大口徑真空密封光學窗口組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于空間環境模擬技術領域，具體涉及一種用于模擬空間下對模擬太陽輻照進行有效通光的關鍵設備。
【背景技術】
[0002]大口徑真空密封光學窗口組件來源于大型太陽模擬器研制任務，與空間環境模擬設備配套使用。擔負著將大型太陽模擬器的光輻射引進空間環境模擬器和真空密封的雙重作用，是太陽模擬器的重要組成部分。光學窗口玻璃直徑非常大，加工尺寸達Φ934_、通光口徑約為?840mm，對光學材料、加工、光機結構設置和應用過程的穩定性等提出了很高的要求，常規真空密封光學窗口的固定和密封結構難以保證大口徑光學窗口在此使用環境下穩定、可靠的工作。目前，國內還未有類似應用先例；此外，大口徑真空密封光學窗口在空間激光武器研發，空間光學系統定標等領域具有重要應用價值，應用前景廣闊。
[0003]目前，常規真空密封光學窗口組件通光口徑在Φ 400mm以下，通常采用內、外法蘭結構進行光學窗口玻璃的固定和密封。其中，內法蘭通過O形密封圈和螺栓與空間環模設備進行密封固定；外法蘭與內法蘭通過螺栓連接；光學窗口玻璃安裝在內、外法蘭之間，并通過外法蘭壓緊光學窗口玻璃與內法蘭之間的O形密封圈進行密封連接，外法蘭同時擔負著光學窗口玻璃的承重和密封的雙重作用。該光學窗口結構，能保證較小口徑光學窗口組件的正常工作；但通過仿真計算和試驗驗證，對于上述的加工尺寸達Φ934ι?πι，質量約為125kg的大口徑光學窗口玻璃，在實際使用中容易造成外法蘭結構變形，影響光學窗口玻璃與內法蘭之間的密封效果和光學窗口玻璃安裝的可靠性，從而使光學窗口組件失效。
[0004]鑒于現有常規真空密封光學窗口組件存在技術問題，難以適用于大口徑光學窗口玻璃的真空密封。因此，研制一種新的大口徑真空密封光學窗口組件非常必要。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種大口徑真空密封光學窗口組件，滿足將大型太陽模擬器的光輻射引進空間環境模擬器和真空密封的雙重需求。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案:
[0007]大口徑真空密封光學窗口組件，主要包括光學窗口玻璃，內法蘭，外法蘭，吊帶，六個固定塊，兩條密封圈，其中，光學窗口玻璃選用的材料為石英玻璃，內法蘭側壁上設置8個工藝螺紋孔用于裝配過程中的吊裝、翻轉；內法蘭盤徑向按照離法蘭通徑中心距離從大到小依次為外側、中側、內側，內法蘭盤外側均布24個沉孔用于連接空間環模設備的接口法蘭；內法蘭盤中側設置凹槽用于限定六個固定塊的徑向移動，同時在凹槽內上、下方向設置6組螺紋孔用于分別螺接六個固定塊，左右方向設置2組螺紋孔固定吊帶；內法蘭盤內側位置設置燕尾形密封槽，并采用O形密封圈實現光學窗口玻璃的靜態密封，外法蘭盤外側設置12個沉孔用于分別與六個固定塊螺接，4個螺孔用于安裝吊具接口 ；外法蘭盤上左右方向設置2個凹槽，用于吊帶的通過；內法蘭盤內側設置方形密封槽用于方形密封圈的安裝，并采用彈簧螺釘，使得外法蘭在大氣和真空環境下均能壓緊光學窗口玻璃，而外法蘭與固定塊之間的間隙有所變化。
[0008]其中，吊帶采用兩端的固定結構螺接在內法蘭上，用于承擔窗口鏡的重量。
[0009]其中，六個固定塊上分別設置有2個沉孔用于與內法蘭螺接，2個螺紋孔用于與外法蘭螺接，2個銷孔用于安裝定位。
[0010]其中，兩條密封圈分別為O形氟橡膠密封圈和方形氟橡膠密封圈。
[0011]其中，石英玻璃的直徑為Φ934πιπι。
[0012]本發明的大口徑真空密封光學窗口設置具有以下效果:
[0013](I)能夠實現加工尺寸達Φ934πιπι、通光口徑約為Φ840mm光學窗口玻璃的固定安裝；
[0014](2)使光學窗口在I個大氣壓下處于良好的應力狀態和密封狀態，不發生突然斷裂和具有較長使用壽命，以及使光學窗口玻璃自生的面型改變最小，保證光束的有效傳播；
[0015](3)克服了光學窗口受到來自內外壓差和光、熱環境的改變產生面形和密封狀態變化所帶來像質變化等光學性能影響的難題。
[0016](4)能保證IX KT5Pa真空度的密封要求、漏率小于1.33 X 10?.m3/s要求，以及耐受壓差應力優于9.6MPa。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的大口徑真空密封光學窗口組件的結構示意圖。
[0018]圖中:1一光學窗口玻璃；2—外法蘭；3—吊帶；4一固定塊；5—內法蘭。
[0019]圖2為本發明的大口徑真空密封光學窗口組件中外法蘭的結構示意圖。
[0020]圖中，21—外法蘭沉孔；22—外法蘭工藝螺紋孔；23—密封槽；24—凹槽。
[0021]圖3為本發明的大口徑真空密封光學窗口組件中固定塊的結構示意圖。
[0022]圖中，31—螺紋孔；32—銷孔；33—固定塊沉孔。
[0023]圖4為本發明的大口徑真空密封光學窗口組件中內法蘭的結構示意圖。
[0024]圖中，41 一內法蘭吊裝螺紋孔；42—內法蘭沉孔；43—凹槽；44一密封槽；45—吊帶螺紋孔；46—固定塊螺紋孔。
【具體實施方式】
[0025]以下介紹的是作為本
【發明內容】
的【具體實施方式】，下面通過【具體實施方式】對本
【發明內容】
作進一步的闡明。當然，描述下列【具體實施方式】只為示例本發明的不同方面的內容，而不應理解為限制本發明范圍。
[0026]圖1是本發明的大口徑真空密封光學窗口組件的結構示意圖。其中，本發明的大口徑真空密封光學窗口組件是指用于安裝固定?934mm、通光口徑約為Φ840πιπι光學窗口玻璃的真空密封光學窗口組件，其包括光學窗口玻璃1、外法蘭2、固定塊3、內法蘭4、吊帶5。其中，光學窗口玻璃I通過I條吊帶5承擔重量，并由外法蘭2、內法蘭4安裝定位；吊帶5通過兩端的固定結構螺接在內法蘭4上；外法蘭2、內法蘭4通過六個固定塊3進行連接。
[0027]圖2是本發明的大口徑真空密封光學窗口組件中外法蘭的結構示意圖。外法蘭包括:外法蘭沉孔21、外法蘭工藝螺紋孔22、密封槽23、凹槽24。其中，外法蘭通過外側的12個沉孔21與6個固定塊使用彈簧螺釘進行螺接并壓緊窗口鏡，使光學窗口玻璃與內法蘭實現靜態密封；外法蘭外側的4吊裝螺紋孔22作為吊具安裝接口 ；外法蘭內側的密封槽23放置方形氟橡膠墊圈，左右方向上設置2個凹槽24用于吊帶的通過。
[0028]圖3是本發明的大口徑真空密封光學窗口組件中的固定塊結構示意圖。包括:螺紋孔31、銷孔32、固定塊沉孔33。其中，固定塊通過2個螺紋孔31與外法蘭螺接；2個銷孔32用于固定塊定位；通過固定塊2沉孔33螺接在內法蘭上，同時作為外法蘭的底座。
[0029]圖4是本發明的大口徑真空密封光學窗口組件中的內法蘭結構示意圖。包括:內法蘭吊裝螺紋孔41、內法蘭沉孔42、凹槽43、密封槽44、吊帶螺紋孔45、固定塊螺紋孔46。內法蘭是與空間環境模擬器接口法蘭以及固定塊相連接的法蘭。內法蘭側壁上的8個工藝螺紋孔41用于裝配過程中的吊裝、翻轉，通過內法蘭外側均布24個沉孔42與空間環境模擬器接口法蘭連接，內法蘭中間位置的凹槽43用于限定固定塊的徑向移動，在內法蘭內側密封槽44放置O形密封圈，通過左右方向的2組吊帶螺紋孔45固定吊帶，通過凹槽內上、下方向設置6組螺紋孔固定塊螺紋孔46與固定塊進行螺接。
[0030]盡管上文對本發明的【具體實施方式】給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.大口徑真空密封光學窗口組件，主要包括光學窗口玻璃，內法蘭，外法蘭，吊帶，六個固定塊，兩條密封圈，其中，光學窗口玻璃選用的材料為石英玻璃，內法蘭側壁上設置8個工藝螺紋孔用于裝配過程中的吊裝、翻轉；內法蘭盤徑向按照離法蘭通徑中心距離從大到小依次為外側、中側、內側，內法蘭盤外側均布24個沉孔用于連接空間環模設備的接口法蘭；內法蘭盤中側設置凹槽用于限定六個固定塊的徑向移動，同時在凹槽內上、下方向設置6組螺紋孔用于分別螺接六個固定塊，左右方向設置2組螺紋孔固定吊帶；內法蘭盤內側位置設置燕尾形密封槽，并采用O形密封圈實現光學窗口玻璃的靜態密封，外法蘭盤外側設置12個沉孔用于分別與六個固定塊螺接，4個螺孔用于安裝吊具接口 ；外法蘭盤上左右方向設置2個凹槽，用于吊帶的通過；內法蘭盤內側設置方形密封槽用于方形密封圈的安裝，并采用彈簧螺釘，使得外法蘭在大氣和真空環境下均能壓緊光學窗口玻璃，而外法蘭與固定塊之間的間隙有所變化。
2.如權利要求1所述的大口徑真空密封光學窗口組件，其中，吊帶采用兩端的固定結構螺接在內法蘭上，用于承擔窗口鏡的重量。
3.如權利要求1所述的大口徑真空密封光學窗口組件，其中，六個固定塊上分別設置有2個沉孔用于與內法蘭螺接，2個螺紋孔用于與外法蘭螺接，2個銷孔用于安裝定位。
4.如權利要求1所述的大口徑真空密封光學窗口組件，其中，兩條密封圈分別為O形氟橡膠密封圈和方形氟橡膠密封圈。
5.如權利要求1-4任一項所述的大口徑真空密封光學窗口組件，其中，石英玻璃的直徑為 Φ 934mm。
【專利摘要】本發明公開了一種大口徑真空密封光學窗口組件，包括光學窗口玻璃，內法蘭，外法蘭，吊帶，六個固定塊，兩條密封圈，內法蘭側壁上設置螺紋孔用于裝配過程中的吊裝、翻轉；內法蘭盤外側均布沉孔用于連接空間環模設備的接口法蘭；內法蘭盤中側設置凹槽用于限定六個固定塊的徑向移動，同時在凹槽內上、下方向設置螺紋孔用于分別螺接六個固定塊，左右方向設置螺紋孔固定吊帶；內法蘭盤內側位置設置燕尾形密封槽，并采用O形密封圈實現光學窗口玻璃的靜態密封，內法蘭盤內側設置方形密封槽用于方形密封圈的安裝，使得外法蘭在大氣和真空環境下均能壓緊光學窗口玻璃，而外法蘭與固定塊之間的間隙有所變化。
【IPC分類】G02B7-00
【公開號】CN104614831
【申請號】CN201510005942
【發明人】張鵬嵩, 楊林華, 蔣山平, 李竑松, 向艷紅, 王丹藝, 張博倫
【申請人】北京衛星環境工程研究所
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月7日