一种低能射线耐压密封透窗装置的制作方法

本发明涉及射线透窗技术领域，尤其是一种低能射线耐压密封透窗装置。

背景技术

射线的穿透能力与物质的密度存在确定关系，因此在油气计量和放射医学中，可用于测量质量、体积、密度或进行成像等，其中低能级射线源产生的辐射危害较小，对安全防护措施的要求较低，管控较宽松，获取和使用都比较方便；目前射线透窗大多采用peek等容易透波的材料制作，但其弹性模量和机械强度弱于钢材，在用于承压时往往需要有较大的厚度，而厚度与射线透过率成反比，由于低能级射线的能量偏低，难以穿过偏厚的透窗，而当透窗结构需要承受被测介质的压力时，透窗的耐压性和透波性将产生矛盾，在现有技术中，缺少兼具耐压性和透波性的射线透窗装置。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的低能射线耐压密封透窗装置，在保证透窗装置透波性能的前提下，提高其耐压性和密封性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种低能射线耐压密封透窗装置，包括承压腔，所述承压腔内部中间设有带压被测介质，带压被测介质的两侧分别安装有接收端透窗和发射端透窗，接收端透窗和发射端透窗的内端面均与带压被测介质相紧贴，接收端透窗和发射端透窗的外端面分别通过多道o型圈与接收端锥形孔螺钉和发射端钨合金螺钉的相连接，所述接收端锥形孔螺钉内中间开有锥形孔，所述发射端钨合金螺钉的内端面开有台阶孔，所述台阶孔内通过压紧螺钉固定安装有低能射线源；所述接收端透窗内部开有第一梯形槽，所述第一梯形槽的槽口与锥形孔相对接，所述第一梯形槽内安装有与其过盈配合的接收端钢制内衬，所述发射端透窗内部开有第二梯形槽，所述第二梯形槽的槽口与低能射线源对接，第二梯形槽内安装有与其过盈配合的发射端钢制内衬。

其进一步技术方案在于：

所述接收端透窗成圆台形结构，并在大端面的两侧分别设有接收端防扭转销，接收端防扭转销卡入承压腔内开设的接收端防扭转键槽内；接收端透窗的小端面设置成与带压被测介质配合连接的内凹圆弧结构。

所述发射端透窗成圆台形结构，并在大端面的两侧分别设有发射端防扭转销，发射端防扭转销卡入承压腔内开设的发射端防扭转键槽内，发射端透窗的小端面设置成与带压被测介质配合连接的内凹圆弧结构。

所述第一梯形槽内底端设置有与其形成夹角的透窗角隅加强斜面，所述接收端钢制内衬底端设置有与透窗角隅加强斜面相贴合的内衬外斜面，所述接收端钢制内衬顶端设有内六角螺母孔和外螺纹；所述第二梯形槽、发射端钢制内衬的结构分别与所述第一梯形槽、接收端钢制内衬的结构相同。

所述接收端透窗和发射端透窗与承压腔接触的外端面上分别开有多个槽，槽内安装有多道交叉布置的o型圈。

所述接收端锥形孔螺钉与承压腔接触的端面上开有多个安装有o型圈的槽。

所述发射端钨合金螺钉与承压腔接触的端面上开有多个安装有o型圈的槽。

所述接收端透窗和发射端透窗均由碳纤维增强的peek材料制成。

本发明的有益效果如下：

1、本发明结构紧凑、合理，便于加工、操作方便，发射端透窗与发射端钢制内衬可在热胀冷缩下形成过盈配合，能显著提高透窗的耐压性能；

2.本发明的接收端(发射端)钢制内衬的一端设有内衬外斜面，并与接收端(发射端)peek透窗内部的透窗角隅加强斜面相贴合的，从而降低了透窗在承压时的角隅应力集中，增加了透窗的结构刚度，提高其耐压性能。2、本发明的发射端透窗与接收端锥形孔螺钉接触的端面上，以及发射端peek与发射端钨合金螺钉接触的端面上均设有防扭转销，防扭转销卡在承压腔的防扭转键槽内，对两个透窗进行限位，防止透窗随螺钉转动；

3、本发明的发射端透窗、接收端透窗的每一侧均交叉布置有多道o型圈，冗余度大，密封结构长期工作的可靠性好。

4、本发明的发射端透窗、接收端透窗采用强度更高的碳纤维增强peek(聚醚醚酮)材料制成，具有良好的透波性，能承受内压载荷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(全剖视图)。

图2为本发明接收端透窗和接收端钢制内衬的安装结构示意图。

图3为图2中b-b截面的剖视图。

其中：1、接收端透窗；2、接收端钢制内衬；3、带压被测介质；4、发射端钢制内衬；5、发射端透窗；6、压紧螺钉；7、低能射线源；8、发射端钨合金螺钉；9、承压腔；10、接收端锥形孔螺钉；101、接收端防扭转销；102、透窗角隅加强斜面；201、内六角螺母孔；202、外螺纹；501、发射端防扭转销；901、接收端防扭转键槽；902、发射端防扭转键槽。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的低能射线耐压密封透窗装置，包括承压腔9，承压腔9内部中间设有带压被测介质3，带压被测介质3的两侧分别安装有接收端透窗1和发射端透窗5，接收端透窗1和发射端透窗5的内端面均与带压被测介质3相紧贴，带压被测介质3分别向承压腔9、接收端透窗1和发射端透窗5的接触表面施加压力载荷(压力方向如图中箭头方向所示)；接收端透窗1和发射端透窗5的外端面分别通过多道o型密封圈与接收端锥形孔螺钉10和发射端钨合金螺钉8的相连接，接收端锥形孔螺钉10内中间开有锥形孔，发射端钨合金螺钉8的内端面开有台阶孔，台阶孔内通过压紧螺钉6固定安装有低能射线源7；接收端透窗1内部开有第一梯形槽，第一梯形槽的槽口与锥形孔相对接，第一梯形槽内安装有与其过盈配合的接收端钢制内衬2，发射端透窗5内部开有第二梯形槽，第二梯形槽的槽口与低能射线源7对接，第二梯形槽内安装有与其过盈配合的发射端钢制内衬4；

接收端透窗1和承压腔9接触的端面上开有多个安装有o型密封圈的槽，发射端透窗5与承压腔9接触的端面上开有多个安装有o型密封圈的槽。

接收端锥形孔螺钉10与承压腔9接触的端面上开有多个安装有o型密封圈的槽，发射端钨合金螺钉8与承压腔9接触的端面上开有多个安装有o型密封圈的槽，o型圈交叉布置，至少设置6-7道，冗余度大，密封结构长期工作的可靠性好。

如图2和图3所示，接收端透窗1成圆台结构，并在大端面的两侧分别设有接收端防扭转销101，接收端防扭转销101卡入位于承压腔9内开设的接收端防扭转键槽901内，接收端透窗1的小端面设置成与带压被测介质3配合连接的内凹圆弧结构；

发射端透窗5成圆台结构，并在大端面的两侧分别设有发射端防扭转销501，发射端防扭转销501卡入承压腔9内开设的发射端防扭转键槽902内，发射端透窗5的小端面设置成与带压被测介质3配合连接的内凹圆弧结构；可防止安装时发射端透窗5跟随发射端钨合金螺钉8转动，防止接收端透窗1跟随接收端锥形孔螺钉10转动。

第一梯形槽内底端设置有与其形成夹角的透窗角隅加强斜面102，接收端钢制内衬2的低端设有与透窗角隅加强斜面102相贴合的内衬外斜面，接收端钢制内衬2顶端设有内六角螺母孔201和外螺纹202，第二梯形槽、发射端钢制内衬4的结构分别与第一梯形槽、接收端钢制内衬2的结构相同。

接收端透窗1和发射端透窗5均由碳纤维增强的peek(聚醚醚酮)材料制成，与纯peek相比，其机械强度更高而对射线的透波性相当。

装配前，将接收端透窗1加热至约200℃、接收端钢制内衬2冷冻至-40℃左右(或在不影响材料性能的许可温度范围内)，然后迅速将接收端钢制内衬2旋入接收端透窗1内，待恢复至室温环境时，由于热胀冷缩(外部的接收端透窗1遇冷向内收缩、内部的接收端钢制内衬2受热向外膨胀)，二者将形成过盈配合，紧密贴合并保证加强效果，也能强迫接收端透窗1保持预热时的部分膨胀量，从而产生与带压被测介质3的压力载荷方向相反的初始应力，有利于提高耐压性能，发射端透窗5及发射端钢制内衬4的安装结构和密封原理与接收端透窗1及接收端钢制内衬2的安装结构和密封原理相同，结构尺寸则根据实际需要而有所差别。

工作时，发射端钨合金螺钉8用于在非工作方向上屏蔽辐射和提供安全防护，低能射线源7发出的射线穿过发射端透窗5，照射带压被测介质3并被部分吸收后，再穿过接收端透窗1和接收端锥形孔螺钉10的锥形孔，最终被相关探测器接收、分析。

接收端透窗1和发射端透窗5与承压腔9接触一端的内凹圆弧结构具有较薄的厚度，以保证透过低能射线；利用内六角扳手可将接收端钢制内衬2拧入接收端透窗1内部，使透窗角隅加强斜面102与内衬外斜面相贴合，从而能有效降低接收端透窗1在承压时的角隅应力集中，并增加接收端透窗1的结构刚度，提高其耐压性能。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。