹槽内上、下方向设置6组螺纹孔用于分别螺接六个固定块，左右方向设置2组螺纹孔固定吊带；内法兰盘内侧位置设置燕尾形密封槽，并采用O形密封圈实现光学窗口玻璃的静态密封，外法兰盘外侧设置12个沉孔用于分别与六个固定块螺接，4个螺孔用于安装吊具接口；外法兰盘上左右方向设置2个凹槽，用于吊带的通过；内法兰盘内侧设置方形密封槽用于方形密封圈的安装，并采用弹簧螺钉，使得外法兰在大气和真空环境下均能压紧光学窗口玻璃，而外法兰与固定块之间的间隙有所变化。

【技术特征摘要】
1.大口径真空密封光学窗口组件，主要包括光学窗口玻璃，内法兰，外法兰，吊带，六个固定块，两条密封圈，其中，光学窗口玻璃选用的材料为石英玻璃，内法兰侧壁上设置8个工艺螺纹孔用于装配过程中的吊装、翻转；内法兰径向按照离法兰通径中心距离从大到小依次为外侧、中侧、内侧，内法兰外侧均布24个沉孔用于连接空间环模设备的接口法兰；内法兰中侧设置凹槽用于限定六个固定块的径向移动，同时在凹槽内的纵向设置6组螺纹孔用于分别螺接六个固定块，横向设置2组螺纹孔固定吊带；内法兰内侧位置设置燕尾形密封槽，并采用O形密封圈实现光学窗口玻璃的静态密封，外法兰外侧设置12个沉孔用于分别与六个固定块螺接，4个螺孔用于安装吊具接口；外法兰上横向设置2个凹槽，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏嵩，杨林华，蒋山平，李竑松，向艳红，王丹艺，张博伦，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11