專利名稱：反復開閉式密封腔機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反復開啟、閉合的密封腔裝置，可用于密封檢測、泄漏檢測及其他各種提供局部密封環(huán)境的場合。
背景技術(shù)：
為了適應工作環(huán)境，很多產(chǎn)品和零部件都有密封性的要求，比如彈藥引信、包裝罐體、電子器件、航空航天部件、汽車部件等都必須達到規(guī)定的密封性指標，并且需要在產(chǎn)品檢驗過程中需要對密封性指標進行檢測。密封性指標可用泄漏率(簡稱漏率)來衡量。檢測密封性指標或者說檢測泄漏率有多種方法，差壓式密封性檢測(或稱差壓式漏率檢測、差壓式檢漏)是目前產(chǎn)品密封性檢測中比較常用的方法之一。這種方法既可以用于開式腔體的檢測對象(即檢測對象是一個不封閉的腔體，檢測時需要與外部器件構(gòu)成一個密封的腔體，通過加壓或抽真空來檢測其密封性)，也可以用于閉式腔體的檢測對象(即檢測對象本身是一個封閉的空心腔體，檢測時要將檢測對象放置于一個稱為檢測腔的密封腔體內(nèi)，通過加壓或抽真空此密封腔來判斷檢測對象空心腔體的密封性)。以檢測閉式腔體密封性為例，差壓式密封性檢測的原理是:將被檢件和基準件分別放入兩個密封的腔體內(nèi)(稱其為檢測腔或密封腔)，然后將檢測腔加壓或抽真空，在一定時間內(nèi)測量被檢件所處檢測腔壓力與基準件所處檢測腔壓力的差值，并通過相關(guān)計算獲得被檢件的漏率。在檢測密封性時，被檢件和基準件需要放入檢測腔，然后關(guān)閉檢測腔，并保持閉合后的檢測腔對外部有很好的密封性(檢測腔對其外部的泄漏率指標至少應小于被檢件泄漏率的五分之一至十分之一)，檢測完畢后還需要打開檢測腔，取出被檢件。因此，這個檢測腔需要反復地開啟和閉合，在閉合時必須保持很好的密封性，在開啟時應便于取放被檢件和基準件?？梢姍z測腔是一種反復開啟式密封腔，是進行差壓式漏率檢測的關(guān)鍵部件，其性能和可靠性對漏率檢測設備的性能影響極大?！短綔y與控制學報》2007年8月出版的第29卷第4期中《引信檢漏技術(shù)綜述》一文、2004年11月中國真空學會第六屆全國會員代表大會暨學術(shù)論文摘要集中的《差壓式檢漏技術(shù)及其在密封器件粗檢上的應用》一文、CVS2008年學術(shù)年會的《航天器管路系統(tǒng)差壓檢漏技術(shù)研究》一文、公開號CN1335491A文件所述的發(fā)明專利，都對差壓式檢漏技術(shù)進行了系統(tǒng)全面的技術(shù)介紹，但均未涉及測試所用檢測腔的具體結(jié)構(gòu)，未對運用差壓式密封檢測時如何反復可靠地開啟和關(guān)閉檢測腔提出技術(shù)解決方案。市場上現(xiàn)有多款差壓式密封檢測設備在銷售，比如重慶市新現(xiàn)科技發(fā)展有限公司、博益(天津)氣動技術(shù)研究所有限公司、鄭州斯倍思機電有限公司等都有差壓式密封檢測儀產(chǎn)品。現(xiàn)有產(chǎn)品的反復開啟式檢測腔(密封腔)技術(shù)是將密封腔分為兩部分，一部分為腔體，位于下部，一部分為蓋體，位于上部，在腔體上端口部設置一個環(huán)形凹槽，內(nèi)置彈性O型圈，直線運動機構(gòu)與推桿連接，推桿與蓋體連接，將直線運動機構(gòu)的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)樯w體的上下運動，實現(xiàn)密封腔的開啟和閉合，并在閉合時維持一定的壓緊力。這種密封腔開啟閉合機構(gòu)在使用中出現(xiàn)很多問題:一是密封腔機構(gòu)的調(diào)試過程很麻煩。直線運動機構(gòu)、推桿、蓋體、腔體的軸心位置和軸向都必須很好地調(diào)試對準，既要同心又要同軸，避免蓋體與腔體的軸心位移偏差和軸向角度偏差，才能確保蓋體、彈性O型圈和腔體的緊密接觸，從而保證閉合后密封腔的密封性能達到要求。二是極易失去原有調(diào)試狀態(tài)。由于密封腔反復開閉，機械磨損、意外觸碰、環(huán)境振動等都極易造成密封腔密封機構(gòu)的相對位置發(fā)生變化，要么不同心，要么不同軸，導致蓋體、彈性O型圈、腔體之間不能很好嚙合壓緊，使閉合后的密封腔對外部的密封性指標大幅下降，無法正常進行密封檢測。三是彈性O型圈易脫落。彈性O型圈多為橡膠制品，長時間使用后其表面發(fā)粘，蓋體和腔體加壓閉合后開啟時，彈性O型圈會與蓋體接觸面粘連，失去原有位置，甚至完全從環(huán)形凹槽脫出，導致檢測腔密封機構(gòu)失效。這些問題使差壓式密封檢測儀不能長時間可靠工作，造成停機故障，影響整個產(chǎn)品生產(chǎn)線的正常運行。有人試圖在蓋體和推桿之間采用彈簧連接，但沒有成功，因為彈簧的抖動無法避免，反而更易造成蓋體與腔體壓合時的位置偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有反復開閉式密封腔機構(gòu)存在的技術(shù)缺陷，提出了調(diào)試簡單、工作可靠的技術(shù)方法。本發(fā)明的技術(shù)思想:1、利用圓錐臺與圓錐臺套的導向作用，保證蓋體與腔體軸心位置的對準。2、利用蓋體的自重，在圓錐臺脫離圓錐臺套的約束后實現(xiàn)蓋體的自動找平，保證蓋體與腔體的軸線對準。3、利用有約束的螺旋彈簧對蓋體施加壓力，既保障了蓋體壓合的均勻正直，又避免了彈簧的抖動。4、利用環(huán)形凹槽內(nèi)側(cè)的徑向凸緣，防止彈性O型圈的位移和脫出。本發(fā)明的技術(shù)方案:反復開閉式密封腔機構(gòu)包括腔體組件、蓋體組件、驅(qū)動組件和C型框架。腔體組件和驅(qū)動組件分別安裝于C型框架的上下橫板上，蓋體組件與驅(qū)動組件的推桿連接，驅(qū)動組件通過直線運動推動蓋體組件運動，使蓋體與腔體閉合或開啟，反復開啟與閉合時可以保證蓋體與腔體同心同軸的精度，提供足夠的閉合壓力，使蓋體與腔體閉合形成的閉合腔體(檢測腔)對外的泄漏率滿足要求。腔體組件包括腔體、密封環(huán)、彈性O型圈和下腔接口，腔體用螺釘固定于C型框架下橫板上，為一定壁厚的圓筒形結(jié)構(gòu)，下端封閉，上端開口，上端的徑向平面環(huán)上開設一個凹槽環(huán)，凹槽內(nèi)圈上端設置一個徑向向外的凸緣，密封環(huán)放置于凹槽內(nèi)，彈性O型圈放置于凹槽內(nèi)的密封環(huán)上，腔體的圓周側(cè)壁下部安裝下腔接口，通過該接口可以從腔體內(nèi)抽氣，或向腔體內(nèi)充氣。蓋體組件包括蓋體、螺旋彈簧、滑軸、滑套和滑套端蓋，蓋體為圓筒形結(jié)構(gòu)，下端開口，端頭為一環(huán)形平面，尺寸與腔體的上端開口相配，上端封閉并設有一個上凸臺，凸臺軸心處設有螺紋孔，與滑軸下端相連接，滑軸下部為圓柱體形狀并在端部設有螺紋，螺旋彈簧套于滑軸下部，并可自由移動，螺旋彈簧軸向長度小于滑軸下部圓柱體的長度，滑軸上部為圓椎臺形狀，圓椎臺上端面為軸對稱平滑曲面，滑軸軸向長度小于滑套的軸向長度，滑套外輪廓為圓柱形，內(nèi)部下端為空心圓錐臺形，尺寸與滑軸上部的圓椎臺相吻合(即為圓錐臺套)，可使滑軸置于滑套內(nèi)并可向上移動，滑套內(nèi)部上端為空心圓柱形，上部端頭處有螺紋，與滑套端蓋的下端連接，滑套端蓋的上端設有螺紋，與驅(qū)動組件的推桿連接。驅(qū)動組件包括推桿和直線驅(qū)動部件，推桿下端設有螺紋，與滑套端蓋的上端連接，推桿上端與直線驅(qū)動部件的運動軸相連接，直線驅(qū)動部件用螺釘固定于C型框架的上橫板上。C型框架是由一個豎板和上下兩個橫板構(gòu)成的剛性結(jié)構(gòu)件，上下橫板均開設有與腔體和直線驅(qū)動部件相匹配的圓孔和螺紋孔，腔體組件通過螺釘安裝于下橫板上，驅(qū)動組件通過螺釘安裝于上橫板上，并可根據(jù)需要安裝多個腔體組件和驅(qū)動組件。為了提高漏率檢測精度，可以在腔體內(nèi)安裝腔體襯套，在蓋體內(nèi)安裝蓋體襯套，以便減小被檢件和基準件放入檢測腔后的剩余體積。本發(fā)明的有益效果:反復開閉式密封腔機構(gòu)巧妙利用了圓錐臺和圓錐套的導向定位作用、滑軸上端與滑套端蓋的適當間隙、螺旋彈簧與滑套下端的適當間隙和螺旋彈簧在滑軸上的導向運動，合理解決了檢測腔蓋體和腔體的同心、同軸壓緊問題，結(jié)構(gòu)簡捷高效，使密封腔機構(gòu)的調(diào)試過程簡化，解決了機械磨損、意外觸碰、環(huán)境振動等易導致檢測腔對外密封性能指標大幅下降，無法正常工作的問題，避免了彈性O型圈易移位、脫落造成的檢測腔密封機構(gòu)失效問題，降低了反復開閉式密封腔機構(gòu)的生產(chǎn)難度和成本，延長了平均故障間隔時間(MTBF)，減小了維護成本，提高了設備利用效率。


圖1是反復開閉式密封腔機構(gòu)立體圖。圖2是反復開閉式密封腔機構(gòu)主視3是反復開閉式密封腔機構(gòu)A-A斷面視4是反復開閉式密封腔機構(gòu)側(cè)視5是反復開閉式密封腔機構(gòu)的蓋體組件與腔體組件局部視6是反復開閉式密封腔機構(gòu)的蓋體與腔體壓緊閉合局部視圖上述各圖中的標號:1、直線驅(qū)動部件，2、橡膠墊圈，3、平墊圈，4、螺釘，5、滑套端蓋，6、滑套，7、滑軸，8、螺旋彈簧，9、上蓋襯套，10、蓋體，11、彈性O型圈，12、密封環(huán)，13、腔體墊圈，14、引信標準塊，15、腔體襯套，16、腔體，17、通氣墊片，18、腔體螺釘，19、下腔接口，20、C型框架，21、氣缸接口 1，22、氣缸接口 2，23、凸緣，24、推桿，25、腔體組件，26、蓋體組件，27、驅(qū)動組件。
具體實施例方式參照附圖，詳細說明本發(fā)明的實施實例如下:反復開閉式密封腔機構(gòu)包括腔體組件25、蓋體組件26、驅(qū)動組件27和C型框架28。腔體組件25和驅(qū)動組件27安裝于C型框架20上，蓋體組件26與驅(qū)動組件27的推桿24連接，驅(qū)動組件27通過直線運動推動蓋體組件26運動，使蓋體10與腔體16閉合或開啟，反復開啟與閉合時可以保證蓋體10與腔體16的對位精度和足夠的閉合壓力，使閉合腔體(檢測腔)內(nèi)外氣密隔絕指標長期滿足要求。腔體組件25包括腔體16、密封環(huán)12、彈性O型圈11和下腔接口 19，腔體16用腔體螺釘18固定于C型框架20的下橫板上，腔體16采用不銹鋼圓筒形結(jié)構(gòu)，下端封閉，上端開口，上端的徑向平面環(huán)上開設一個凹槽環(huán)，凹槽內(nèi)圈上端設置一個徑向向外的凸緣23，密封環(huán)放置于凹槽內(nèi)，彈性O型圈11放置于凹槽內(nèi)的密封環(huán)12上，彈性O型圈和密封環(huán)的整體壓縮量約為30 %，壓縮行程2_，腔體16的圓周側(cè)壁下部安裝下腔接ロ 19，通過該接ロ可以從腔體16內(nèi)抽氣，或向腔體16內(nèi)充氣。蓋體組件26包括蓋體10、螺旋彈簧8、滑軸7、滑套6和滑套端蓋5,蓋體10為招制圓筒形結(jié)構(gòu)，下端開ロ，端頭為ー環(huán)形平面，尺寸與腔體16的上端開ロ相配，上端封閉并設有ー個上凸臺，凸臺軸心處設有螺紋孔，與滑軸7下端相連接，滑軸7下部為圓柱體形狀并在端部設有螺紋，螺旋彈簧8套于滑軸7下部，并可自由移動，螺旋彈簧8軸向長度小于滑軸7下部圓柱體的長度，滑軸7上部為圓椎臺形狀，圓椎臺上端面為軸對稱平滑曲面，圓椎臺軸向長度小于滑套6內(nèi)部的軸向長度，滑套6外輪廓為圓柱形，內(nèi)部下端為空心圓錐臺形，尺寸與滑軸7上部的圓椎臺相吻合，可使滑軸7置于滑套6內(nèi)并可向上移動，滑套6內(nèi)部上端為空心圓柱形，上部端頭處有螺紋，與滑套端蓋5的下端連接，滑套端蓋5的上端設有螺紋，與驅(qū)動組件27的推桿24連接。驅(qū)動組件27包括推桿24和直線驅(qū)動部件1，直線驅(qū)動部件為氣缸，可選用SMC薄壁氣缸，推桿24下端設有螺紋，與滑套端蓋5的上端連接，推桿24上端與直線驅(qū)動部件I的運動軸同軸連接，直線驅(qū)動部件I用螺釘4固定于C型框架20的上橫板上。C型框架20是由ー個豎板和上下兩個橫板構(gòu)成的鋼制結(jié)構(gòu)件，上下橫板均開設有與腔體16和直線驅(qū)動部件1相匹配的圓孔和螺紋孔，腔體組件25通過腔體螺釘18安裝于下橫板上，直線驅(qū)動部件1通過螺釘4安裝于上橫板上?？筛鶕?jù)需要安裝多個腔體組件、蓋體組件和驅(qū)動組件。此例中安裝了 2個基準件檢測腔和2個被檢件檢測腔，共4套腔體組件、蓋體組件和驅(qū)動組件。每套組件間的距離約為160mm。本實施方案用于引信的漏率檢測，為提高漏率檢測精度，分別在腔體內(nèi)安裝了腔體襯套15，在蓋體內(nèi)安裝了蓋體襯套9，以便減小被檢件和基準件放入檢測腔后的剰余體積。當檢測對象變化時，可以更換襯套，以適應檢測對象外形的變化。反復開閉式密封腔機構(gòu)的工作過程:初始時腔體16與蓋體10分離，直線驅(qū)動部件I的運動軸位于上端位置。將基準件和被檢件放入腔體16內(nèi)，向直線驅(qū)動部件I送高壓空氣，推動直線驅(qū)動部件1的運動軸向下運動，通過推桿24帶動蓋體組件26向下運動，蓋體10接觸到腔體16 ;隨著推桿24帶動蓋體10繼續(xù)向下運動，滑軸7與滑套6脫離接觸，使蓋體10平穩(wěn)地落于腔體16之上；推桿24繼續(xù)向下運動，滑套6下端與螺旋彈簧8上端接觸，開始壓縮螺旋彈簧8，并通過螺旋彈簧8壓緊蓋體10與腔體16，將基準件和被檢件密封于檢測腔內(nèi)，開始實施密封檢測。密封檢測完畢，向直線驅(qū)動部件1反向送高壓空氣，推動直線驅(qū)動部件1的運動軸向上運動，通過推桿24帶動蓋體組件26向上運動；滑軸7與滑套6開始接觸，并將滑軸7定位于滑套6的中心位置，滑套6帶動滑軸7和蓋體10運動，使蓋體10脫離腔體16 ;蓋體10運動到位后，直線驅(qū)動部件I的運動軸停止運動，這時可將被檢件從腔體16內(nèi)取出。此實施方案是本發(fā)明的一個實施特例，腔體和蓋體閉合后形成的密閉腔體(檢測腔)對外部的漏率可達到10_9pa ^mVs量級。在運用本發(fā)明進行反復開閉式密封腔機構(gòu)設計時，可以按照功能、技術(shù)指標和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式要求，變換其設計形狀，改變部件、器件、材料的型號及生產(chǎn)廠家。
權(quán)利要求
1.反復開閉式密封腔機構(gòu)，是一種可以反復開啟閉合，閉合時能使閉合腔體相對于外部的密封性達到規(guī)定指標的機構(gòu)，其特征在于:腔體組件和驅(qū)動組件安裝于C型框架上，蓋體組件與驅(qū)動組件的推桿連接，驅(qū)動組件通過直線運動推動蓋體組件運動，使蓋體與腔體閉合或開啟，反復開啟與閉合時可以保證蓋體與腔體的對位精度，提供足夠的閉合壓力，使蓋體與腔體形成的閉合腔體對外的泄漏率滿足要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反復開閉式密封腔機構(gòu)，其特征在于:所述的腔體組件包括腔體、密封環(huán)、彈性O型圈和下腔接口，腔體用螺釘固定于C型框架的下橫板上，為一定壁厚的圓筒形結(jié)構(gòu)，下端封閉，上端開口，上端的徑向平面環(huán)上開設一個凹槽環(huán)，凹槽內(nèi)圈上端設置一個徑向向外的凸緣，密封環(huán)放置于凹槽內(nèi)，彈性O型圈放置于凹槽內(nèi)的密封環(huán)上，腔體的圓周側(cè)壁下部安裝下腔接口，通過該接口可以從腔體內(nèi)抽氣，或向腔體內(nèi)充氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反復開閉式密封腔機構(gòu)，其特征在于:所述的蓋體組件包括蓋體、螺旋彈簧、滑軸、滑套和滑套端蓋，蓋體為圓筒形結(jié)構(gòu)，下端開口，端頭為一環(huán)形平面，尺寸與腔體的上端開口相配，上端封閉并設有一個上凸臺，凸臺軸心處設有螺紋孔，與滑軸下端相連接，滑軸下部為圓柱體形狀并在端部設有螺紋，螺旋彈簧套于滑軸下部，并可自由移動，螺旋彈簧軸向長度小于滑軸下部圓柱體的長度，滑軸上部為圓椎臺形狀，圓椎臺上端面為軸對稱平滑曲面，滑軸軸向長度小于滑套的軸向長度，滑套外輪廓為圓柱形，內(nèi)部下端為空心圓錐臺形，尺寸與滑軸上部的圓椎臺相吻合，可使滑軸置于滑套內(nèi)并可向上移動，滑套內(nèi)部上端為空心圓柱形，上部端頭處有螺紋，與滑套端蓋的下端連接，滑套端蓋的上端設有螺紋，與驅(qū)動組件的推桿連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反復開閉式密封腔機構(gòu)，其特征在于:所述的驅(qū)動組件包括推桿和直線驅(qū)動部件，推桿下端設有螺紋，與滑套端蓋的上端連接，推桿上端與直線驅(qū)動部件的運動軸相連接，直線驅(qū)動部件用螺釘固定于C型框架的上橫板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反復開閉式密封腔機構(gòu)，其特征在于:所述的C型框架是由一個豎板和上下兩個橫板構(gòu)成的剛性結(jié)構(gòu)件，上下橫板均開設有與腔體和直線驅(qū)動部件相匹配的圓孔和螺紋孔，腔體組件通過螺釘安裝于下橫板上，驅(qū)動組件通過螺釘安裝于上橫板上，并可根據(jù)需要安裝多個腔體組件和驅(qū)動組件。
全文摘要
反復開閉式密封腔機構(gòu)，是一種可以反復開啟閉合，閉合時能使閉合腔體相對于外部的密封性達到規(guī)定指標的機構(gòu)，其特征在于腔體組件和驅(qū)動組件安裝于C型框架上，蓋體組件與驅(qū)動組件的推桿連接，驅(qū)動組件通過直線運動推動蓋體組件運動，使蓋體與腔體閉合或開啟，反復開啟與閉合時可以保證蓋體與腔體的對位精度，提供足夠的閉合壓力，使蓋體與腔體形成的閉合腔體對外的泄漏率滿足要求。
文檔編號G01M3/32GK103115741SQ20131004905
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者崔忠偉, 崔凱翔 申請人:北京領(lǐng)邦儀器技術(shù)有限公司