本發(fā)明屬于光學測試技術領域。

背景技術：

各種結構的光學窗口在日常生活、水下觀察及航天航空中得到了廣泛的應用,隨著近幾十年來各種科學試驗中爆炸容器的研究和應用，在密封爆炸容器中設置光學測試窗口，進行可見光學照相如全息照相或高速攝影，以觀察爆炸后各種材料的特性的試驗也越來越廣泛的開展。國內某些廠家生產(chǎn)一些品種的用于真空密封的光學窗口，但進行爆轟實驗密封有毒有害氣體進行全息照相及高速攝影的密封性光學測試窗口很少進行報道。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種抗爆炸沖擊的密封光學測試窗口裝置，在爆炸沖擊載荷下，滿足照相要求的同時，有效地防止有毒有害氣體的泄漏，使儀器及周圍環(huán)境都得到有效的保護。

本發(fā)明解決所述技術問題采用的技術方案是，抗爆炸沖擊的密封光學測試窗口裝置，其特征在于，包括下述部分：

容器通道，其為一筒體，在兩個端面設置有螺紋孔；

共軸設置的第一法蘭盤和第二法蘭盤；

在第一法蘭盤的內壁設置有至少兩個光學玻璃安裝槽，第一法蘭盤邊緣的下方端面通過穿過法蘭邊緣的螺栓與容器通道的一個端面連接，法蘭邊緣外側端面環(huán)繞軸線嵌裝有密封圈；

在第二法蘭盤的內壁設置有至少一個光學玻璃安裝槽，第二法蘭盤邊緣的上方端面通過穿過法蘭邊緣的螺栓與容器通道的另一個端面連接，法蘭邊緣內側端面環(huán)繞軸線嵌裝有密封圈；

通過光學玻璃安裝槽安裝在第一法蘭盤和第二法蘭盤的光學玻璃，所有的光學玻璃相互平行且垂直于軸線；

第一法蘭盤的相鄰兩塊玻璃之間為密封空間。

所述光學玻璃通過螺栓和壓塊固定安裝在光學玻璃安裝槽內，壓塊和光學玻璃之間設置有密封墊。

進一步的，所述第一法蘭盤的兩端處的內壁設置有兩個光學玻璃安裝槽，兩個端面設置有螺紋孔，與螺紋孔配合的螺栓通過壓塊和密封墊固定光學玻璃安裝槽內的光學玻璃，位于第一法蘭盤的小端的螺栓、壓塊和密封墊密封于灌膠筒內。

所述第二法蘭盤的小端處固定設置有帶通孔的擋板，擋板上設置有螺紋孔和光學玻璃安裝槽，與螺紋孔配合的螺栓通過壓塊和密封墊固定光學玻璃安裝槽內的光學玻璃，擋板上的通孔與第二法蘭盤共軸，螺栓、壓塊和密封墊密封于灌膠筒內。

本文將法蘭盤帶有邊緣的一端稱為大端，不帶邊緣的一端稱為小端，如圖2中，法蘭盤右端帶有邊緣，螺栓穿過邊緣上的孔與其他部分形成法蘭連接。

另外，法蘭盤大端的方向稱為下方，小端方向稱為上方，也就是圖2的右方為下方，左方為上方。

本發(fā)明采用三層光學玻璃分別密封的結構，采用兩級組件密封，采用O型圈、膠密封等多種密封的方式實現(xiàn)了高效密封，達到了在75MPa爆炸載荷的條件下，漏率小于6×10^-10Pa·m³/s，同時高要求的加工安裝工藝確保了光學測試窗口質量，為取得高的照相質量創(chuàng)造了條件。

本發(fā)明的高密封性光學測試窗口在爆炸載荷下，滿足照相要求的同時，能有效地防止有毒有害氣體的泄漏，使儀器及周圍環(huán)境都得到有效的保護，各種科學試驗研究中具用廣泛的應用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明中的光學玻璃窗口第一組件的結構示意圖。

圖3是本發(fā)明中的光學玻璃窗口第二組件的結構示意圖。

圖中序號：

1.第一組件，2.第六O型密封圈；3.第七O型密封圈

4.容器通道 5.第五O型密封圈 6.第四O型密封圈Ⅲ

7.第二組件 8.螺栓Ⅳ 9.壓板Ⅰ 10.密封墊Ⅰ

11.第一法蘭盤 12.光學玻璃Ⅰ 13.光學玻璃Ⅱ 14.密封

墊Ⅱ 15.壓板Ⅱ 16.第一O型密封圈 17.第二O型密封圈

18.第一灌膠筒 19.密封膠 20.第二灌膠筒 21.螺栓Ⅰ

22.第二法蘭盤 23.光學玻璃Ⅲ 24.第三O型密封圈

25.第三灌膠筒 26.密封墊Ⅲ 27.壓板Ⅲ 28.密封膠

29.螺栓Ⅲ 30.密封墊Ⅲ 32.螺栓Ⅱ 38.螺栓Ⅴ

具體實施方式

本發(fā)明含有用于動態(tài)密封的光學玻璃窗口第一組件、用于靜態(tài)密封光學玻璃窗口第二組件和容器通道，所述的測試窗口整體為圓柱狀。

下文的支承板為第一法蘭盤，支承鋼筒為第二法蘭盤。

所述的光學玻璃窗口第一組件包括光學玻璃Ⅰ、光學玻璃Ⅱ和支承板，支承板的大端設有連接螺栓的通孔，支承板中段兩側分別設置有安裝光學玻璃Ⅰ和光學玻璃Ⅱ的相互平行的板定位槽，光學玻璃Ⅰ和光學玻璃Ⅱ分別置于板定位槽中；在與光學玻璃Ⅰ和光學玻璃Ⅱ相嵌接的支承板上設置的溝槽中分別嵌裝有第一O型密封圈和第二O型密封圈；在光學玻璃Ⅰ端部的支承板的外側緊密連接有環(huán)狀的壓板Ⅰ，壓板Ⅰ與支承板之間設置有密封墊Ⅰ，在光學玻璃Ⅱ端部的支承板的外側緊密連接有環(huán)狀的壓板Ⅱ，環(huán)狀的壓板Ⅱ與支承板之間設置有密封墊Ⅱ，通過數(shù)個螺栓將所述的壓板Ⅰ、壓板Ⅱ、光學玻璃Ⅰ和光學玻璃Ⅱ分別與支承板緊密壓緊，從而使O型密封圈產(chǎn)生形變實現(xiàn)密封。在光學玻璃Ⅰ外側壓板Ⅰ的上下兩側設置有第一灌膠筒和第二灌膠筒，在第一灌膠筒與第二灌膠筒之間灌注有配比的高密封性的密封膠，使膠達到再次密封的目的。

所述的光學玻璃窗口第二組件包括支承鋼筒和光學玻璃Ⅲ，支承鋼筒大端背面設置有連接螺栓的通孔，支承鋼筒筒底內側設置有安裝光學玻璃Ⅲ的筒定位槽，光學玻璃Ⅲ置于筒定位槽中；在光學玻璃Ⅲ與支承鋼筒筒底之間設置有第三O型密封圈；在光學玻璃Ⅲ端部的支承鋼筒底部緊密連接有環(huán)狀的壓板Ⅲ，壓板Ⅲ與光學玻璃Ⅲ之間設置有密封墊Ⅲ，通過數(shù)個螺栓壓緊壓板Ⅲ及光學玻璃Ⅲ，與支承鋼筒緊密連接，使O型密封圈壓縮變形，實現(xiàn)密封。壓板Ⅲ內側設置有第三灌膠筒；第三灌膠筒與支撐鋼筒之間灌注有配比的高密封性的環(huán)氧密封膠，使膠液滲透所有縫隙達到再次密封的目的。在支承鋼筒的大端背部設置有第四O型密封圈和第五O型密封圈。

所述的光學玻璃窗口第一組件設置在容器通道的內側，在與容器通道內側連接的支撐板大端并列設置的溝槽中還嵌裝有第六O型密封圈和第七O型密封圈；數(shù)個螺栓壓緊上述并列兩個O型密封圈通過支承板大端設置的通孔與容器通道緊密連接，實現(xiàn)動態(tài)密封。光學玻璃窗口第二組件設置在容器通道的外側，數(shù)個螺栓通過支承鋼筒大端背部設置的通孔與容器通道緊密連接，通過螺栓壓緊第四O型密封圈及第五O型密封圈實現(xiàn)靜態(tài)密封。所述的光學玻璃Ⅰ、光學玻璃Ⅱ、光學玻璃Ⅲ、灌膠筒、支承板以及支承鋼筒的中心均為同軸心。

所述的光學玻璃窗口第一組件中的第一灌膠筒的外徑小于光學玻璃Ⅰ的外徑，第二灌膠筒的外徑小于支承板中段外徑。

所述的光學玻璃窗口第一組件中的壓板Ⅰ的內徑與第一灌膠筒的外徑相匹配；所述的光學玻璃窗口第二組件中的壓板Ⅲ的內徑與第三灌膠筒的外徑相匹配。

所述的光學玻璃窗口第二組件中的壓板Ⅲ的外徑與支承鋼筒的內徑相匹配。

所述的支承板兩側端面分別設有排列緊密的螺紋孔，目的是螺栓壓緊后，光學玻璃能受力均勻，以防光學玻璃玻璃損壞，同時使O型密封圈均勻受力，以達到良好密封效果。在支承板大端并列設有兩個嵌裝連接O型密封圈的溝槽,并設有連接螺栓的通孔，支承板與容器通道內側通過排列緊密的螺栓緊密密封。

所述的光學玻璃由K9玻璃制成。

所述的密封膠采用F-992光學結構膠系由A組份(環(huán)氧樹脂)及B組份(固化劑)構成的光學結構膠。具有配膠簡單、操作性能好、使用方便、固化后膠層柔韌粘接力強、應力小、抗蠕變性好、耐溫性好等特點。

所述的O型密封圈材料為氟橡膠，氟橡膠的表面質量要求無飛邊、無裂紋、無瑕疵。專制硫化而成，優(yōu)質的O型密封圈性能保證光學玻璃玻璃密封效果。

所述的密封墊材料為聚四氟乙烯。

所述的支承鋼筒其底部設有嵌裝連接O型密封圈的溝槽，底部端面設置有排列緊密的螺紋孔，其目的是螺栓壓緊后，光學玻璃能受力均勻，以防光學玻璃玻璃損壞，同時使O型密封圈均勻受力，以達到良好密封效果。在支承鋼筒大端背面設有連接螺栓的通孔，支承鋼筒與容器通道外側通過排列緊密的螺栓緊密密封。

更具體的實施例如下：

圖1～圖3中，本發(fā)明的一種抗爆炸沖擊密封性光學測試窗口，所述的裝置含有用于動態(tài)密封的光學玻璃窗口第一組件1、用于靜態(tài)密封的光學玻璃窗口第二組件7和容器通道4；所述的測試窗口整體為圓柱狀。

所述的光學玻璃窗口第一組件1包括光學玻璃Ⅰ12、光學玻璃Ⅱ13和支承板11，支承板11的大端設有連接螺栓Ⅳ8的通孔，支承板11中段兩側分別設置有安裝光學玻璃Ⅰ12和光學玻璃Ⅱ13的相互平行的板定位槽，光學玻璃Ⅰ12和光學玻璃Ⅱ13分別置于板定位槽中；在與光學玻璃Ⅰ12和光學玻璃Ⅱ13相嵌接的支承板11上設置的溝槽中分別嵌裝有第一O型密封圈16和第二O型密封圈17；在光學玻璃Ⅰ12端部位于支承板的外側緊密連接有環(huán)狀的壓板Ⅰ9，壓板Ⅰ9與支承板11之間設置有密封墊Ⅰ10，在光學玻璃Ⅱ13端部位于支承板的外側緊密連接有環(huán)狀的壓板Ⅱ15，環(huán)狀的壓板Ⅱ15與支承板11之間設置有密封墊Ⅱ14，通過螺栓Ⅰ21將壓板Ⅰ9、光學玻璃Ⅱ13與支承板11壓緊，通過螺栓Ⅱ32將壓板Ⅱ15、光學玻璃Ⅱ13與支承板11壓緊，通過上述數(shù)個螺栓將所述的壓板Ⅰ9和壓板Ⅱ15分別與支承板11緊密密封連接。在光學玻璃Ⅰ12外側壓板Ⅰ9的上下兩側設置有第一灌膠筒18和第二灌膠筒20，在第一灌膠筒18與第二灌膠筒20之間灌注有配比的高密封性的環(huán)氧密封膠19。

所述的光學玻璃窗口第二組件7包括支承鋼筒22和光學玻璃Ⅲ23，支承鋼筒22大端背面設置有連接螺栓的通孔，支承鋼筒筒底內側設置有安裝光學玻璃Ⅲ23的筒定位槽，光學玻璃Ⅲ23置于筒定位槽中；在光學玻璃Ⅲ23與支承鋼筒筒底之間設置有第三O型密封圈24；在光學玻璃Ⅲ23端部的支承鋼筒底部緊密連接有環(huán)狀的壓板Ⅲ27，壓板Ⅲ27與光學玻璃Ⅲ23之間設置有密封墊Ⅲ26，通過數(shù)個螺栓Ⅲ29壓緊壓板Ⅲ27及光學玻璃Ⅲ23并與支承鋼筒22緊密密封連接；壓板Ⅲ27內側設置有第三灌膠筒25；第三灌膠筒25與支撐鋼筒22之間灌注有配比的高密封性的環(huán)氧密封膠28；在支承鋼筒22的端口背部設置有第四O型密封圈6和第五O型密封圈5。

所述的光學玻璃窗口第一組件1設置在容器通道4的內側，數(shù)個螺栓Ⅳ8通過支承板11大端設置的通孔與容器通道4緊密連接，在與容器通道4內側連接的支撐板11大端并列設置的溝槽中嵌裝有第六O型密封圈2和第七O型密封圈3；光學玻璃窗口第二組件7設置在容器通道4的外側，數(shù)個螺栓Ⅴ38通過支承鋼筒22大端背面設置的通孔與容器通道4緊密連接；所述的光學玻璃Ⅰ12、光學玻璃Ⅱ13、光學玻璃Ⅲ23、灌膠筒、支承板11以及支承鋼筒22的中心均為同軸心。

所述的光學玻璃Ⅰ12、光學玻璃Ⅱ13、光學玻璃Ⅲ23由K9玻璃制成。

所述的密封膠采用F-992光學結構膠，按(甲:乙)為(2:1)配比,即按F-992甲組份(市售)兩份的環(huán)氧樹脂與F-992乙組份(市售)一份的固化劑混合固化。

所述的七個O型密封圈采用的材料為氟橡膠。

所述的三個密封墊材料采用聚四氟乙烯。

所述的支撐板11和支撐鋼筒22的材料均采用35號鋼。

光學玻璃窗口第一組件1通過螺栓Ⅳ8與容器通道4壓緊，通過均勻受力使第六O型密封圈2、第七O型密封圈3壓平達到密封的目，用塞尺檢查光學玻璃窗口第一組件1與容器通道4之間間隙，要求間隙均勻，且≤0.04mm,實現(xiàn)動態(tài)密封。光學玻璃窗口第二組件，通過螺栓Ⅴ38與容器通道4壓緊，所述兩個O型密封圈壓產(chǎn)生壓縮變形達到密封的目的，用塞尺檢查光學玻璃窗口第二組件1與容器通道4之間間隙，要求間隙均勻，且≤0.04mm,實現(xiàn)靜態(tài)密封。

本發(fā)明中的光學玻璃窗口第一組件中，厚度為15mm的光學玻璃Ⅰ12、厚度為25mm的光學玻璃Ⅱ13及第一O型密封圈16、第二O型密封圈17設置定位后，通過十六個M10的螺栓Ⅰ21壓緊壓板Ⅰ9和壓板Ⅱ15，從而使光學玻璃Ⅰ12、光學玻璃Ⅱ13壓緊，螺栓擰緊力距為20N·m。通過均勻受力使第一O型密封圈16、第二O型密封圈17壓平達到密封的目的，壓板Ⅰ9壓板Ⅱ15間加密封墊Ⅰ10、密封墊Ⅱ14緩沖作用，以減少壓板Ⅰ9、壓板15對光學玻璃Ⅰ12、光學玻璃Ⅱ13的應力。用塞尺檢查光學玻璃窗口第一組件1與容器通道4之間間隙，要求間隙均勻，且≤0.04mm。在第一灌膠筒18與第二灌膠筒Ⅱ20之間灌注配比為2:1的環(huán)氧密封膠19。

光學玻璃窗口第二組件中，通過十六個M10的螺栓Ⅲ29壓緊壓板Ⅲ27從而壓緊光學玻璃Ⅲ23，螺栓擰緊力距為20N·m，通過均勻受力使第三O型密封圈24壓平達到密封的目的，壓板Ⅲ27與光學玻璃Ⅲ23之間加密封墊Ⅲ26起緩沖作用，以減小壓板Ⅲ27對光學玻璃Ⅲ23的應力。用塞尺檢查兩法蘭之間間隙，要求間隙均勻，且≤0.04mm。第三灌膠筒25與支承鋼筒22間內灌注配比為2:1的環(huán)氧密封膠28達到再次密封的目的。

密封光學測試窗口靜態(tài)密封性能：容器在0.2MPa壓力、充氦氣50％的條件下氦質譜檢漏，一、二級光學玻璃窗口組件及一、二級光學玻璃窗口組件與容器通道的檢測漏率小于6×10^-10Pa·m³/s。

密封光學測試窗口動態(tài)密封性能：

在小容器中對稱安裝兩組高密封性光學測試窗口，試驗爆炸后對光學玻璃產(chǎn)生的超壓為75MPa,經(jīng)檢測窗口漏率小于6×10^-10Pa·m³/s。

在小容器中對稱安裝兩組密封光學測試窗口，試驗爆炸后對光學玻璃產(chǎn)生的超壓為75MPa,容器內投放SF₆氣體，試驗前監(jiān)測環(huán)境中SF₆本底低于5×10^-13ml/ml；試驗后濃度仍低于試驗前5×10^-13ml/ml說明無泄漏。

密封光學測試窗口的照相性能檢測：采用高密封性光學測試窗口的全息照相系統(tǒng)空間分辨率檢測，4μm粒子測量的相對誤差為：9.5％滿足測試要求。

經(jīng)過試驗證明，本發(fā)明采用三層玻璃分別密封的結構及兩級密封轉接，采用O型圈、膠密封等實現(xiàn)了高效密封，達到了在75MPa沖擊載荷的條件下，經(jīng)檢測漏率小于6×10^-10Pa·m³/s，SF₆氣體漏監(jiān)測結果均為環(huán)境本底水平；同時優(yōu)質的光學玻璃及高質量的加工安裝工藝確保了光學窗口的質量，為取得高的照相質量創(chuàng)造了條件。