一种能够实现高温高压液体环境下原位光学观测的视镜制造技术

本实用新型专利技术涉及视镜结构，具体为一种密封安全可靠、可实现高温高压（最高３５０℃／２０ＭＰａ）液体环境下原位光学观测的视镜结构，解决了高温高压环境下的密封和可视（观测）问题。该视镜结构装配在一台高压釜上，由压帽、蝶形垫圈、平垫圈、镜片、Ｏ型圈、镜筒、镜座、石墨垫圈、压环和压盖等组成。压帽、垫圈、镜片等零部件装配好后，通过镜座伸到高压釜内部，然后将压盖旋到镜座上直到压紧压环和垫圈为止。为保证该镜筒结构能够在高温液体环境下长期稳定工作并且可以实现高质量的原位光学观测，选用了高温强度高、耐蚀性好并且光学性能优异的单晶蓝宝石片作为镜片材料。另外，本实用新型专利技术通过将镜筒设计成锥形结构来增加光通量以便于实现光学原位观测。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及视镜结构，具体为一种密封安全可靠、可实现高温高压液体 环境下原位光学观测的视镜结构。
技术介绍
在化工、食品、制药领域以及实验室中，有些反应往往都在高温高压的液体 环境中进行。由于反应条件的苛刻，对反应过程的监测通常只能用间接的手段来 实现，很难获得直接可靠的信息，这就使得直接的原位观测技术变得十分必要， 而光学原位观领僦是其中重要的一种。要在高温高压液体环境下实现光学原4妇见 测必须有一探测窗口通向密闭反应容器内，而在高温高压容器上开探测窗口、使 窗口能够长期稳定地工作并且能够获得高质量的观测效果，要求窗口材料具有良 好的高温使用性能和光学性能，且能解决高温高压密封问题。目前国内常规的窗 口设计所能承受的温度、压力都不高，国外文献报道的窗口设计往往造价太昂贵 并且安装、拆卸较为麻烦。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种密封安全可靠、可实现高温高压液j树境下原 位光学观测的视镜结构，解决现有技术中高温高压密封等问题。 本技术的技术方案如下一种能够实现高温高压液体环境下原位光学观测的视镜，该视镜结构包括压 帽、蝶形垫圈、平垫圈、镜片、O型圈、镜筒、镜座、石墨垫圈、压环和压盖， 各部分之间的连接关系如下O型圈放置在镜筒端面的开槽内，镜片平放在O 型圈上，平垫圈和蝶形垫圈依次平放在镜片上，压帽与镜筒前部通过螺纹连接， 使蝶形垫圈、平垫圈、镜片、O型圈及镜筒端面相互贴紧，石墨垫圈和压环套在 镜筒尾部的圆柱面上，形成镜筒组件；镜座焊接在高压釜上，它是旨镜筒结构 安装的基础；装配好的镜筒组件一端通过镜座伸入到高压釜内，其另一端面与镜 座内端面紧靠在一起；压盖通过螺纹旋到镜座上，压紧压环和石墨垫圈。所述的视镜，镜片选用高温强度高、耐蚀性好且光学性能优异的单晶蓝宝石 片磨制而成。所述的视镜，选用蝶形垫圈和平垫圈，两种垫圈材质为lnconel 718合金，具有较好的耐蚀性和高温弹性。所述的视镜，选用Kalrez O型圈，该O型圈材质为高温氟化橡胶，最高使 用^g达327。C。所述的视镜，选用石墨垫圈，该垫圈材质为柔性石墨。所述的视镜，镜筒为一变截面构件，前部最细，上面车有螺纹，中部最粗， 中间被加工成外六角，尾部加工成的圆柱面以放置压环和石墨垫圈；镜筒内表面 直径从尾部向前部逐渐减小，呈一喇叭口状，镜筒前端面上开有槽用来放置O型 圈。所述的视镜，压盖为一变截面构件，其前部为圆柱面，端面直接与压环接触， 中部车有螺纹与镜座配合，尾部截面直径最大，侧面开有插孔，且端面开有螺纹 孔；压盖内表面为带有锥度的 L其锥度与镜筒内的喇叭口相适应。所述的能够实现高温高压液体环境下原位光学观测的视镜的应用，包括如下步骤(1) 将镜筒垂直放在一平面上，把o型圈放置在镜筒前端面的开槽内；(2) 将镜片平放在O型圈上面，f呆持两者均匀对齐；(3) 将平垫圈和蝶形垫圈依次平放在镜片上；(4) 将压帽旋入镜筒的前部， 一直旋到压帽的内端面将蝶形垫圈压平为止;(5) 将前部装配好的镜筒上下调转，把石墨垫圈套在镜筒尾部的圆柱面上， 然后将压环套在最外层，形成镜筒组件；(6) 将装配好的镜筒组件水平放置，通过镜座伸入到高压釜内部，直到镜 筒中部端面与镜座内端面相接触；(7) 先将压盖旋入镜座内，使压盖与压环接触并压紧；(8) 视镜结构装好之后，在高压釜内装试样，密封釜盖，通入反应介质， 加压并升温，至哒反应所需的参数后，用长焦距显微镜或拉曼光谱仪透过该视镜 即可原位观测高压釜内试样的表面状态变化或检测试样表面产物的成分变化。本技术的有益效果是1、本技术选用高温强度高、耐蚀性好且光学性能优异的单晶蓝宝石片作为镜片材料，可以保证视镜与高压介质接触后不易被压碎或被腐蚀掉，能够长 期安全稳定地工作，并且该镜片透光率很高，能够获得较强的光学信号。2、 本技术选用了两种密封材料， 一种是放置在镜片与镜筒之间的Kalrez O型圈，这种O型圈的材质为氟化橡胶，能在327。C以下保持良好的机械弹性和 化学稳定性；另一种密封材料是镜筒与压盖之间的石墨垫圈，这种垫圈材质为柔 性石墨，具有优异的高温密封性能。这两种密封材料的选用能保证长期安全稳定 的密封。3、 本技术在镜片前面放置了 lnconel 718合金材质的平垫圈和蝶形垫圈， lnconel 718合金耐蚀性好且高温弹性好，当高压釜内介质从高温高压状态回到常 温常压状态后，压平的蝶形垫圈依然具有弹性，使镜片与O型圈保持紧密接触， 仍然可以实现密封。4、 本技术中将镜筒和压盖内表面均设计成锥度结构，这样可以增加入 射光和出射光的透光量，大大增加了光学信号强度。5、 本技术中的两处密封都采用了自紧密封，所以安装视镜时无需使用 较大的预紧力来达到密封的效果，这使得安装、拆卸较为方便。6、 本技术视镜结构在常温下可承受压力不低于20MPa，能在327'C以 下稳定工作，能满足高温高压实验的参数^i牛，目前该视镜结构在12.7 MPa、 285。C条件下使用没有发现问题。附图说明图1为视镜结构的装配图。图中，1、压帽；2、蝶形垫圈；3、平垫亂4、镜片；5、 O型圈；6、镜筒； 7、镜座；8、石墨垫圈；9、压环；10、压盖；11、螺纹孔；12、插孔；13、高压釜。具体实駄式如图1所示，本技术能够实现高温高压液j树境下原位光学观观啲视镜 结构如下该视镜结构包括压帽1、蝶形垫圈2、平垫圈3、镜片4、 0型圈5、镜筒6、 镜座7、石墨垫圈8、压环9和压盖10，各部分之间的连接关系如下O型圈5 放置在镜筒6端面的槽内；镜片4平放在0型圈5上；平垫圈3和蝶形垫圈2 依次平放在镜片4上；压帽1与镜筒6前部通过螺纹连接，使镜片4、 0型圈5及镜筒6端面相互贴紧且蝶形垫圈2被压平，这样当高压釜13内液体压力升高时，液体通过镜片进一步压紧O型圈5，导致0型圈5变形，从而使0型圈5 与镜片4接触的地方密封牢固， 一定数量的石墨垫圈8和压环9套在镜筒6尾部 的圆柱面上，形成镜筒组件。本实施例中，石墨垫圈8数量为7至9片。镜座7 焊接在高压釜13的釜壁上，它是整个镜筒结构安装的基础；装配好的镜筒组件 (压帽1、蝶形垫圈2、平垫圈3、镜片4、 0型圈5、镜筒6等) 一端M镜座 7伸入到高压釜13内，其中部端面与镜座7内端面紧靠在一起；压盖10通3l!fi累 纹旋到镜座7上，直到压紧压环9和石墨垫圈8为止；这样，当高压釜13内液 体压力升高时，高压液体会使镜筒6、石墨垫圈8、压环9及压盖10之间的接触 更加紧密，从而保证密封的牢固。为保证该镜筒结构能够在高温液体环境下长期稳定工作并且可以实现高质量 的原位观测，镜片4选用了高温强度高、耐蚀性好且光学性能优异的单晶蓝宝石 片磨制而成。为解决视镜结构在高温高压环境下的密封问题，选用了KalrezO型圈5 (美 国杜邦公司生产的全氟醚橡胶O型圈)，该O型圈材质为高温氟化橡胶，最高使 用鹏可达327。C。为解决视镜结构在高温高压环境下的密封问题，选用了石墨垫圈8，该垫圈材 质为柔性石墨，具有优异的高温密封性能。为保证当视镜结构从高温高压环境回到常温常压环境后镜片4与O型圈5依 然能保持密封，选用了 lnconel 718合金材质的蝶形垫圈2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够实现高温高压液体环境下原位光学观测的视镜，其特征在于，该视镜结构包括压帽（１）、蝶形垫圈（２）、平垫圈（３）、镜片（４）、Ｏ型圈（５）、镜筒（６）、镜座（７）、石墨垫圈（８）、压环（９）和压盖（１０），各部分之间的连接关系如下：Ｏ型圈（５）放置在镜筒（６）端面的开槽内，镜片（４）平放在Ｏ型圈（５）上，平垫圈（３）和蝶形垫圈（２）依次平放在镜片（４）上，压帽（１）与镜筒（６）前部通过螺纹连接，使蝶形垫圈（２）、平垫圈（３）、镜片（４）、Ｏ型圈（５）及镜筒（６）端面相互贴紧，石墨垫圈（８）和压环（９）套在镜筒（６）尾部的圆柱面上，形成镜筒组件；镜座（７）焊接在高压釜（１３）上，它是整个镜筒结构安装的基础；装配好的镜筒组件一端通过镜座（７）伸入到高压釜（１３）内，其另一端面与镜座（７）内端面紧靠在一起；压盖（１０）通过螺纹旋到镜座（７）上，压紧压环（９）和石墨垫圈（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：匡文军，吴欣强，韩恩厚，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]