介绍了一种激光核聚变中冲击波观测镜真空密封结构的改进设计,并论述了O形圈的选取以及密封槽的设计方法。在改进设计中采用具有良好压缩和摆动性能的焊接波纹管取代金属波纹管,将原来的动密封改为法兰端面静密封,克服了动密封结构中O形圈与轴之间的摩擦力,提高了真空密封性能,方便了系统装配。改进设计中滑动、转动部件位于真空环境之外,故在部件中使用润滑油不会污染真空环境,使系统调节更加省力。

真空容器通常采用O形橡胶圈配合矩形密封槽实现真空密封。本文介绍了O形橡胶圈真空密封的设计,利用ANSYS建立了O形圈两种矩形密封槽非线性有限元分析模型,研究了不同压缩率及真空度下O形圈Von Mises应力、接触应力、接触长度的变化,计算分析了不同压缩率下真空泄漏率的变化。为真空容器O形圈真空密封可靠设计及性能优化提供了依据。

本文提出一种真空用O型橡胶密封圈设计计算方法。通过推导O型橡胶密封圈弹性变形压力的近似计算公式,结合已实际工程应用的O型密封圈设计参数,计算出O型橡胶密封圈受压弹性力及其在真空环境下承受的大气压力,并以多项式拟合的方法得到两者的对应关系。以待求解的O型橡胶密封圈承载的大气压力为输入条件,利用密封圈弹性变形弹性力近似公式反向求解得到O型橡胶密封圈的几何参数。为验证该计算方法的可靠性,采用Mooeny-Rivlin模型对算例结果进行仿真分析,结果表明通径7500mm的法兰O型橡胶密封圈在大气压力作用下最大应力为7.01MPa左右,不会发生永久损坏,证明O型橡胶密封圈设计计算方法可行。

本文介绍了基于橡胶挤压密封技术的真空密封连接器的密封原理、结构形式及其性能。该类连接器具有耐环境、密封性能优异,成本低、质量稳定等特点。同时对O形密封圈的沟槽尺寸及失效模式作了介绍。