[发明专利]一种真空环境中的弹性金属矩形密封装置和密封方法

说明书

本发明公开了一种真空环境中的弹性金属矩形密封装置及其密封方法，该装置包括矩形上法兰、矩形下法兰、矩形密封盒体、矩形整体轮廓的密封结构、压紧螺钉、待密封系统安装螺钉、矩形截面待密封系统，其中，矩形截面待密封系统容纳于矩形密封盒体，并采用待密封系统安装螺钉固定，矩形上法兰和矩形下法兰经由矩形整体轮廓的密封结构相配合、由压紧螺钉压紧，实现密封。本发明采用弹性金属完成密封，所需预紧力小，在同等压力下相对实心金属密封圈所需压紧螺栓数量少，安装方便，适用于密封截面较大的矩形真空装置密封，并且密封圈可以重复使用。

技术领域

本发明涉及真空环境中的密封技术，尤其适用于需要提供预紧力较小且多次重复使用的矩形密封结构的密封装置和密封方法。

背景技术

真空环境加工、制造或者在太空环境中运行的航天载荷中存在各种需要在真空环境中正常运行的系统，例如运动机构控制器，信息采集、处理、传输器等。一方面，这些系统可能在极端的真空环境下由于失效、放电等问题无法正常运行，另一方面，系统在真空环境中运行过程中放气产生的物质不利于真空环境清洁，或由质量损失均加速系统老化，因此需要为这些系统进行有效密封，将其与真空系统隔离，以下均将该类系统统称为待密封系统。例如半导体加工过程的真空环境中，控制器所包含的各种电子学系统和电子元器件在10^‐2Pa～10²Pa的低真空范围内工作存在放电安全隐患；同时，暴露在真空环境中的电子学系统和电子元器件放气产生的气体及颗粒物质会污染加工环境，影响半导体加工正常运行。因此，为保证这些待密封系统在真空环境中的正常运行，需要设计适当的真空密封结构，将待密封系统与真空工作环境有效隔离。

真空下的待密封系统例如电子学系统多数为矩形结构，先前实施例中采用传统的圆柱形密封装置，如图1(a)所示，当待密封系统为矩形截面时，例如前面提到的电子学系统，其配合结构俯视图如图1(b)所示，由图中可以看出矩形截面的待密封系统22安装在圆形截面的密封装置111中时，密封装置111内的空间利用率较低，并且待密封系统22的形状受限于密封装置截面直径。例如对截面150mm*120mm的矩形系统采用圆形截面容器密封时，密封容器截面直径必须大于190.2mm，截面利用率小于62％。因此传统的圆柱形密封装置不适用于矩形截面的待密封系统22的密封。

为提高密封装置内部空间利用率，并且保证密封效果，先前实施例2采用图2所示方形盒体配合圆形法兰构成密封装置，密封结构仍为便于加工的圆形轮廓对称结构，以提供可靠的密封效果。该结构的问题在于方形盒体和圆形法兰配合时，法兰面的利用率更差，法兰面的密封槽内边缘直径至少大于方形盒体截面对角线，留出密封槽及螺栓安装空间后法兰面直径远大于方形盒体边长。例如对截面150mm*120mm的方形盒体，留出密封槽及螺栓安装孔余量后至少需要直径210mm的圆截面密封法兰，截面利用率52％。同时，密封法兰厚度大于方形盒体壁厚，法兰较重的密封装置头重脚轻稳定性较差，且重量较大，不便于安置；最后，为提高方形盒体内空间利用率，待密封系统外轮廓也受到方形盒体约束。

先前矩形密封的实施例采用密封面挤压实心丝圈或实心垫圈变形实现密封。这种方法若采用非金属材料作为密封圈时漏率较大，且非金属材料在真空环境中放气量较大，影响真空系统清洁度；若采用金属材料作为密封圈则需要较大的预紧力，且金属密封圈不能重复使用，灵活性较差。

发明内容

基于上述现有技术的问题，本发明提出一种真空环境中的弹性金属矩形密封装置，包括矩形上法兰(1)、矩形下法兰(2)、矩形密封盒体(3)、矩形整体轮廓的密封结构、压紧螺钉、待密封系统安装螺钉、矩形截面待密封系统，其中，矩形截面待密封系统容纳于矩形密封盒体(3)，并采用待密封系统安装螺钉固定，矩形上法兰(1)和矩形下法兰(2)经由矩形整体轮廓的密封结构相配合、由压紧螺钉压紧，实现密封，矩形整体轮廓的密封结构采用弹性金属压紧密封结构，通过平面将弹性金属密封圈在密封槽(5)内挤压变形。

优选地，矩形整体轮廓的密封结构的拐角处，采用过渡圆弧结构。