真空腔观察窗的制作方法

本实用新型涉及一种真空腔观察窗。

背景技术：

真空观察窗是用焊接适配器、快接法兰、CF法兰来封接平面平行窗口所形成的观察窗。真空腔观察窗种类繁多，按照使用对象不同，区分为例如无磁蓝宝石真空观察窗、激光真空观察窗，按照基本结构，区分为例如凹入型真空观察窗、凹凸式真空观察窗。本实用新型所涉及真空腔观察窗用于MOCVD（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，即金属有机化合物化学气相沉淀，属于气相外延生长技术）设备，是凹凸式真空观察窗。

常规地，例如中国专利文献CN201729873U，其所公开的观察窗属于凹凸式真空观察窗，其在金属焊接法兰的端部沉孔内直接使用玻璃片抵住密封圈，然后再使用锁紧法兰锁紧，由于玻璃片需要完全纳入到沉孔内，而不容易脱落，密封圈的变形量提前设计好，锁紧法兰与金属焊接法兰依靠端面的配合实现对玻璃片压紧，对密封圈的压紧力不能调整，密封性能相对较差。另外，随着密封圈的老化，密封能力下降，但锁紧法兰不能调整压紧力。

为提高密封能力，中国专利文献CN204434724U所公开的观察窗，在采用一种较深的凹槽结构，在凹槽内通过推杆安装透光板，可以保证透光板不能脱落。其透光板无需与主设备固定，并且增加了透光板的活动范围。然而其活动也意味着密封问题，在机械领域，动密封的设计难度通常都高于静密封的设计难度，并且动密封的密封结构也更容易损坏，换言之，其结构相对比较复杂，后期维护相对困难。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的在于提供一种在具有较高密封性能的条件下，具有较好后期维护性的真空腔观察窗。

依据本实用新型的实施例，提供一种真空腔用观察窗，包括具有管孔的腔室焊接法兰和与该腔室焊接法兰配装并具有观察孔的锁紧法兰，以及窗体组件，其中，管孔与观察孔同轴线，管孔与锁紧法兰相对的一端具有第一沉孔，观察孔与腔室焊接法兰相对的一端具有第二沉孔；

窗体组件包括位于第一沉孔内的密封圈，以及透明窗片；

其中，透明窗片部分的纳入第一沉孔，部分地纳入第二沉孔，并部分地位于第一沉孔和第二沉孔之外，形成支撑，而使得腔室焊接法兰与锁紧法兰间留有调整间隙。

上述真空腔用观察窗，可选地，所述调整间隙的厚度为透明窗片厚度的五分之一~三分之一。

可选地，在第二沉孔内还包括一环形垫片，该环形垫片配置在第二沉孔孔底与透明窗片间。

可选地，所述环形垫片与第二沉孔孔壁间的配合为过盈配合。

可选地，所述密封圈采用断面为圆形的密封圈。

可选地，在第一沉孔的孔底形成有用于在第一沉孔轴向部分地容置密封圈的环形槽。

可选地，环形槽的槽深不大于密封圈断面半径，且不小于密封圈半径的四分之三。

可选地，观察孔的内径小于管孔内径。

依据本实用新型的实施例，不同于常规的观察窗，腔室焊接法兰的法兰盘与锁紧法兰紧密接合的结构，在这种结构中，密封圈的变形受腔室焊接法兰与锁紧法兰自身接合面的限制。在本实用新型的实施例中腔室焊接法兰的法兰盘与锁紧法兰之间不存在直接的接合，而是留有调整间隙，从而可以通过调整法兰连接的螺栓组或者螺钉组实现所需要的预紧。当密封圈老化时，可以进一步预紧，而达到所需要的密封接合力，从而相对而言，能够提高密封部分的使用寿命，而其调整主要是螺栓组或者螺钉组预紧力的调整，后期维护非常方便。

附图说明

图1为一实施例中真空腔用观察窗的爆炸图。

图2为一实施例中真空腔用观察窗装配图的主剖结构示意图。

图中：1.腔室焊接法兰，2.密封圈，3.石英玻璃片，4.四氟垫圈，5.锁紧法兰，6.弹簧垫圈，7.螺钉。

具体实施方式

常规地，真空腔用观察窗，例如图1中石英玻璃片3在真空腔用观察窗上的装配主要是利用法兰连接所产生的约束结构，该约束结构主要体现在腔室焊接法兰1所形成的沉孔内。

公知地，法兰连接一般都是以螺栓或者螺钉7为紧固件，例如螺钉7需要有一定的分布，以获得可靠地紧固，此外，还使用图中所示的弹簧垫圈6，以提供锁紧。对此，均属于机械领域的常规结构，在此不再赘述。

腔室焊接法兰1如图1和2所示，其具备一管段和一法兰盘，其中法兰盘（以下单独记为法兰盘，此外，图中所示的锁紧法兰5也是法兰盘，为加以区分，使用锁紧法兰单独表示）焊接在管段的一端，该端即为与图中所示的锁紧法兰5相连接的一端。管段的另一端通常焊接在例如真空室预设的安装座孔上。

应当理解，例如前述的有关于法兰盘的描述，其术语名称仅用于技术特征之间的名称上的区分，而不限定其具有特定的结构。

一般而言，法兰盘与锁紧法兰5是紧密结合的，换言之，一旦设计结构确定，锁紧法兰5与法兰盘的轴向调整量即为0，而无法根据需要，实现进一步的预紧，从而调整密封圈2的密封能力。

如图1和2所示的实施例，腔室焊接法兰1的管段内管和法兰盘的内圈形成管孔，是观察窗的观察通道，其中内圈部分实际还形成了沉孔结构，以用于窗体组件的装配。

而对于锁紧法兰5，则其内圈是观察孔，操作人员可以从锁紧法兰5的图中右侧向真空室内窥探。

常规地，观察孔与管孔是同轴线的，但应当理解，这里的同轴线是理想条件，一般而言，在机械领域，只需要保证两者满足技术要求中的同轴度即可，属于装配精度问题，在此不再赘述。

区别于现有技术，锁紧法兰5也设有沉孔，记为第二沉孔，第二沉孔设置在锁紧法兰5与腔室焊接法兰1相对的一端。

对于窗体组件，其核心是例如图中所示的石英玻璃片3，是一种透明窗片，以下简称为镜片。

镜片的一般结构是平面透镜结构，并且一般是圆形平面透镜结构，适配管孔和观察孔的圆孔结构。

相对而言，管孔与锁紧法兰5相对的一端具有第一沉孔属于相对常规的设计，在现有结构中用于容纳镜片，以及镜片装配所需要的密封结构。

在现有技术中，法兰盘与锁紧法兰5的相应端面要求紧密贴合，然后通过如图1 和2中所示的螺钉7进行紧固，其目的在于提高法兰连接的可靠性。但也因为这种可靠性，使得法兰连接的两个法兰盘之间不具有调整空间。

兼具可靠性和调整空间的考量，使用两个沉孔，或者说对镜片的约束采用两端约束的结构，以提高装配的可靠性，以抵消法兰盘与锁紧法兰5之间没有直接接合所产生的装配可靠性问题，从而，在整体上仍然具有相对可靠的装配。

密封圈则仍然位于第一沉孔内，受镜片挤压变形，产生密封接合面，该密封接合面受图中所示的螺钉7的预紧力影响。而预紧力显然不再受法兰盘与锁紧法兰5间的抵触，而具有在小于最大预紧力范围的无级调整能力。

加以保证的，如图2所示的装配结构，法兰盘与锁紧法兰5间留有调整间隙，从而，该调整间隙决定了螺钉7预紧力的调整空间，使其后期的可维护性更好。

一般而言，密封圈2的断面直径，或者常说的粗细，与图中所示的石英玻璃片3大致相等，一般采用高温橡胶（与真空室内的工作环境相关，在此不再赘述），具有一定的压缩比，由此确定所述调整间隙的值，优选地，密封圈为镜片厚度的五分之一~三分之一。

调整间隙不宜过大，过大的调整间隙，使得法兰盘与锁紧法兰5之间的距离过大，而使锁紧法兰5属于一种基于螺钉杆的悬伸状态，不利于保证装配的可靠性。

另外，之所以采用螺钉，在于螺钉与螺钉孔之间的间隙较小，有利于提高法兰连接的可靠性。

相对地，如果采用螺栓，应当理解，螺栓一般通过配合螺母实现紧固，为有利于螺栓的穿设，螺栓与螺栓孔之间需要留有间隙，该间隙在例如震动条件下，容易偏置，而导致例如法兰盘与锁紧法兰5之间的同轴度无法保证，因此，需要法兰盘与锁紧法兰5之间紧密结合，利用摩擦力实现装配的可靠性。

并在一些实现中，还需要提供型面接合，以提高法兰盘与锁紧法兰5间的同轴度，并保持该同轴度。

在图1和图2所示的实施例中，由于法兰盘与锁紧法兰5之间没有直接的接合，螺栓与螺钉7在此结构条件下不具有可替换性。

进一步地，在图1和图2所示的结构中，还提供了一个四氟垫圈6，构成一环形垫片，该环形垫片配置在第二沉孔孔底与镜片间，以提供装配的轴向调整。

进一步地，为了提高装配的可靠性，四氟垫圈6与第二沉孔孔壁间的配合为过盈配合。

进一步地，为了提高装配的可靠性，在第一沉孔的孔底形成有用于在第一沉孔轴向部分地容置密封圈2的环形槽。

环形槽与密封圈2的配合还增加了密封接合面的面积，提高了密封能力。

进一步地，环形槽的槽深不大于密封圈断面半径，且不小于密封圈半径的四分之三，可以理解的是，槽深不宜过大，否则会影响密封圈2的压缩比，也不易过浅，否则会影响装配的可靠性。

仍然从装配的可靠性考虑，观察孔的内径小于管孔内径，即便是小于管孔的内径，但由于透视效应，不会影响观察。