[实用新型]一种耐高压水密光学窗结构

说明书

本实用新型提供一种耐高压水密光学窗结构，包括光学窗罩、窗罩支撑壳体、弯曲补偿件和窗罩压盖，弯曲补偿件位于窗罩支撑壳体和光学窗罩之间，弯曲补偿件与窗罩支撑壳体之间还设有密封用的O型橡胶密封圈，弯曲补偿件与光学窗罩之间、光学窗罩与窗罩压盖之间以及窗罩支撑壳体与窗罩压盖之间均设有密封用的平面橡胶垫，弯曲补偿件与窗罩支撑壳体之间以及光学窗罩与窗罩支撑壳体之间还设有隔离窗罩支撑壳体受压变形用的平面橡胶垫。本实用新型结构轻巧，使用性能高，可靠性高，大大提高了光学窗罩的耐压性和密封性，同时大幅提升了使用的安全性和稳定性。

技术领域

本实用新型涉及机械结构技术领域，尤其是涉及一种耐高压水密光学窗结构。

背景技术

深潜设备和深水作业设备的下潜深度可达几百米甚至数千米，其耐压壳体在深潜状态中需要承受几兆帕或几十兆帕的（海）水压力。在深潜设备和深水作业设备上的光电探测设备都设置有光学窗罩，其直接面临外部（海）水的压力，随着下潜深度的增加，压力随之增大，而其支撑壳体的材料通常为高强度的钛合金或不锈钢材料。由于尺寸和重量限制，支撑壳体的刚度有限，在高压下均会弯曲变形，而随着压力的增加，支撑壳体的光学窗罩支撑平面的弯曲变形量会逐渐增加，一般在几兆帕的压力下就能达到0.2mm以上。现有的光学窗罩材料一般为光学玻璃或光学晶体，均为脆性材料，在外部水压作用下的弯曲变形量很小，对于长度尺寸300 mm左右的平面光学窗罩弯曲变形量一般不会超过0.1mm，否则光学窗罩就会破裂。随着下潜深度的增加即光学窗承受压力的增加，支撑壳体的光学窗罩支撑面的弯曲量不断增加，而光学窗罩的弯曲量增加较少，现有的耐压水密光学窗结构就会造成光学窗罩应力集中，局部应力超过光学窗罩耐压强度极限会导致光学窗罩破裂。通过试验证实如果支撑壳体的刚度足够，即光学窗罩支撑面的变形量很小，光学窗罩的耐压能力会比支撑面弯曲量大时成倍增加。

因此，现有的耐压水密光学窗结构的不足主要表现在：1）光学窗支撑壳体材料为常用的高强度钛合金或不锈钢材料，当壳体的厚度尺寸受到一定限制时，在大潜深高水压下窗罩支撑壳体的支撑面有较大的弯曲变形量，将造成光学窗罩局部应力集中，光学窗罩在较低的水压下就会发生破裂；2）为了减少支撑壳体支撑窗罩平面的受压弯曲变形量只有大幅度增加支撑壳体的厚度，大大增加了深潜设备的体积和重量，不利于深潜设备的使用和操作。

中国专利文献CN 110217343 A 记载了一种增强密封的大深度海洋光学装置，包括玻璃窗口、预紧法兰、耐压壳体和封头端盖，该装置相对复杂。中国专利文献CN111751948 A 记载了一种压力自平衡式深海仪器光学镜头封装结构，通过改变光学窗口压板与光学窗口之间的密封结构，在光学窗口压板与光学窗口端面接触部位留有空隙，但是该装置无法解决密封性的问题，且压力并不能完全被平衡，使用存在缺陷，因此需要改进。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种耐高压水密光学窗结构，解决现有的耐压水密光学窗结构的支撑壳体和光学窗罩壁厚较厚，光学窗尺寸大，重量大，光学窗使用存在安全隐患的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种耐高压水密光学窗结构，包括光学窗罩、窗罩支撑壳体、弯曲补偿件和窗罩压盖，弯曲补偿件位于窗罩支撑壳体和光学窗罩之间，弯曲补偿件与窗罩支撑壳体之间设有密封用的O型橡胶密封圈，弯曲补偿件与光学窗罩之间设有密封用的第二平面橡胶垫，光学窗罩与窗罩压盖之间设有密封用的第四平面橡胶垫，窗罩支撑壳体与窗罩压盖之间设有密封用的第五平面橡胶垫，弯曲补偿件与窗罩支撑壳体之间设有隔离窗罩支撑壳体受压变形用的第一平面橡胶垫，光学窗罩与窗罩支撑壳体之间设有隔离窗罩支撑壳体受压变形用的第三平面橡胶垫。

优选方案中，所述窗罩支撑壳体设有阶台，阶台包括位于中间位置的第二平面以及位于第二平面两侧对称设置的第一平面，第二平面与第一平面平行，第二平面高于第一平面，第二平面和第一平面平面之间设有连接面，连接面向第一平面一侧倾斜，阶台上设有安装槽，安装槽内设有O型橡胶密封圈。