一种物理实验用真空罩结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种屋里试验设备，确切地说是一种物理实验用真空罩结构。


背景技术：

2.目前在进行真空环境下相关物理试验活动中，均是通过借助真空罩设备营造的低气压环境下进行的，如专利申请号为“2018220953013”的“一种用于物理实验探究的真空罩结构”、专利申请号为“2018204110752”的“一种用于物理实验探究的真空罩结构”等真空罩设备，虽然一定程度上可以满足使用的需要，但当前所使用的这些传统的真空罩设备在使用中，一方面均不同程度存在真空罩设备结构体积相对复杂，造作使用灵活性较差，且在使用中极易因剧烈的压差变化导致真空罩密封结构发生不可控形变，从而导致当前的真空罩设备的真空度调节范围相对较差，并造成易发生漏气及密封件故障率高的缺陷；另一方面无法有效的隔离密封罩外部环境的温度、声音等干扰源对密封罩内设备造成影响，同时也无法对密封罩内试验状态的样品进行调节作业，从而导致当前真空试验作业的精度和试验类别的多样性均受到了极大的影响。
3.因此，针对这一现状，迫切需要开发一种全新的真空罩设备，以满足实际使用的需要。


技术实现要素：

4.针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种物理实验用真空罩结构，该新型一方面结构简单，使用灵活方便，集成化程度高，并可使用中根据使用需要灵活调整真空度，并可有效防止漏气情况发生；另一方面在运行中，可有效隔绝外部环境对真空状态下试验品造成的干扰和影响，从而极大的提高了真空试验的可靠性和稳定性。
5.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
6.一种物理实验用真空罩结构，包括承载机架、承载底座、主弹性密封环、辅助弹性密封环、密封罩、定位罩、承压弹簧、压力传感器、真空泵、多通阀、真空计及驱动电路，承载底座上端面与承载机架和密封罩连接并同轴分布，且密封罩嵌于承载机架内，承载机架为轴线与水平面垂直分布的框架结构，其下端面包覆在承载底座外侧面，承载底座上端面设与密封罩同轴分布的密封槽，密封槽嵌于承载底座上端面并包覆在密封罩下端面外，承载底座上设一条与密封罩连通并同轴分布的排气口，主弹性密封环、辅助弹性密封环均为闭合环状结构，其中主弹性密封环为横断面呈“凵”字形槽状结构，辅助弹性密封环为横断面呈“t”字形槽状结构，且辅助弹性密封环下半部嵌于主弹性密封环内，并与主弹性密封环同轴分布，主弹性密封环嵌于密封槽内，辅助弹性密封环包覆在密封罩下端面外，辅助弹性密封环上端面宽度为密封槽宽度的至少1.5倍，且辅助弹性密封环上端面与承载底座上端面间间距为0—10毫米，并包覆在密封槽上端面外，密封罩上端面与定位罩下端面连接并同轴分布，定位罩与密封罩接触面面积为密封罩上端面面积的20%—90%，并包覆在密封罩上端面外，定位罩上端通过至少一条承压弹簧与承载机架顶部下端面连接，承载弹簧两端分别
通过压力传感器与定位罩及承载机架连接，排气口通过导流管与多通阀连通，多通阀另通过导流管分别与真空泵及密封罩连通，排气口与多通阀间连接的导流管上设一个真空计，真空泵、多通阀、真空计及驱动电路均与承载底座外表面连接，且驱动电路分别与压力传感器、真空泵、多通阀、真空计电气连接。
7.进一步的，所述的密封罩包括外层罩、内层罩、定位环、承载台、连接定位套，其中所述外层罩、内层罩均为轴线与水平面垂直分布的腔体结构，且外层罩包覆在内层罩外，并与内层罩间设5—20毫米的隔离调节腔，所述连接定位套为与外层罩、内层罩同轴分布的空心柱状结构，其上端面设承载槽，并通过承载槽分别包覆在外层罩、内层罩下端面外，所述连接定位套外表面及承载槽侧表面均设至少一条与连接定位套同轴分布的密封环，并通过密封环分别与主弹性密封环、辅助弹性密封环及外层罩、内层罩滑动连接，所述定位环为与连接定位套同轴分布的环状结构，嵌于内层罩内并与连接定位套上端面连接，且所述定位环外侧面与内层罩内侧面间间距为0—5毫米，定位环内径比连接定位套内径小至少10毫米，所述承载台为横断面呈矩形的板状结构，嵌于内层罩内与内层罩间同轴分布，且所述承载台下端面与定位环上端面连接。
8.进一步的，所述连接定位套设至少一个与连接定位套轴线平行分布的辅助排气口，所述辅助排气口一端与隔离调节腔连通，另一端通过导气管与多通阀连通，所述连接定位套下端面及承载槽槽底均设与连接定位套同轴分布的碟形弹簧，其中连接定位套下端面的碟形弹簧超出连接定位套下端面至5毫米，并与辅助弹性密封环槽底相抵，所述承载槽槽底通过碟形弹簧与外层罩、内层罩下端面连接。
9.进一步的，所述承载底座上端面设至少一条电加热丝和一个半导体制冷机构，其中所述电加热丝位于密封罩内并环绕密封罩轴线呈螺旋状结构分布，所述半导体制冷机构嵌于承载底座内，其制冷端与密封罩同轴分部并嵌于承载底座上端面，其散热端对应的承载底座下端面设排风口，所述电加热丝和半导体制冷机构均与驱动电路电气连接。
10.进一步的，所述定位罩包括承载基板、弹性垫块、滑槽，其中所述承载基板为与密封罩同轴分布并与密封罩上端面平行分布的板状结构，其下端面均布若干弹性垫块，并通过弹性垫块与密封罩上端面连接，所述滑槽至少两条，环绕承载基板轴线均布，并与承载基板轴线平行分布，且各滑槽均与承载机架内表面连接，所述承载基板侧表面通过滑槽与承载机架滑动连接。
11.进一步的，所述的承载机架内侧面与承载底座外侧面间通过螺纹连接，其下端面设至少三条调节螺栓，所述调节螺栓环绕承载底座轴线均布，并与承载底座轴线平行分布，所述调节螺栓超出承载底座下端面至少5毫米。
12.进一步的，所述的驱动电路为基于工业单片机及可编程控制器中的任意一种为基础的电路系统。
13.本新型一方面结构简单，使用灵活方便，集成化程度高，并可使用中根据使用需要灵活调整真空度，并可有效防止漏气情况发生；另一方面在运行中，可有效隔绝外部环境对真空状态下试验品造成的干扰和影响，从而极大的提高了真空试验的可靠性和稳定性。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。
15.图1为本新型结构示意图；
16.图2为输送槽横断面结构示意图。
具体实施方式
17.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
18.如图1和2所示，一种物理实验用真空罩结构，包括承载机架1、承载底座2、主弹性密封环3、辅助弹性密封环4、密封罩5、定位罩6、承压弹簧7、压力传感器8、真空泵9、多通阀10、真空计11及驱动电路12，承载底座2上端面与承载机架1和密封罩5连接并同轴分布，且密封罩5嵌于承载机架1内，承载机架1为轴线与水平面垂直分布的框架结构，其下端面包覆在承载底座2外侧面，承载底座2上端面设与密封罩5同轴分布的密封槽13，密封槽13嵌于承载底座2上端面并包覆在密封罩5下端面外，承载底座2上设一条与密封罩5连通并同轴分布的排气口14，主弹性密封环3、辅助弹性密封环4均为闭合环状结构，其中主弹性密封环3为横断面呈“凵”字形槽状结构，辅助弹性密封环4为横断面呈“t”字形槽状结构，且辅助弹性密封环4下半部嵌于主弹性密封环3内，并与主弹性密封环3同轴分布，主弹性密封环3嵌于密封槽13内，辅助弹性密封环4包覆在密封罩5下端面外，辅助弹性密封环4上端面宽度为密封槽13宽度的至少1.5倍，且辅助弹性密封环4上端面与承载底座2上端面间间距为0—10毫米，并包覆在密封槽13上端面外，密封罩5上端面与定位罩6下端面连接并同轴分布，定位罩6与密封罩5接触面面积为密封罩5上端面面积的20%—90%，并包覆在密封罩5上端面外，定位罩6上端通过至少一条承压弹簧7与承载机架1顶部下端面连接，承载弹簧7两端分别通过压力传感器8与定位罩6及承载机架1连接，排气口14通过导流管与多通阀10连通，多通阀10另通过导流管分别与真空泵9及密封罩5连通，排气口14与多通阀10间连接的导流管上设一个真空计11，真空泵9、多通阀10、真空计11及驱动电路12均与承载底座2外表面连接，且驱动电路12分别与压力传感器8、真空泵9、多通阀10、真空计11电气连接。
19.重点说明的，所述的密封罩5包括外层罩51、内层罩52、定位环53、承载台54、连接定位套55，其中所述外层罩51、内层罩52均为轴线与水平面垂直分布的腔体结构，且外层罩51包覆在内层罩52外，并与内层罩52间设5—20毫米的隔离调节腔56，所述连接定位套55为与外层罩51、内层罩52同轴分布的空心柱状结构，其上端面设承载槽57，并通过承载槽57分别包覆在外层罩51、内层罩52下端面外，所述连接定位套55外表面及承载槽57侧表面均设至少一条与连接定位套55同轴分布的密封环58，并通过密封环58分别与主弹性密封环3、辅助弹性密封环4及外层罩51、内层罩52滑动连接，所述定位环53为与连接定位套55同轴分布的环状结构，嵌于内层罩52内并与连接定位套55上端面连接，且所述定位环53外侧面与内层罩52内侧面间间距为0—5毫米，定位环53内径比连接定位套55内径小至少10毫米，所述承载台54为横断面呈矩形的板状结构，嵌于内层罩52内与内层罩52间同轴分布，且所述承载台54下端面与定位环53上端面连接。
20.进一步优化的，所述连接定位套55设至少一个与连接定位套55轴线平行分布的辅助排气口15，所述辅助排气口15一端与隔离调节腔56连通，另一端通过导气管与多通阀10连通，所述连接定位套55下端面及承载槽57槽底均设与连接定位套55同轴分布的碟形弹簧16，其中连接定位套55下端面的碟形弹簧16超出连接定位套55下端面至5毫米，并与辅助弹
性密封环槽底相抵，所述承载槽57槽底通过碟形弹簧16与外层罩51、内层罩52下端面连接。
21.与此同时，所述承载底座2上端面设至少一条电加热丝17和一个半导体制冷机构18，其中所述电加热丝17位于密封罩5内并环绕密封罩5轴线呈螺旋状结构分布，所述半导体制冷机构18嵌于承载底座2内，其制冷端与密封罩5同轴分部并嵌于承载底座2上端面，其散热端对应的承载底座2下端面设排风口19，所述电加热丝17和半导体制冷机构18均与驱动电路12电气连接。
22.本实施例中，所述定位罩6包括承载基板61、弹性垫块62、滑槽63，其中所述承载基板61为与密封罩5同轴分布并与密封罩5上端面平行分布的板状结构，其下端面均布若干弹性垫块62，并通过弹性垫块62与密封罩5上端面连接，所述滑槽63至少两条，环绕承载基板61轴线均布，并与承载基板61轴线平行分布，且各滑槽63均与承载机架1内表面连接，所述承载基板51侧表面通过滑槽63与承载机架1滑动连接。
23.需要说明的，所述的承载机架1内侧面与承载底座2外侧面间通过螺纹连接，其下端面设至少三条调节螺栓20，所述调节螺栓20环绕承载底2座轴线均布，并与承载底座2轴线平行分布，所述调节螺栓20超出承载底座2下端面至少5毫米。
24.本实施例中，所述的驱动电路12为基于工业单片机及可编程控制器中的任意一种为基础的电路系统。
25.本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载机架、承载底座、主弹性密封环、辅助弹性密封环、密封罩、定位罩、承压弹簧、压力传感器、真空泵、多通阀、真空计及驱动电路进行组装，并将驱动电路与外部供电系统电气连接，即可完成本新型装配。
26.在进行试验作业时，首先将承载机架、承载底座、密封罩、定位罩间进行分离，然后将待检测试验样品放置到密封罩的承载台上进行承载定位，然后再次对承载机架、承载底座、密封罩、定位罩进行组装，在组装过程中，通过承载机架通过螺纹与承载底座连接的同时，另调整承载机架与承载底座之间的间隙，并随着间隙减小通过定位罩对密封罩进行压紧定位，提高承载底座、密封罩之间连接接触面的结构强度，防止因内外气压差过大而造成的接触面形变漏气情况发生，同时另可通过主弹性密封环、辅助弹性密封环间的密封结构进一步防止漏气情况发生；
27.然后同时驱动真空泵、多通阀、真空计及压力传感器运行，一方通过真空泵、多通阀将承载底座与密封罩之间空间内空气排出，从而形成负压环境或真空环境，从而满足试验的需要；另一方面在运行中通过真空泵将密封罩外层罩、内层罩之间的空气排出，形成真空环境，从而防止本新型在实验时受到外部声音、温度等因素的干扰，极大的提高了试验精度，并通过真空计对本新型运行时的真空度进行精确监控，并满足对真空度进行精确调整的需要。
28.此外，本新型在具体实施中，一方面可通过承载底座的电加热丝和半导体制冷机构对实验环境温度进行调整；另一方面本新型在运行中，当密封罩内气压低于外部大气压时，密封罩在外部气压驱动下发生未知，并通过定位罩和承压弹簧对密封罩位移方向进行导向，使密封罩沿承载机架轴线方向进行升降运行，并通过密封罩向下位移进一步增强本新型密封性能，并通过压力传感器对当前承载弹簧承受的压力进行检测。
29.本新型一方面结构简单，使用灵活方便，集成化程度高，并可使用中根据使用需要灵活调整真空度，并可有效防止漏气情况发生；另一方面在运行中，可有效隔绝外部环境对
真空状态下试验品造成的干扰和影响，从而极大的提高了真空试验的可靠性和稳定性。
30.本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。