一种用于月表采样的初级封装装置的制作方法

本发明属于地外星体探索技术领域，特别涉及一种用于月表采样的初级封装装置。

背景技术：

随着人类太空探索范围及规模的不断扩大，人类的活动已经不再局限于地球及近地空间，而是将眼光投向了更为遥远的深空，其中对地外星体的探测、星表土壤样品采样及样品返回是世界各国开展深空探测的一个重要领域。从上世界50年代开始，以美国和苏联为代表的航天大国便已经开始了对地外星体的探测取，苏联于1976年取回来将近170克的月壤样品。目前，我国正在开展的探月三期工程需要完成对月表的无人探测及月壤样品的采样返回，因此需要在月表进行月壤样品的采集和封装，为采样返回提供便利。目前尚未有相关的地外形体表面的采样以及初级封装装置的有关记载。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种用于月表采样初级封装装置，用于地外星体采样返回任务的星体土壤样品初级成型储存与密封封装。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种用于月表采样的初级封装装置，该装置由本体、样品容器、放样漏斗、容器盖封装组件、驱动机构以及容器盖组成；本体具有两个固定空间，分别用于固定样品容器和驱动机构；驱动机构具有一个驱动轴用于输出驱动力，驱动轴实现直线升降运动和圆周向运动；放样漏斗为平底漏斗、通过漏斗支架连接在驱动轴上。

容器盖封装组件通过壳体支架连接在驱动轴上；容器盖与容器盖封装组件 通过弹簧限位机构连接；当驱动轴向上运动时，带动容器盖封装组件向上运动，进而带动容器盖向上运动，完成开盖动作。

当驱动轴向下运动时，通过壳体支架带动容器盖封装组件向下运动，进而带动容器盖向下运动，完成封盖动作；

当驱动轴圆周向运动时，带动容器盖封装组件周向运动完成容器盖封装组件和容器盖的分离动作；带动放样漏斗圆周向运动，完成溢出样品的清除动作。

进一步地，弹簧限位机构包括卡紧台、手指、手指弹簧、手指弹簧上支架和手指弹簧下支架。

容器盖包括上盖和底盖，底盖的底部与容器口相匹配，上盖固定连接在底盖的顶部，上盖与底盖之间径向设置多套弹簧限位机构，数量与滑动凹槽数量一致；手指为L型杆，手指的一端连接卡紧台、另一端设有向内凸起的卡台；手指弹簧上支架和手指弹簧下支架分别固定于上盖和底盖，二者组合后形成一个一端有限位卡口的圆柱体空腔；手指弹簧套接在手指的连接卡紧台的一端。

当上盖和底盖组合并盖在容器口上时，手指弹簧位于有限位卡口的圆柱体空腔内部；手指具有卡台的一端由限位卡口伸出，卡台伸出底盖且朝下设置、卡在容器口的锁扣凹槽内。

进一步地，多套弹簧限位机构中的卡紧台合围形成限位孔；

容器盖封装组件由壳体、导引头、运动弹簧、运动导向孔、多个滑动支架以及壳体支架组成。

壳体固定于容器盖的上盖顶部，壳体上固定连接壳体支架，同时壳体上开设与上盖垂直相连的运动导向孔；滑动支架架设在壳体顶部，滑动支架为一个L型支架，滑动支架一端通过运动弹簧固定置于运动导向孔内部、另一端垂直连接导引头；导引头另一端凸出为锥台结构。

当上盖和底盖组合且未盖在容器口上时，容器盖封装组件设置于上盖顶部， 导引头的锥台伸入到限位孔内限位孔将锥台径向圆周锁紧，实现容器盖与容器盖封装组件的限位连接。

当连接在一起的容器盖与容器盖封装组件在驱动轴的作用下向下接触样品容器的瓶口凸缘时，手指向外运动，当手指向外运动到最大位置时，导引头脱离卡紧台的约束，并在运动弹簧的作用下，随滑动支架向上运动，容器盖封装组件与容器盖分离，此时容器盖继续向下运动，手指扣入到样品容器上的锁扣凹槽中，完成封盖动作；

进一步地，样品容器为一端开口的空腔圆柱形瓶，瓶口设置一圈凸缘，凸缘与瓶口之间具有过渡斜面，凸缘与瓶体之间形成锁扣凹槽，凸缘上垂直开设多个滑动凹槽，滑动凹槽两侧槽面与瓶体连接。

有益效果：

1、该发明中的初级封装装置可实现月壤样品容器盖与放样漏斗间的空间位置切换，便于月壤样品向样品容器的倾泻放样；

2、该发明中的初级封装装置可实现对月壤样品容器的自动开启与自动封装，便于整个装置的发射段位置保持及回收段的样品转移；

3、本发明中的样品容器能够在排除非月球物质干扰的条件下完成对月壤样品的初级成型封装；

4、本发明中的初级封装装置可以实现对月壤样品收集过程中溢出月壤样品的可靠清除。

附图说明

图1为本发明中封装装置组成示意图；图中，1-封装装置本体，2-样品容器,3-放样漏斗，4-容器盖封装组件，5-封装装置驱动系统，6-容器盖；

图2为本发明中容器盖与容器连接示意图；图中，7-容器盖手指，8-容器盖 手指滑动凹槽，9-容器盖手指锁扣凹槽；

图3为本发明中容器盖组成示意图；图中，10-手指弹簧，11-弹簧下支架，12-手指卡紧头，13-弹簧上支架，14-容器盖底盖，15-容器盖上盖，16容器盖连接孔，17-容器盖连接台；

图4为本发明中初级封装装置容器盖封装组件示意图；图中，18-容器盖封装组件导引头，19-封盖组件运动弹簧，20-封盖组件运动导向孔，21-封盖组件滑动支架，22-封装组件壳体支架；

图5为本发明中初级封装装置组成及工作流程示意图；图中，23-驱动轴。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1、一种用于月表采样的初级封装装置，如图1所示，该装置由本体1、样品容器2、放样漏斗3、容器盖封装组件4、驱动机构5以及容器盖6组成。

本体1具有两个固定空间，分别用于固定样品容器2和驱动机构5。

驱动机构5具有一个驱动轴23用于输出驱动力，驱动轴23实现直线升降运动和圆周向运动。

放样漏斗3为平底漏斗、通过漏斗支架连接在驱动轴上。

容器盖封装组件4通过壳体支架22连接在驱动轴上。

容器盖6与容器盖封装组件4通过弹簧限位机构连接。

当驱动轴23向上运动时，带动容器盖封装组件4向上运动，进而带动容器盖6向上运动，完成开盖动作。

当驱动轴23向下运动时，通过壳体支架22带动容器盖封装组件4向下运动，进而带动容器盖6向下运动，完成封盖动作。

当驱动轴23圆周向运动时，带动容器盖封装组件4周向运动完成容器盖封 装组件4和容器盖6的分离动作；带动放样漏斗3圆周向运动，完成溢出样品的清除动作。

本实施例中，弹簧限位机构包括卡紧台12、手指7、手指弹簧10、手指弹簧上支架13和手指弹簧下支架11。

容器盖6包括上盖15和底盖14，底盖14的底部与容器口相匹配，上盖15固定连接在底盖14的顶部，上盖15与底盖14之间径向设置多套弹簧限位机构，数量与滑动凹槽8数量一致，如图4所示。

手指7为L型杆，手指的一端连接卡紧台12、另一端设有向内凸起的卡台；手指弹簧上支架13和手指弹簧下支架11分别固定于上盖15和底盖14，二者组合后形成一个一端有限位卡口的圆柱体空腔；手指弹簧10套接在手指7的连接卡紧台12的一端。

当上盖15和底盖14组合并盖在容器口上时，手指弹簧10位于有限位卡口的圆柱体空腔内部；手指7具有卡台的一端由限位卡口伸出，卡台伸出底盖14且朝下设置、卡在容器口的锁扣凹槽内，如图2所示。

本实施例中，多套弹簧限位机构中的卡紧台12合围形成限位孔；

容器盖封装组件4由壳体、导引头18、运动弹簧19、运动导向孔20、多个滑动支架21以及壳体支架22组成。

壳体固定于容器盖的上盖15顶部，壳体上固定连接壳体支架22，同时壳体上开设与上盖15垂直相连的运动导向孔20；滑动支架21架设在壳体顶部，滑动支架21为一个L型支架，滑动支架21一端通过运动弹簧19固定置于运动导向孔20内部、另一端垂直连接导引头18；导引头18另一端凸出为锥台结构。

当上盖15和底盖14组合且未盖在容器口上时，容器盖封装组件4设置于上盖15顶部，导引头18的锥台伸入到限位孔内限位孔将锥台径向圆周锁紧，实现容器盖6与容器盖封装组件4的限位连接。

当连接在一起的容器盖6与容器盖封装组件4在驱动轴的作用下向下接触样品容器2的瓶口凸缘时，手指7向外运动，当手指7向外运动到最大位置时，导引头18脱离卡紧台17的约束，并在运动弹簧19的作用下，随滑动支架21向上运动，容器盖封装组件4与容器盖6分离，此时容器盖6继续向下运动，手指7扣入到样品容器2上的锁扣凹槽9中，完成封盖动作。

本实施例中，样品容器2为一端开口的空腔圆柱形瓶，瓶口设置一圈凸缘，凸缘与瓶口之间具有过渡斜面，凸缘与瓶体之间形成锁扣凹槽9，凸缘上垂直开设多个滑动凹槽8，滑动凹槽8两侧槽面与瓶体连接。

实施例2、

该装置由封装装置本体1、样品容器组成2、放样漏斗3、容器盖封装组件4、封装装置驱动系统5、容器盖6等组成。该装置主要工作过程如图5所示，描述如下：

1)在发射阶段：驱动系统5通过容器盖封装组件4，将容器盖6以一定的预紧力压在样品容器6的顶部，此时容器盖手指7位于容器盖手指滑动凹槽8中，容器盖5仅对样品容器6进行密封，避免污染物进入到样品容器6中，但不进行封盖锁紧；

2)采样准备阶段：驱动系统5驱动驱动轴进行直线上升运动，此时容器盖手指7从容器盖手指滑动凹槽8中滑出，容器盖5随容器盖封装组件4一起向上运动，样品容器6位于封装装置本体1中；当驱动系统5运动到上限位时，开始驱动驱动轴23进行周向旋转运动，直到放样漏斗2位于样品容器6正上方时，停止圆周运动，此时漏斗5的底面将与样品容器6的口部贴合；

3)溢出样品清除：采样结束时，采集样品可能会溢出样品容器6及放样漏斗2，此时，驱动系统开始驱动驱动轴23进行圆周运动，在运动过程中，放样漏斗2将会自动刮除样品容器6口部溢出的月壤样品；

4)样品容器封盖：在驱动轴23旋转过程中，会导致容器盖5绕容器盖封装组件4中的容器盖封装组件导引头18的轴线旋转一定角度，即容器盖手指7与容器盖手指滑动凹槽8错开一定角度；当驱动轴23带动容器盖5运动到样品容器6正上方时，驱动轴23将开始直线向下运动，开始进行封盖动作；封盖与分离当容器盖手指7接触到样品容器6口部斜面时，将迫使容器盖手指7在随容器盖向下运动的同时，将向外运动；当容器盖手指7向外运动到最大位置时，容器盖封装组件导引头18将会脱离容器盖手指卡紧头17的约束，并在封盖组件运动弹簧19的作用下，随封盖组件滑动支架21向上运动，从而实现容器盖封装组件4与容器盖6的可靠分离；与此同时，容器盖5上的容器盖手指7将扣入到样品容器6上的容器盖手指锁扣凹槽9中，从而实现容器盖4对样品容器6的可靠封装；

5)封装装置与容器分离：在步骤4)中，封盖的同时，容器盖封装组件4已经与容器盖5可靠分离；在封装装置驱动系统5的驱动下，驱动轴23将带动容器盖封装组件4向上运动到限位位置，之后驱动轴23进行旋转运动，使容器盖封装组件4及放样漏斗2均远离样品容器6的正上方，实现样品容器6与封装装置本体1的分离。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。