Уплотнение крышки крупногабаритной вакуумной камеры

 

Сущность изобретения: между фланцами корпуса и крышки установлены тонкостенный упругий элемент и уплотнительная прокладка. Кронштейны установлены на крышке равномерно по ее периметру. Растяжки с роликами взаимодействуют с кронштейнами. Подвижный элемент в виде упругого кольца состоит из трех равных частей, разделенных жесткими упорами. Прокладка установлена на фланце корпуса. Элемент выполнен в виде кольца U-образного сечения. Между ветвями, направленными параллельно плоскости разъема уплотнения в сторону от оси поршня упругого элемента, в зоне взаимодействия с прокладкой установлен подвижный элемент. Упругий элемент одной ветвью соединен с фланцем крышки, на другой его ветви закреплены растяжки. Высоту упоров определяют по заданной формуле. 3 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к конструкции уплотнений вакуумных камер как вертикального, так и горизонтального типа. Наиболее эффективно оно может быть использовано при уплотнении крышек крупногабаритных вакуумных камер, например, имитаторов космического пространства.

Известно вакуумное уплотнение камер больших диаметров, содержащее корпус камеры с крышкой, между которыми расположены тонкостенный упругий элемент, закрепленный на корпусе, уплотнительное кольцо и элементы дозированного прижатия уплотнительного кольца, причем упругий элемент снабжен радиальными ребрами жесткости [1] К недостаткам известного устройства следует отнести, с одной стороны, недостаточную гибкость тонкостенного упругого элемента из-за наличия радиальных ребер жесткости, что ухудшает его способность отслеживать кривизну уплотняемых поверхностей, а с другой малую его жесткость, чтобы эффективно передавать на уплотнительную прокладку усилие атмосферного давления. Все это приводит к ненадежности уплотнения.

Известно также вакуумное уплотнение камер больших диаметров, содержащее корпус с фланцем и крышкой, упругую плоскую кольцевую мембрану, прикрепленную к корпусу, уплотнительную прокладку и прижимное устройство, расположенное на фланце корпуса и снабженное опорным кольцом, растяжки, кронштейны которых установлены на фланце корпуса, а ролики растяжек имеют возможность перемещения параллельно оси камеры по направляющим кронштейнов [2] Недостатком известного устройства является то, что конструкция обуславливает увеличение габаритов, а следовательно, и металлоемкости изделия за счет того, что диаметр, на котором расположена зона уплотнения, и диаметр самой крышки значительно превышают диаметр корпуса камеры.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее корпус с фланцем и крышку, между которыми зажимается уплотнительное кольцо. Причем с целью надежной герметизации разъема к стенке корпуса прикреплен тонкостенный упругий элемент, на котором по диаметру установлено уплотнительное кольцо, прижимаемое к крышке в процессе откачки камеры атмосферным давлением [3] К недостаткам известного уплотнения следует отнести конструкцию тонкостенного упругого элемента, которая обуславливает значительное превышение диаметра крышки над диаметром корпуса камеры, что увеличивает ее габариты и металлоемкость. Кроме того, из-за недостаточной гибкости тонкостенного упругого элемента ухудшается надежность герметизации разъема.

Задачей изобретения является повышение надежности герметизации разъема, уменьшение габаритов и снижение металлоемкости камеры.

На фиг.1 показан общий вид уплотнения крышки крупногабаритной вакуумной камеры; на фиг.2- разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2.

Уплотнение содержит корпус 1 камеры с фланцем 2 и крышку 3 с фланцем 4, между которыми установлены уплотнительная прокладка 5, расположенная на фланце 2 корпуса 1, и тонкостенный упругий элемент 6 с размещенным между его ветвями 7 и 8, в зоне взаимодействия тонкостенного упругого элемента 6 с уплотнительной прокладкой 5, поджимным элементом 9, изготовленным в виде упругого кольца не менее чем из трех равных частей, разделенных жесткими упорами 10. При этом тонкостенный упругий элемент 6 выполнен в виде плоского кольца U-образного сечения, ветви 7 и 8 которого расположены в плоскости разъема и направлены в сторону от оси 4 крышки 3, своей ветвью 7 непосредственно соединен с фланцем крышки 3, в то время как другая его ветвь 8 с помощью растяжек 11, закрепленных на ней, и роликов 12 взаимодействует с кронштейнами 13, установленными равномерно по периметру крышки 3, а высота Н жестких упоров 10 определяется из неравенства H≥(1-ε)h Уплотнение работает следующим образом.

На корпус 1 камеры с размещенной на его фланце 2 уплотнительной прокладкой 5 устанавливают крышку 3, на которой закреплены тонкостенный упругий элемент 6 с размещенным в нем поджимным элементом 9 и жесткими упорами 10, растяжки 11 и кронштейны 13. Под действием веса крышки 3 поджимной элемент 9 и тонкостенный упругий элемент 6 будут сдеформированы по высоте. При этом поверхность тонкостенного упругого элемента 6, находящаяся в контакте с уплотнительной прокладкой 5 корпуса 1, копируя неровность поверхности фланца 2 корпуса 1, равномерно по всему периметру обожмет уплотнительную прокладку 5, обеспечивая тем самым предварительное уплотнение разъема. При горизонтальном типе камеры предварительное уплотнение разъема может быть обеспечено с помощью различных механических, пневматических или гидравлических прижимных устройств (болтовое соединение, струбцины, пневмо- и гидроприжимы и т.п.).

После предварительного уплотнения разъема приступают к вакуумированию камеры. Под воздействием атмосферного давления на крышку 3 поджимной элемент 9 и тонкостенный упругий элемент 6 будут дополнительно деформироваться до тех пор, пока поверхность крышки 3 не придет в контакт с жесткими упорами 10, после чего дальнейшее нагружение поджимного элемента 9 и тонкостенного упругого элемента 6 прекращается, остальная нагрузка от атмосферного давления замкнется на корпус 1 камеры. В результате дополнительного поджатия обеспечивается надежная герметизация соединения.

При вакуумировании камеры возникающая нагрузка на тонкостенный упругий элемент 6 от атмосферного давления компенсируется растяжками 11, ролики 12 которых опираются на направляющие кронштейнов 13.

Таким образом, вакуумное уплотнение позволяет значительно уменьшить габариты и металлоемкость вакуумных камер при надежной герметизации разъема за счет того, что тонкостенный упругий элемент выполнен в виде кольца U-образного сечения, закреплен на крышке, а поджимной упругий элемент расположен внутри тонкостенного упругого элемента в зоне взаимодействия его с уплотнительной прокладкой и выполнен по крайней мере из трех равных частей, между которыми установлены жесткие упоры.

Формула изобретения

УПЛОТНЕНИЕ КРЫШКИ КРУПНОГАБАРИТНОЙ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ, содержащее корпус и крышку с фланцами, между которыми установлены тонкостенный упругий элемент и уплотнительная прокладка, отличающееся тем, что оно снабжено кронштейнами, установленными на крышке равномерно по ее периметру, растяжками с роликами, взаимодействующими с кронштейнами, жесткими упорами и поджимным элементом в виде упругого кольца, состоящего не менее чем из трех равных частей, разделенных упорами высотой H, уплотнительная прокладка установлена на фланце корпуса, а тонкостенный упругий элемент выполнен в виде кольца U-образного сечения между ветвями, которого направленными параллельно плоскости разъема уплотнения в сторону от оси крышки, в зоне взаимодействия с уплотнительной прокладкой установлен поджимной элемент, при этом тонкостенный упругий элемент одной из своих ветвей соединен с фланцем крышки, на другой его ветви закреплены растяжки, а высота H упоров определяется по формуле H ≥ (1-ε)h, где h высота поджимного элемента в свободном состоянии; ε допустимая степень сжатия для материала поджимного элемента.