真空法兰结构的制作方法

1.本发明属于具有内外压差封闭式真空结构技术领域，涉及一种真空法兰结构，尤其是一种可实现真空结构弱电通讯过程中的高密度弱电信号真空法兰结构。


背景技术：

2.真空密封结构在航天军工及工业自动化领域具有特殊的用途，其低气压结构使封闭结构内外部存在压差环境，为工程测量领域造成了巨大的难度。常规通讯测量采用真空密封连接器结构，将内部信号通过法兰结构中的密封连接器与外部通讯进行连接，在真空测量领域具有广泛的应用。
3.然而，随着工业自动化技术的行业发展，对真空封闭环境内的测量与通讯参数要求也越来越多，致使信号通讯线路芯数也越来越多，因此需要增加过线法兰数量或者法兰截面积解决多信号参量通讯问题；但真空结构件的过线法兰数量增加，将导致密封结构真空泄露机率增大。同时现有常规的真空密封连机器均为：采用玻璃烧结技术将连接导体(铜柱)与连接器固定，其在冷却过程中结构收缩变形，接触触点间的精度很难保证，致使多芯信号连接过程紧密程度不同，信号接触公差无法保证，信号通讯质量差，无法保证信号的可靠通讯。同时该结构在真空环境中为烧结填充材料直接受拉应力，经常出现某一通道损坏，整体连接器密封失效，造成巨大经济损失。再有受烧结工艺技术限制，信号连接器通信信号线过线芯数密度很难提高，无法满足当前工业自动化通讯测量技术需求。因此亟需设计一种具有密封结构、高密度信号的真空法兰结构。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明提供了一种真空法兰结构。
6.本发明的技术解决方案如下：本发明提供一种真空法兰结构，所述真空法兰结构包括弱电信号连接器、法兰基座和盖板，其中，所述弱电信号连接器设置在法兰基座内，所述盖板、弱电信号连接器和法兰基座依次固定连接；
7.所述弱电信号连接器包括pcb电路板，所述pcb电路板上具有信号接线端，所述信号接线端包括信号输出接线端和至少一个信号输入接线端，所述信号输出接线端设置在pcb电路板的一侧，所述至少一个信号输入接线端设置在pcb电路板的另一侧并与所述信号输入出接线端错位设置，所述信号输出接线端与至少一个信号输入接线端之间通信连接，所述pcb电路板上在所述信号输出接线端内开设有信号输出端均压孔，所述pcb电路板上在所述信号输入接线端内开设有信号输入端均压孔；
8.所述法兰基座内具有第一均压腔和第一信号孔，所述第一信号孔为信号输入孔或信号输出孔，所述盖板上具有第二均压腔和第二信号孔，所述第二信号孔为信号输入孔或信号输出孔，所述第一信号孔和第二信号孔的类型互斥，所述第一信号孔、第二信号孔的类型和数量分别与信号接线端的类型和数量对应设置，所述第一均压腔和第二信号孔一一对
应设置，所述第一均压腔和第二信号孔相配合以使信号输出接线端或信号输入接线端置于所述第一均压腔和第二信号孔之间；所述第二均压腔和第一信号孔一一对应设置，所述第二均压腔和第一信号孔相配合以使信号输出接线端或信号输入接线端置于所述第二均压腔和第一信号孔之间；
9.所述盖板朝向pcb电路板的面上还设有第三环形密封槽和第四环形密封槽；所述法兰基座朝向pcb电路板的面上还设有第五环形密封槽和第六环形密封槽，第三环形密封槽和第五环形密封槽相对设置，用于实现信号输出接线端或信号输入接线端的密封，第四环形密封槽和第六环形密封槽相对设置，用于实现信号输出接线端或信号输入接线端的密封。
10.进一步地，所述pcb电路板的朝向盖板的面的周缘与盖板接触面为静密封面，所述盖板在静密封面上设有第一环形密封槽。
11.进一步地，pcb电路板的朝向法兰基座的面的周缘与法兰基座接触面为静密封面，所述基座在静密封面上设有第二环形密封槽。
12.进一步地，所述真空法兰结构还包括多个密封圈，其中，第一环形密封槽、第二环形密封槽、第三环形密封槽、第四环形密封槽、第五环形密封槽以及第六环形密封槽内均设置有所述密封圈。
13.进一步地，所述第一均压腔、第一信号孔、第二均压腔和第二信号孔均为通孔。
14.进一步地，所述信号接线端包括信号输出接线端和一个信号输入接线端，所述信号输出接线端和一个信号输入接线端并列间隔设置在所述pcb电路板的两侧。
15.进一步地，所述信号接线端包括信号输出接线端和多个信号输入接线端，所述信号输出接线端和多个信号输入接线端以星型结构排列。
16.进一步地，所述信号输入接线端内设有多个信号输入接线柱，所述信号输入接线柱可与标准信号接插件或信号线连接。
17.进一步地，所述信号输出接线端内设有多个信号输出接线柱，所述信号输出接线柱可与标准信号接插件或信号线连接。
18.进一步地，所述信号输入接线柱采用焊接的方式与信号线连接，所述信号输出接线柱采用焊接的方式与信号线连接。
19.上述技术方案通过设计真空法兰结构中的信号连接器包括pcb电路板，能够利用pcb电路板制作工艺技术保证连接器结构公差精度以及将输入和输出部分分隔在多个封闭区域，并且输出和至少一个输入部错位设计，利用了空间交错结构布置，实现了信号高密度布线；同时利用pcb电路板中信号输入输出部分开设均匀孔，改变了信号连接器触点受力形式，提高了信号连接法兰使用寿命。此外，采用密封槽结构增大了密封接触面积，改变了信号连接器的受力形式，大大提高了信号连接器的使用寿命。
附图说明
20.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了根据本发明的具体实施例1提供的真空法兰结构的结构示意图；
22.图2示出了根据本发明的具体实施例1提供的法兰基座的结构示意图；
23.图3示出了根据本发明的具体实施例1提供的盖板的结构示意图；
24.图4示出了根据本发明的具体实施例1提供的弱电信号连接器的结构示意图；
25.图5示出了根据本发明的具体实施例2提供的真空法兰结构的结构示意图；
26.图6示出了根据本发明的具体实施例2提供的法兰基座的结构示意图；
27.图7示出了根据本发明的具体实施例2提供的盖板的结构示意图；
28.图8示出了根据本发明的具体实施例2提供的弱电信号连接器的结构示意图；
29.其中，上述附图包括以下附图标记：
30.10、弱电信号连接器；11、信号输出接线端；11a、信号输出端均压孔；12、信号输入接线端；12a、信号输入端均压孔；13、pcb印制信号线；20、法兰基座；21、第一均压腔；22、第一信号孔；23、第二环形密封槽；24、第五环形密封槽；25、第六环形密封槽；30、盖板；31、第二均压腔；32、第二信号孔；33、第一环形密封槽；34、第三环形密封槽；35、第四环形密封槽；40、密封圈。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
34.如图1-8所示，在本发明的一个实施例中，提供一种真空法兰结构，所述真空法兰结构包括弱电信号连接器10、法兰基座20和盖板30，其中，所述弱电信号连接器10设置在法兰基座20内，所述法兰基座20、弱电信号连接器10和盖板30依次固定连接；所述弱电信号连接器10包括pcb电路板，所述pcb电路板上具有信号接线端，所述信号接线端包括信号输出接线端11和至少一个信号输入接线端12，所述信号输出接线端11设置在pcb电路板的一侧，
所述至少一个信号输入接线端12设置在pcb电路板的另一侧并与所述信号输出接线端12错位设置，所述信号输出接线端11与至少一个信号输入接线端12之间通信连接，所述pcb电路板上在所述信号输出接线端11内开设有信号输出端均压孔11a，所述pcb电路板上在所述信号输入接线端12内开设有信号输入端均压孔12a；所述法兰基座20内具有第一均压腔21和第一信号孔22，所述第一信号孔22为信号输入孔或信号输出孔，所述盖板30上具有第二均压腔31和第二信号孔32，所述第二信号孔32为信号输入孔或信号输出孔，所述第一信号孔22和第二信号孔32的类型互斥，所述第一信号孔22、第二信号孔32的类型和数量分别与信号接线端的类型和数量对应设置，所述第一均压腔21和第二信号孔32一一对应设置，所述第一均压腔21和第二信号孔32相配合以使信号输出接线端11或信号输入接线端12置于所述第一均压腔21和第二信号孔32之间；所述第二均压腔31和第一信号孔22一一对应设置，所述第二均压腔31和第一信号孔22相配合以使信号输出接线端11或信号输入接线端12置于所述第二均压腔31和第一信号孔22之间；所述盖板30朝向pcb电路板的面上还设有第三环形密封槽34和第四环形密封槽35；所述法兰基座20朝向pcb电路板的面上还设有第五环形密封槽24和第六环形密封槽25，第三环形密封槽34和第五环形密封槽24相对设置，用于实现信号输出接线端11或信号输入接线端12的密封，第四环形密封槽35和第六环形密封槽25相对设置，用于实现信号输出接线端11或信号输入接线端12的密封。
35.举例来说，弱电信号连接器10、法兰基座20和盖板30可通过多个螺钉依次固定连接。
36.本发明实施例中，所述信号输入接线端12内具有多个信号输出接线柱，所述信号输入接线柱可与标准信号接插件或信号线连接。所述信号输出接线端11内具有多个信号输出接线柱，所述信号输出接线柱可与标准信号接插件或信号线连接。所述信号输入接线柱采用焊接的方式与信号线连接，所述信号输出接线柱采用焊接的方式与信号线连接。
37.其中，多个信号输出接线柱和信号输入接线柱通过多个pcb印制信号线13连接。pcb印制信号线13置于pcb电路板内。
38.举例来说，若第一信号孔22为信号输入孔，则第二信号孔32为信号输出孔，反之若第一信号孔22为信号输出孔，则第二信号孔32为信号输入孔，其中，所述第一信号孔22为信号输入孔，第二信号孔32为信号输出孔，则第二均压腔31和第一信号孔22的数量要与至少一个信号输入接线端11的数量对应设置，且信号输入接线柱还设置在所述信号输入孔内，信号输出接线柱还设置在信号输出孔内。
39.此外，若第三环形密封槽34和第五环形密封槽24用于实现信号输出接线端11的密封，则，第四环形密封槽35和第六环形密封槽25用于实现信号输入接线端12的密封，密封槽数量要与接线端的数量相对应。
40.可见，本发明实施例通过设计真空法兰结构中的信号连接器包括pcb电路板，能够利用pcb电路板制作工艺技术保证连接器结构公差精度以及将输入和输出部分分隔在多个封闭区域，并且输出和至少一个输入部错位设计，利用了空间交错结构布置，实现了信号高密度布线；同时利用pcb电路板中信号输入输出部分开设均匀孔，改变了信号连接器触点受力形式，提高了信号连接法兰使用寿命。此外，采用密封槽结构增大了密封接触面积，改变了信号连接器的受力形式，大大提高了信号连接器的使用寿命。
41.在上述实施例中，为了更好地实现弱电信号连接器的密封，所述pcb电路板的朝向
盖板30的面的周缘与盖板30接触面为静密封面，所述盖板30在静密封面上设有第一环形密封槽33。pcb电路板的朝向法兰基座20的面的周缘与法兰基座20接触面为静密封面，所述基座在静密封面上设有第二环形密封槽23。
42.也即，盖板30和法兰基座20与pcb电路板周向边缘相接触的位置上均开设由环形密封槽，以实现弱电电信号连接器更好地密封。
43.在上述实施例中，为了保证密封效果，所述真空法兰结构还包括多个密封圈40，其中，第一环形密封槽33、第二环形密封槽23、第三环形密封槽34、第四环形密封槽35、第五环形密封槽24以及第六环形密封槽25内均设置有所述密封圈40。
44.举例来说，所述密封圈40可以为o型密封圈。
45.根据本发明一种具体实施例，所述第一均压腔21、第一信号孔22、第二均压腔31和第二信号孔32均为通孔。
46.根据本发明一种具体实施例，如图1-4所示，所述信号接线端包括信号输出接线端11和一个信号输入接线端12，所述信号输出接线端11和一个信号输入接线端12并列间隔设置在所述pcb电路板的两侧。
47.本发明实施例中，pcb电路板的信号输出接线端11和信号输出接线端11之间的部分通过螺钉与盖板30和法兰基座20连接，为了更好地保证连接器的密封效果，所述盖板30和法兰基座20朝向pcb电路板的面上围绕所述螺钉均开设由密封槽，该密封槽内设有密封圈40，以进一步保证连接器的密封效果。
48.根据本发明另一种具体实施例，如图5-8所示，所述信号接线端包括信号输出接线端11和多个信号输入接线端12，所述多个信号输入接线端12和信号输出接线端11以星型结构排列。
49.本发明实施例中，多个信号输入接线端12可围绕信号输出接线端11布置。
50.可见，本发明法兰结构采用空间交错配合结构，将输出和输出信号隔离在不同封闭的区域，保证了真空封闭结构的内外压力的隔离作用，实现了信号高密度布线，采用pcb电路板结构配合标准信号接插件或者螺线直接焊接方式，实现了工业通讯测量项目中的灵活调整。同时采用密封槽结构增大了密封接触面积，改变了信号连接器的受力形式，提高了信号连接器的使用寿命。且该结构零部件简单、获取途径方便、加工精度技术成熟，信号连接稳定可靠等技术特点，可广泛应用于真空封闭环境的内外结构信号通讯测量过程中，具有很高工程实用价值。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
52.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下
方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
53.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
54.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种真空法兰结构，其特征在于，所述真空法兰结构包括弱电信号连接器、法兰基座和盖板，其中，所述弱电信号连接器设置在法兰基座内，所述盖板、弱电信号连接器和法兰基座依次固定连接；所述弱电信号连接器包括pcb电路板，所述pcb电路板上具有信号接线端，所述信号接线端包括信号输出接线端和至少一个信号输入接线端，所述信号输出接线端设置在pcb电路板的一侧，所述至少一个信号输出入接线端设置在pcb电路板的另一侧并与所述信号输入接线端错位设置，所述信号输出接线端与至少一个信号输入接线端之间通信连接，所述pcb电路板上在所述信号输出接线端内开设有信号输出端均压孔，所述pcb电路板上在所述信号输入接线端内开设有信号输入端均压孔；所述法兰基座内具有第一均压腔和第一信号孔，所述第一信号孔为信号输入孔或信号输出孔，所述盖板上具有第二均压腔和第二信号孔，所述第二信号孔为信号输入孔或信号输出孔，所述第一信号孔和第二信号孔的类型互斥，所述第一信号孔、第二信号孔的类型和数量分别与信号接线端的类型和数量对应设置，所述第一均压腔和第二信号孔一一对应设置，所述第一均压腔和第二信号孔相配合以使信号输出接线端或信号输入接线端置于所述第一均压腔和第二信号孔之间；所述第二均压腔和第一信号孔一一对应设置，所述第二均压腔和第一信号孔相配合以使信号输出接线端或信号输入接线端置于所述第二均压腔和第一信号孔之间；所述盖板朝向pcb电路板的面上还设有第三环形密封槽和第四环形密封槽；所述法兰基座朝向pcb电路板的面上还设有第五环形密封槽和第六环形密封槽，第三环形密封槽和第五环形密封槽相对设置，用于实现信号输出接线端或信号输入接线端的密封，第四环形密封槽和第六环形密封槽相对设置，用于实现信号输出接线端或信号输入接线端的密封。2.根据权利要求1所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述pcb电路板的朝向盖板的面的周缘与盖板接触面为静密封面，所述盖板在静密封面上设有第一环形密封槽。3.根据权利要求2所述的一种真空法兰结构，其特征在于，pcb电路板的朝向法兰基座的面的周缘与法兰基座接触面为静密封面，所述基座在静密封面上设有第二环形密封槽。4.根据权利要求4所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述真空法兰结构还包括多个密封圈，其中，第一环形密封槽、第二环形密封槽、第三环形密封槽、第四环形密封槽、第五环形密封槽以及第六环形密封槽内均设置有所述密封圈。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述第一均压腔、第一信号孔、第二均压腔和第二信号孔均为通孔。6.根据权利要求5所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述信号接线端包括信号输出接线端和一个信号输入接线端，所述信号输出接线端和一个信号输入接线端并列间隔设置在所述pcb电路板的两侧。7.根据权利要求5所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述信号接线端包括信号输出接线端和多个信号输入接线端，所述信号输出接线端和多个信号输入接线端以星型结构排列。8.根据权利要求6或7所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述信号输入接线端内具有多个信号输入接线柱，所述信号输入接线柱可与标准信号接插件或信号线连接。9.根据权利要求8所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述信号输出接线端内具有
多个信号输出接线柱，所述信号输出接线柱可与标准信号接插件或信号线连接。10.根据权利要求9所述的一种真空法兰结构，其特征在于，所述信号输入接线柱采用焊接的方式与信号线连接，所述信号输出接线柱采用焊接的方式与信号线连接。

技术总结
本发明提供一种真空法兰结构，其包括法兰基座、弱电信号连接器和盖板，三者依次连接，其中，弱电信号连接器包括PCB电路板，通过信号输入输出端的空间交错和沟槽密封技术实现了输入输出端的隔离密封；同时在信号连接器PCB结构上采用了均压孔技术解决了信号连接触点受力问题，结合成熟的PCB板制作工艺保证信号触点的公差精度，并解决了高密度触点的布线问题。该装置具有结构简单，技术成熟，信号连接稳定可靠等技术特点，可广泛应用于真空封闭环境的内外结构信号通讯测量过程中，具有很高工程实用价值。实用价值。实用价值。


技术研发人员：毛凯 王朋 王帅 马莲霞 李萍 赵明 曹俊梅 李少伟 朱剑钊 贾允祥 胡明明 斯毅 何蓉 张占一
受保护的技术使用者：新疆交通建设集团股份有限公司 克拉玛依市先进科技联合研究院 北京东方振动和噪声技术研究所
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2023/9/23