一种随动展开式可重复防尘密封开合装置及方法

1.本发明创造属于月壤样品处理技术领域，尤其是涉及一种随动展开式可重复防尘密封开合装置及方法。


背景技术：

2.深空探测是不仅是一个国家科技水平的体现，同时也是综合国力的体现。当前我国探月四期完成首次采样返回任务，为推演月球演化历史及科学研究作出巨大贡献。随着技术不断更新与迭代，新一阶段的探月任务计划对月壤样品进行原位分析。
3.与采样任务不同之处在于，原位分析无需将样品带回地球而直接在轨进行提取分析，因此涉及一种月壤样品处理机构，能够将在轨获得的月壤样品处理并提取分析。为准确分析月壤挥发分与同位素组成，需对不同地理位置的月面表层月壤进行采集和处理。在分析完毕后，需将样品排出月壤分析仪内部，因此该弃样排出装置需具备开合功能。因为月球车在着陆及运动过程中会激起大量羽流扬尘，极具粘附性的月尘会造成机构卡滞，因此弃样排出装置需具备可重复密封功能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明创造旨在提出一种随动展开式可重复防尘密封开合装置，以解决现有对样品原位分析后无法有效排出且不具备重复密封开合的问题。
5.为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
6.一种随动展开式可重复防尘密封开合装置，包括样品处理舱体、开合板、第一拨片组件、第二拨片组件、电机、丝杠副和旋转工位，所述丝杠副、第一拨片组件、第二拨片组件、旋转工位和电机均布置在样品处理舱体内，电机带动丝杠副的丝杠转动，在丝杠副的螺母上安装有安装座，安装座通过导向机构与样品处理舱体滑动连接，在安装座的底部安装第一拨片组件和第二拨片组件，安装座通过工位支架安装旋转工位，在旋转工位上均匀安装三个样本加热炉炉托，在样本加热炉炉托上安装环形样本，旋转工位位于两个拨片组件的前侧；第一拨片组件包括z型拨片，第二拨片组件包括l型拨片；
7.所述开合板设置在样品处理舱体的底部的开口处，且所述开合板外部通过第一铰链与样品处理舱体的底部连接，在第一铰链上设有第一弹簧；
8.在样品未排出前，开合板在第一弹簧作用下闭合，使得样品处理舱体内部处于密封状态；当样品完成处理后，丝杠转动带动安装座向后移动，第一拨片组件的z型拨片和第二拨片组件的l型拨片先后转动与开合板脱离后并复位，且开合板处于闭合状态；丝杠转动带动安装座向前移动时，第一拨片组件的z型拨片和第二拨片组件的l型拨片同时推动开合板打开，排出样品。
9.更进一步的，所述开合板包括开合板本体和拨动架，拨动架上设有两个拨动臂，所述拨动架与开合板本体的垂直布置，拨动架的一端与开合板本体的一端固定连接。
10.更进一步的，所述第一拨片组件还包括第一安装架、第二弹簧和第一铰链，第一安
装架固定在安装座的底部，在第一安装架的下端和z型拨片的上端设有相配合的耳座，相配合的耳座通过第一连接销连接，在第一连接销上套设有第二弹簧。
11.更进一步的，所述第二拨片组件还包括第二安装架、第三弹簧和第二铰链，第二安装架固定在安装座的底部，在第二安装架的下端和l型拨片的上端设有相配合的耳座，相配合的耳座通过连接第二连接销连接，在第二连接销上套设有第三弹簧。
12.更进一步的，初始时，z型拨片的下端和l型拨片的下端均位于两个拨动臂的前侧。
13.更进一步的，样品处理舱体底部设有向外凸起的由多块板围合的三棱柱舱体结构，其中一侧面由开合板封闭。
14.更进一步的，所述电机通过传动机构带动丝杠副的丝杠转动。
15.更进一步的，所述传动机构为齿轮副结构。
16.更进一步的，所述导向机构包括上滑靴和下滑靴，所有滑靴均固定在工位支架上，上滑靴和下滑靴与样品处理舱体内的机架滑动连接。
17.本发明创造的另一目的在于提出一种随动展开式可重复防尘密封开合装置的工作方法，具体包括
18.通过工位支架安装旋转工位，旋转工位安装有三个样本加热炉炉托，样本加热炉炉托上安放环形样本，开合板在第一弹簧作用下闭合，使得样品处理舱体内部处于密封状态；
19.挥发分提取工作时，电机顺时针转动带动丝杠旋转，螺母及安装座前进，同时带动样本加热炉炉托前进，使其与加热炉炉盖对接密封，并进行加热提取；
20.挥发分提取完成后，电机逆时针转动带动丝杠旋转，螺母及安装座后移，z型拨片和l型拨片依次与开合板上的两个拨动臂接触，待两拨片均位于开合板的拨动臂后方时，电机顺时针转动再次带动丝杠旋转，螺母及安装座再次前进，使两拨片同时推动两个拨动臂撑开开合板，同时旋转工位转动，使样本加热炉炉托上的样品在重力作用下滑落，通过开合板与样品处理舱体之间的孔隙落至月面，实现样本遗弃功能。
21.与现有技术相比，本发明创造所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置的有益效果是：
22.(1)本发明创造所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置，设计巧妙，可重复使用性强。在丝杠副携带样品前后运动同时，通过弹簧连接的拨片实现具有防尘作用的样品处理舱体内开合板的开关和弃样功能。
23.(2)本发明创造所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置，通过设计不同形状的拨片，使拨片在后退过程中，依次与开合板接触，减小对开合板的冲击力。
24.(3)本发明创造所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置，提高样品处理机构的可靠性，从而保证样品处理任务的顺利进行。本技术在有限的空间内，通过加热炉托的前后运动实现装置开合与重复密封。
25.(4)本发明创造所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置，当其处于闭合状态时，机构整体通过具有防尘作用的样品处理舱体和开合板隔绝月尘，实现密封；当其处于开合状态时，样品处理机构的旋转工位翻转，弃样滑落至开合板上方，随重力落至月面。
附图说明
26.构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
27.图1为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置的外形结构示意图；
28.图2为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置的内部结构示意图；
29.图3为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置的透视图；
30.图4为z型拨片和l型拨片推动开合板打开状态示意图；
31.图5为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置中的第一拨片组件的立体结构示意图；
32.图6为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置中的第一拨片组件的分解结构示意图；
33.图7为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置中的第二拨片组件的立体结构示意图；
34.图8为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置中的第二拨片组件的分解结构示意图；
35.图9为本发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置中的开合板的结构示意图；
36.图10为发明创造实施例所述的一种随动展开式可重复防尘密封开合装置中的导向机构的结构示意图。
37.附图标记说明：
38.1、样品处理舱体；2、开合板；3、第一铰链；4、第一弹簧；5、z型拨片；6、l型拨片；7、第一连接销；8、第二连接销；9、第二弹簧；10、第三弹簧；11、电机；12、丝杠副；13、安装座；14、工位支架；15、旋转工位；16、样本加热炉炉托；17、加热炉炉盖；18、开合板本体；19、拨动架；20、拨动臂；21、第一安装架；22、第二安装架；23、上滑靴；24、下滑靴；25、机架。
具体实施方式
39.下面将结合附图对本发明创造的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
40.在本发明创造的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
42.此外，下面所描述的本发明创造不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
43.如图1-图10所示，一种随动展开式可重复防尘密封开合装置，包括样品处理舱体1、开合板2、第一拨片组件、第二拨片组件、电机11、丝杠副12和旋转工位15，所述丝杠副12、第一拨片组件、第二拨片组件、旋转工位15和电机11均布置在样品处理舱体1内，电机11带动丝杠副12的丝杠转动，在丝杠副12的螺母上安装有安装座13，安装座13通过导向机构与样品处理舱体1滑动连接，在安装座13的底部安装第一拨片组件和第二拨片组件，安装座13通过工位支架14安装旋转工位15，在旋转工位15上均匀安装三个样本加热炉炉托16，在样本加热炉炉托16上安装环形样本，旋转工位15位于两个拨片组件的前侧；第一拨片组件包括z型拨片5，第二拨片组件包括l型拨片6；
44.所述开合板2设置在样品处理舱体1的底部的开口处，且所述开合板2外部通过第一铰链3与样品处理舱体1的底部连接，在第一铰链3上设有第一弹簧4；第一弹簧4用于开合板2的复位。
45.在样品未排出前，开合板2在第一弹簧4作用下闭合，使得样品处理舱体1内部处于密封状态；初始时，z型拨片5的下端和l型拨片6的下端均位于两个拨动臂20的前侧；当样品完成处理后，丝杠转动带动安装座13向后移动，第一拨片组件的z型拨片5和第二拨片组件的l型拨片6先后转动与开合板2脱离后并复位，且开合板2处于闭合状态；丝杠转动带动安装座13向前移动时，第一拨片组件的z型拨片5和第二拨片组件的l型拨片6同时推动开合板2打开，排出样品。
46.所述开合板2包括开合板本体18和拨动架19，拨动架19上设有两个拨动臂20，所述拨动架19与开合板本体18的垂直布置，拨动架19的一端与开合板本体18的一端固定连接。
47.所述第一拨片组件还包括第一安装架21、第二弹簧9和第一铰链3，第一安装架21固定在安装座13的底部，在第一安装架21的下端和z型拨片5的上端设有相配合的耳座，相配合的耳座通过第一连接销7连接，在第一连接销7上套设有第二弹簧9。
48.所述第二拨片组件还包括第二安装架22、第三弹簧10和第二铰链，第二安装架22固定在安装座13的底部，在第二安装架22的下端和l型拨片6的上端设有相配合的耳座，相配合的耳座通过连接第二连接销8连接，在第二连接销8上套设有第三弹簧10。
49.本技术设计没有采用相同拨片形状，是为了依次接触以减少对开合板的冲击，依次减少冲击和振动疲劳，延长使用寿命。
50.样品处理舱体1底部设有向外凸起的由多块板围合的三棱柱舱体结构，其中一侧面由开合板2封闭，如此形状的布置使得便于样本的掉落。
51.所述电机11通过传动机构带动丝杠副12的丝杠转动。所述传动机构为齿轮副结构，如此设置传动平稳。
52.所述导向机构包括上滑靴23和下滑靴24，所有滑靴均固定在工位支架14上，上滑
靴23和下滑靴24与样品处理舱体1内的机架25滑动连接，机架25除支撑整个测量仪之外，还作为上滑靴和下滑靴的运动轨道，两种滑靴均固定于工位支架14上，这样在丝杠带动工位支架向前运动过程中，保证加热炉准确对接，不发生晃动。图中只展示了一侧的滑靴与导轨位置分布，另一侧同样在上方安装上滑靴23，下方安装下滑靴24。
53.一种随动展开式可重复防尘密封开合装置的工作方法，具体包括，
54.通过工位支架14将旋转工位15安装在安装座上，旋转工位15安装有三个样本加热炉炉托16，样本加热炉炉托16上安放环形样本，开合板2在第一弹簧4作用下闭合，使得样品处理舱体1内部处于密封状态，以免羽流扬尘进入样品处理机构内部造成机构卡滞；
55.挥发分提取工作时，电机11顺时针转动通过齿轮副带动丝杠旋转，螺母及安装座13前进，同时带动样本加热炉炉托16前进，使其与加热炉炉盖17对接密封，并进行加热提取；
56.当样本经加热、挥发分提取步骤后，电机11逆时针转动带动丝杠旋转，螺母及安装座13后移，z型拨片5和l型拨片6依次与开合板2上的两个拨动臂20接触，即：由于两拨片处于同一位置，但形状不同，使得z型拨片5先与开合板2接触，随着丝杠副继续向后移动，z型拨片5由于行程较短，在达到最大变形量之后与开合板2脱离，在第二弹簧9作用下复位，l型拨片6由于行程较长，会在z型拨片5脱离开合板2后，再经过一段时间的变形后与和开合板2脱离，在第三弹簧10作用下复位；
57.待两拨片均位于开合板2的拨动臂20后方直到丝杠副在向后运动至末端位置时，电机11顺时针转动再次带动丝杠旋转，螺母及安装座13再次前进，使两拨片同时推动两个拨动臂20撑开开合板2，开合板2在z型拨片5和l型拨片6的推动下开启，在第一弹簧4紧固作用下保持着复位的趋势；随着z型拨片5和l型拨片6持续向前推进，开合板2达到最大开合状态，同时旋转工位15转动，使样本加热炉炉托16上的样品在重力作用下滑落，通过开合板2与样品处理舱体1之间的孔隙落至月面，实现样本遗弃功能；然后丝杠带动两拨片继续前进，当z型拨片5和l型拨片6脱离开合板2时，开合板2在第一弹簧4作用下复位；等待下一次的工作。
58.以上公开的本发明创造实施例只是用于帮助阐述本发明创造。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明创造仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明创造的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明创造。