一种空间综合材料科学实验装置的制作方法

本发明属于空间试验技术领域，特别涉及空间材料实验设备。

背景技术：

材料科学主要研究物质结构、属性和加工过程之间的关系。在地面上，这些关系受重力的强烈影响，而在空间微重力条件下，浮力对流、沉淀、流体静力学压力等因素的影响变得很弱或者消失，为从事材料学研究提供了更有力的环境。空间材料科学的研究离不开空间材料科学实验装置的技术支撑以及功能的日臻完善。目前，现有的空间材料科学实验装置设备单一，所支持的科学研究类型有限，不能进行多工位多批次的空间综合材料科学实验。

技术实现要素：

本发明的目的是：为弥补现有技术的不足，提供一种实现多批次样品的管理和更换功能的空间综合材料科学实验装置。

本发明的技术方案是：一种空间综合材料科学实验装置，它包括：真空室、加热炉、转向机构以及移动机构；

真空室包括：一端开口一端封闭的二级真空段，以及两端开口的一级真空段；一级真空段的一端与二级真空段的开口端通过法兰连接，一级真空段的另一端设有带有放气阀的端盖；二级真空段上设有抽真空接口；

在真空室内设有第一连接板、第二连接板；第一连接板、第二连接板通过轴向的立柱连接；第一连接板上设有通孔；第二连接板上设有与第一连接板上的通孔同轴的盲孔；

加热炉安装在第二连接板上朝向二级真空段封闭端的一侧；第二连接板上设有连通加热炉的实验样品加热通道；

样品筒内沿其圆周方向布放有两个以上实验样品，拉杆为样品筒的旋转轴，样品筒一端通过第一压板以及拉杆螺母进行轴向压紧，另一端通过与拉杆螺纹配合的第二压板实现轴向压紧；第一压板套装在第一连接板的通孔上、第二压板套装在第二连接板的盲孔上；

转向机构包括：转位电机、转位主动齿轮以及转位从动齿轮；转位电机通过转位电机支架安装在第一连接板上；转位主动齿轮安装在转位电机的输出轴上，并与安装在第一压板上的转位从动齿轮相啮合；

移动机构包括：提拉电机、磁传动组件、提拉主动齿轮、提拉从动齿轮、丝杠、行程编码器、螺母-拨叉组件以及光杠；提拉电机通过提拉电机支架安装在第一连接板上，提拉主动齿轮通过磁传动组件与提拉电机的输出轴相连，丝杠与光杠安装在第一连接板、第二连接板之间，提拉从动齿轮安装在丝杠端部并与提拉主动齿轮啮合，螺母-拨叉组件安装在丝杠上，并与实验样品上的凹槽相配合。

工作过程：将实验样品装入样品筒内，对真空室抽真空使其符合实验条件；启动转位电机，转位电机带动转位主动齿轮，转位主动齿轮带动转位从动齿轮，转位从动齿轮带动第一压板、实验样品、第二压板旋转运动。当指定的实验样品转向至实验样品加热通道时，动作到位，转位电机停止；螺母-拨叉组件中的拨叉与实验样品的凹槽配合，启动提拉电机，提拉电机带动磁传动组件，磁传动组件带动提拉主动齿轮，提拉主动齿轮带动提拉从动齿轮，提拉从动齿轮带动丝杠转动，丝杠带动螺母-拨叉组件，螺母-拨叉组件带动实验样品移动，通过实验样品加热通道，送入加热炉内，实现对实验样品加热。

有益效果：本发明提供了能在空间长期工作的材料科学实验平台，实现了空间综合科学材料实验的真空环境功能，同时实现了多批次样品的管理和更换功能，提升了我国空间材料科学综合实验能力和技术水平。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为本发明的后视结构示意图；

图4为本发明A-A面的剖视结构示意图；

图5为本发明B-B面的剖视结构示意图；

图6为本发明开盖后侧视结构示意图。

具体实施方式

参见附图，一种空间综合材料科学实验装置，它包括：真空室、加热炉24，转向机构以及移动机构；

真空室包括：一端开口一端封闭的二级真空段2，以及两端开口的一级真空段3；二级真空段2架设在底座1上，一级真空段3的一端与二级真空段2的开口端通过法兰连接，一级真空段3的另一端通过阻尼铰链4连接带有放气阀7的端盖5；二级真空段2的外圆周面上设有抽真空接口8；为方便人工操作，端盖5上设有把手6。

在真空室内设有第一连接板17、第二连接板23；第一连接板17、第二连接板23通过轴向的立柱18连接；第一连接板17上设有通孔；第二连接板23上设有与第一连接板17上的通孔同轴的盲孔；

加热炉24在第二连接板23上朝向二级真空段2封闭端的一侧；第二连接板23上设有连通加热炉24的实验样品加热通道；

本例中，在样品筒19内沿其圆周方向布放有6个实验样品13，拉杆14为样品筒19的转轴，样品筒19一端通过第一压板16以及拉杆螺母15进行轴向压紧，另一端通过与拉杆14螺纹配合的第二压板21实现轴向压紧；第一压板16套装在第一连接板17的通孔上；第二压板21套装在第二连接板23的盲孔上；

转向机构包括：转位电机9、转位主动齿轮11以及转位从动齿轮12；转位电机9通过转位电机支架10安装在第一连接板17上；转位主动齿轮11安装在转位电机9的输出轴上，并与安装在第一压板16上的转位从动齿轮12相啮合；

移动机构包括：提拉电机26、磁传动组件28、提拉主动齿轮29、提拉从动齿轮30、丝杠31、行程编码器32、螺母-拨叉组件35以及光杠36；提拉电机26通过提拉电机支架27安装在第一连接板17上，提拉主动齿轮29通过磁传动组件28与提拉电机26的输出轴相连，丝杠31与光杠36安装在第一连接板17、第二连接板23之间，光杠36与丝杠31相配合起导向作用，提拉从动齿轮30安装在丝杠31端部并与提拉主动齿轮29啮合，螺母-拨叉组件35安装在丝杠31上并与实验样品13上的凹槽相配合。

进一步的，为精确控制实验样品13的旋转位置，在第二压板21表面的周向布置转向编码条20，转向编码条20与实验样品13一一对应；在第二连接板23上设有转向初始开关22与转向到位开关25，当某个实验样品13相对应的通过转向编码条20触动转向到位开关25，由此判断其对应的实验样品13的转向位置，当指定实验样品转向至实验样品加热通道位置时，转位电机9停止，之后启动提拉电机26。

更进一步的，为精确控制实验样品13的移动位置，在第一连接板17上安装第一限位开关33，并在第二连接板23上安装第二限位开关34；当螺母-拨叉组件35触碰到第一限位开关33或第二限位开关34后，提拉电机26停止动作。

本实施例的工作过程为：将实验样品13(6个)安装在样品筒19内后，对真空室抽真空使其符合实验条件；启动转位电机9，转位电机9带动转位主动齿轮11，转位主动齿轮11带动转位从动齿轮12，转位从动齿轮12带动样品筒19、第一压板16及第二压板21转动。转向编码条20安装在第二压板21上，对应6个实验样品的位置，通过转向编码条20触动转向到位开关25，判断其对应的实验样品13的转向位置。当指定实验样品转向至实验样品加热通道位置时，转位电机9停止；之后启动提拉电机26，提拉电机26带动磁传动组件28，磁传动组件28带动提拉主动齿轮29，提拉主动齿轮29带动提拉从动齿轮30，提拉从动齿轮30带动丝杠31转动，丝杠31带动螺母-拨叉组件35，螺母-拨叉组件35带动实验样品13沿轴向移动，当螺母-拨叉组件35触碰到第二限位开关34后，提拉电机26停止动作，该实验样品送入加热炉24加热。加热完成后，该实验样品通过提拉电机26反向运动退出加热炉24，当螺母-拨叉组件35触碰至第一限位开关33后，提拉电机26停止动作；之后启动转位电机9进行下一实验样品的加热。