[发明专利]半球形光学窗口的装配工装及其装配方法

说明书

本发明提供一种半球形光学窗口的装配工装及其装配方法，其中装配工装包括工装主体、固连在工装主体上的橡胶垫、固连在橡胶垫上的压圈；橡胶垫用于缓冲压圈与半球形光学窗口的接触压力，并通过弹性变形保证工装主体的内部端面与筒体端面紧密接触，使得O型密封圈装配到位；压圈通过接触压力将半球形光学窗口装配到指定位置。本发明实现了对半球形光学窗口的简化安装，提高了装配效率，并且可以保证半球形光学窗口与成像系统光轴的同轴，同时可以将O型密封圈压入所需的密封位置，避免了半球形光学窗口被O型密封圈挤压偏心的问题，从而解决半球形光学窗口安装偏心带来的抗压性差、密封性差和成像误差等问题。

技术领域

本发明涉及光学窗口的装配工艺领域，具体涉及一种半球形光学窗口的装配工装及其装配方法。

背景技术

随着全球开展海洋生物、海洋矿产资源、海洋生态环境、海洋环境污染调查与治理、海洋地球物理、海洋气候与大气、海洋化学、海洋地质等方面的海洋科学考察与研究活动，深海成像系统作为对深海环境最为直接的观测手段，越来越重要。为保证成像系统在深海高压环境下正常工作，需要设计耐压密封结构放置成像系统。根据使用深度不同，耐压密封结构所采用的材料与设计也不同。主要结构包括光学窗口与耐压筒体两部分。光学窗口的形式主要包括平板形和半球形。在国外，美国的DeepseaPowerLight、伍兹霍尔海洋研究所以及英国的BOWTECH和Tritech公司都有各自量产的平板型和半球形窗口的深海成像设备；国内主要由中科院西安光机所、中国海洋大学和清华大学等研究机构进行学术研究，但并没有成熟的量产产品问世。

对于光学窗口的装配工艺来说，平板形的窗口要比半球形的窗口简单，因为不涉及到光学窗口与光轴的对中。但是随着海洋探测深度的增加，半球形光学窗口因其结构本身抗压性强以及视场大的优势，越来越多地应用于深海成像探测设备上。半球形光学窗口的装配难点主要有：半球形光学窗口装配偏心、密封圈受压不均匀，因此，半球形窗口的装配工艺是需要解决的难点问题。

现有的对于半球形光学窗口的装配技术，主要是通过人工边装配边检测是否对中来完成的，这样装配没有工装辅助，效率较低，而且容易造成装配误差过大，影响半球形光学窗口的抗压性、密封性和成像质量。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提出了一种半球形光学窗口的装配工装及其装配方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的一种半球形光学窗口的装配工装，其特征在于，包括：工装主体、固连在工装主体上的橡胶垫、固连在橡胶垫上的压圈；橡胶垫用于缓冲压圈与半球形光学窗口的接触压力，并通过弹性变形保证工装主体的内部端面与筒体端面紧密接触，使得O型密封圈装配到位；压圈通过接触压力将半球形光学窗口装配到指定位置。

优选地，工装主体为圆柱筒状结构，内部开有孔径依次递减且同轴形成阶梯形的第一内孔、第二内孔、第三内孔；第一内孔的孔径与用于支撑半球形光学窗口的筒体外径相同。

优选地，橡胶垫为圆环形，橡胶垫的外环直径与第二内孔的孔径相同，橡胶垫的内环直径与第三内孔的孔径相同；橡胶垫粘连在第二内孔与第三内孔公共端面上且与第二内孔和第三内孔同轴。

优选地，压圈为圆柱筒状结构，在其一端的内壁上加工有半球形承载面，半球形承载面其表面曲率与半球形光学窗口的表面曲率相同，半球形承载面其表面粗糙度Ra1.6μm。

优选地，压圈的另一端粘连在橡胶垫端面上，并且压圈另一端的内孔孔径与橡胶垫的内环直径相同；压圈的外径与第二内孔的孔径相同；压圈与橡胶垫同轴。

优选地，第一内孔与第二内孔的公共端面用于将O型密封圈压紧在筒体端面上。

优选地，第一内孔与第二内孔的公共端面和第二内孔孔壁的交界处，在装配时最先接触半球形光学窗口，并将半球形光学窗口向工装主体的中心轴位置移动。