用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，包括旋轉鉆桿、取心管和軟質袋，所述取心管設置在所述旋轉鉆桿內(nèi)且與所述旋轉鉆桿同軸線設置，所述軟質袋懸掛在所述取心管內(nèi)，所述軟質袋的下端固定在所述取心管的下端，在所述軟質袋靠近開口向的所述取心管內(nèi)壁周向開有一圈凹槽，在所述凹槽內(nèi)設置有記憶合金卡圈，在所述旋轉鉆桿頂端設置有恒溫加熱器，所述恒溫加熱器通過導線與所述記憶合金卡圈的外側通電連接。本發(fā)明提供的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，用于在無重力環(huán)境下進行月壤采集完成后的封口過程中，直接利用高溫記憶合金的力學效應直接進行軟質帶的收口，具有高可靠性，重量輕、結構簡單、操作方便等特點。
【專利說明】用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種航天失重狀態(tài)下土壤采集的封口技術，尤其涉及一種用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置。
【背景技術】
[0002]月球上有豐富的礦藏，如鈦、硅、鋁、鐵和氦_3，其中氦-3是人類未來最具開發(fā)前景的新能源。月球上的某些稀有金屬元素更能在軍事上應用，因此，對月壤的采樣研究是時代的需要，具有重要意義。我國探月工程第三期工程計劃在2017年左右發(fā)射探測器進行月面采樣并返回，其中月壤采樣取心裝置是月球探測工作中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。在復雜的太空環(huán)境下如何實現(xiàn)對月壤的獲取、收集、封裝等，并在整個過程中是無人實施的。
[0003]由于月表月壤成分的復雜性及月球鉆探的低功耗要求，對取心結構要求很高，目前常用軟質袋實現(xiàn)月壤的收集和封裝。為了實現(xiàn)保持原態(tài)層理信息、獲取連續(xù)樣品的鉆取采樣需求以及取心機構的功能組件的物理特性、化學特性、環(huán)境適應性等方面具有特殊的技術要求，要求封口動作具有高可靠性，不發(fā)生漏樣、掉樣現(xiàn)象。使用軟質袋進行收集采樣時，最難克服的的技術瓶頸就是鉆采后軟質袋的封口問題，這是關系到收集工作可靠完成關鍵一步，仍需就這一問題進一步探索實驗，找出更合適的技術方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠隨時封口且封口穩(wěn)定的封口裝置，
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，包括旋轉鉆桿、取心管和軟質袋，所述取心管設置在所述旋轉鉆桿內(nèi)且與所述旋轉鉆桿同軸線設置，所述軟質袋懸掛在所述取心管內(nèi)，所述軟質袋的下端固定在所述取心管的下端，在所述軟質袋靠近開口向的所述取心管內(nèi)壁周向開有一圈凹槽，在所述凹槽內(nèi)設置有記憶合金卡圈，在所述旋轉鉆桿頂端設置有恒溫加熱器，所述恒溫加熱器通過導線與所述記憶合金卡圈的外側通電連接。
[0006]優(yōu)選地，還包括設置在所述取心管內(nèi)腔下部的記憶合金固定防轉套筒，所述恒溫加熱器通過導線與所述記憶合金固定防轉套筒外側通電連接，所述記憶合金固定防轉套筒為一 C型套，在所述C型套下端外緣設置有齒，所述軟袋的開口通過所述齒插入到所述取心管內(nèi)壁固定。
[0007]優(yōu)選地，在所述取心管外壁上套有一記憶合金夾緊圈，所述軟袋的開口通過記憶合金夾緊圈咬住固定，所述恒溫加熱器與所述記憶合金夾緊圈通過導線通電連接。
[0008]優(yōu)選地，還包括隔離套，所述隔離套設置在所述取心管和所述旋轉鉆桿之間的環(huán)形腔內(nèi)。
[0009]優(yōu)選地,所述記憶合金卡圈為一由記憶合金金屬絲交織成具有網(wǎng)面的C型圈。
[0010]優(yōu)選地，所述記憶合金卡圈在通電變形后的形狀為一錐型套。[0011]優(yōu)選地，所述旋轉鉆桿的下端內(nèi)底面為一由邊緣向軸心向下傾斜的環(huán)形曲面。
[0012]優(yōu)選地，所述記憶合金固定防轉套筒的齒為邊緣均做倒角處理的齒，所述齒的齒端向上方傾斜。
[0013]本發(fā)明提供的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，用于在無重力環(huán)境下進行月壤采集完成后的封口過程中，直接利用高溫記憶合金的力學效應直接進行軟質帶的收口，具有高可靠性，重量輕、結構簡單、操作方便等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置一種實施方式的結構示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置另一種實施方式的結構示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形前的結構示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形后的結構示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置的記憶合金固定防轉套筒的結構示意圖；
[0019]圖6為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置的記憶合金固定防轉套筒與取心管的配合結構示意圖；
[0020]圖7為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形過程中的結構示意圖。
[0021]圖中:1_旋轉鉆桿，2-取心管，3-軟質袋，4-記憶合金卡圈，5-恒溫加熱器，6-記憶合金固定防轉套筒，7-記憶合金夾緊圈，8-隔離套。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明:
[0023]實施例1
[0024]請參考圖1，圖1為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置一種實施方式的結構示意圖。
[0025]一種用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置，包括旋轉鉆桿1、取心管2和軟質袋3，所述取心管2設置在所述旋轉鉆桿I內(nèi)且與所述旋轉鉆桿I同軸線設置，所述軟質袋3懸掛在所述取心管2內(nèi)(取心過程中，取心管2不旋轉)，所述軟質袋3的下端固定在所述取心管2的下端，在所述軟質袋3靠近開口向的所述取心管2內(nèi)壁周向開有一圈凹槽，在所述凹槽內(nèi)設置有記憶合金卡圈4，在所述旋轉鉆桿I頂端設置有恒溫加熱器5，所述恒溫加熱器5通過導線與所述記憶合金卡圈4的外側通電連接。
[0026]請參考圖5和圖6，圖5為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的記憶合金固定防轉套筒6的結構示意圖；圖6為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的記憶合金固定防轉套筒6與取心管2的配合結構示意圖。
[0027]還包括設置在所述取心管2內(nèi)腔下部的記憶合金固定防轉套筒6，所述恒溫加熱器5通過導線與所述記憶合金固定防轉套筒6外側通電連接，所述記憶合金固定防轉套筒6為一 C型套，在所述C型套下端外緣設置有齒，所述軟袋的開口通過所述齒插入到所述取心管2內(nèi)壁固定。
[0028]所述記憶合金固定防轉套筒6的齒為邊緣均做倒角處理的齒，所述齒的齒端向上方傾斜。
[0029]請參考圖3，圖3為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形前的結構示意圖。
[0030]所述記憶合金卡圈4為一由記憶合金金屬絲交織成具有網(wǎng)面的C型圈。
[0031]請參考圖4，圖4為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形后的結構示意圖。
[0032]請參考圖7，圖7為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形后的又一種的結構示意圖。
[0033]所述記憶合金卡圈4在通電變形后的形狀為一錐型套。
[0034]記憶合金卡圈4的變形過程:預先利用記憶合金線圈能夠任意形變的特性，用記憶合金線圈編織排布好記憶合金卡圈4，通電加熱后C型圈向內(nèi)輕微收縮，然后一邊保持不動，另一邊底角向上運動，使C型圈的底緣與C型圈保持不動的側邊對接，從而形成一個錐形套。
[0035]記憶合金卡圈4的變形過程并不唯一，還可以底邊兩角同時向上移動然后帶動網(wǎng)面相互纏繞形成一個錐形套，形變過程基本為以C型圈底緣任意一點為分界，然后兩側部分以此點進行卷曲纏繞，形變過程在此不一一贅述。
[0036]所述旋轉鉆桿I的下端內(nèi)底面為一由邊緣向軸心向下傾斜的環(huán)形曲面。旋轉鉆桿I的這種結構可以有效防止月壤碎屑滯留或擁堵在旋轉鉆桿I內(nèi)對軟質袋3劃傷。
[0037]用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的工作原理:
[0038]當完成月壤取心后，進行軟質袋3的封口，通過恒溫加熱器5對記憶合金卡圈4以及記憶合金固定防轉套筒6通電加熱，對兩者的加熱時機通過加熱控制機構進行延時處理，先對記憶合金固定防轉套筒6進行通電加熱，使其向內(nèi)收縮使其下端外緣的齒與取心管2脫離，脫離后的記憶合金固定防轉套筒6向下脫落減輕取心重量，此時對網(wǎng)狀的記憶合金卡圈4進行加熱，由記憶合金金屬絲交織成的C型圈狀的記憶合金卡圈4向錐形套形狀轉變，由于軟質袋3失去記憶合金固定防轉套筒6的齒的固定作用，隨著記憶合金卡圈4的形變，軟質袋3被逐漸收口，網(wǎng)狀的記憶合金卡圈4與軟質袋3與所取月壤之間的貼合卡箍越發(fā)密切，能夠有效實現(xiàn)軟質袋3的封口動作。
[0039]實施例2
[0040]請參考圖2，圖2為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置另一種實施方式的結構示意圖。
[0041]一種用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置，包括旋轉鉆桿1、取心管2和軟質袋3，所述取心管2設置在所述旋轉鉆桿I內(nèi)且與所述旋轉鉆桿I同軸線設置，所述軟質袋3懸掛在所述取心管2內(nèi)，所述軟質袋3的下端固定在所述取心管2的下端，在所述軟質袋3靠近開口向的所述取心管2內(nèi)壁周向開有一圈凹槽，在所述凹槽內(nèi)設置有記憶合金卡圈4，在所述旋轉鉆桿I頂端設置有恒溫加熱器5，所述恒溫加熱器5通過導線與所述記憶合金卡圈4的外側通電連接。
[0042]在所述取心管2外壁上套有一記憶合金夾緊圈7，所述軟袋的開口通過記憶合金夾緊圈7咬住固定，所述恒溫加熱器5與所述記憶合金夾緊圈7通過導線通電連接。
[0043]還包括隔離套8，所述隔離套8設置在所述取心管2和所述旋轉鉆桿I之間的環(huán)形腔內(nèi)。
[0044]請參考圖3，圖3為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形前的結構示意圖。
[0045]所述記憶合金卡圈4為一由記憶合金金屬絲交織成具有網(wǎng)面的C型圈。
[0046]請參考圖4，圖4為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形后的結構示意圖。
[0047]所述記憶合金卡圈4在通電變形后的形狀為一錐型套。
[0048]記憶合金卡圈4的變形過程:預先利用記憶合金線圈能夠任意形變的特性，用記憶合金線圈編織排布好記憶合金卡圈4，通電加熱后C型圈向內(nèi)輕微收縮，然后一邊保持不動，另一邊底角向上運動，使C型圈的底緣與C型圈保持不動的側邊對接，從而形成一個錐形套。
[0049]記憶合金卡圈4的變形過程并不唯一，還可以底邊兩角同時向上移動然后帶動網(wǎng)面相互纏繞形成一個錐形套，形變過程基本為以C型圈底緣任意一點為分界，然后兩側部分以此點進行卷曲纏繞，形變過程在此不一一贅述。
[0050]所述旋轉鉆桿I的下端內(nèi)底面為一由邊緣向軸心向下傾斜的環(huán)形曲面。旋轉鉆桿I的這種結構可以有效防止月壤碎屑滯留或擁堵在旋轉鉆桿I內(nèi)對軟質袋3劃傷。
[0051]用于鉆探取心的軟質袋3自動封口裝置的工作原理:
[0052]當完成月壤取心后，進行軟質袋3的封口，通過恒溫加熱器5對記憶合金卡圈4以及記憶合金夾緊圈7通電加熱，對兩者的加熱時機通過加熱控制機構進行延時處理，先對記憶合金夾緊圈7進行通電加熱，使其咬住軟質袋3的開口張開，由于軟質袋3失去記憶合金夾緊圈7的咬合作用，隨著記憶合金卡圈4的形變，軟質袋3被逐漸收口，網(wǎng)狀的記憶合金卡圈4與軟質袋3與所取月壤之間的貼合卡箍越發(fā)密切，能夠有效實現(xiàn)軟質袋3的封口動作。
[0053]上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造【具體實施方式】的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所引伸出的任何顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權利要求的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，包括旋轉鉆桿、取心管和軟質袋，所述取心管設置在所述旋轉鉆桿內(nèi)且與所述旋轉鉆桿同軸線設置，所述軟質袋懸掛在所述取心管內(nèi)，所述軟質袋的下端固定在所述取心管的下端，在所述軟質袋靠近開口向的所述取心管內(nèi)壁周向開有一圈凹槽，在所述凹槽內(nèi)設置有記憶合金卡圈，在所述旋轉鉆桿頂端設置有恒溫加熱器，所述恒溫加熱器通過導線與所述記憶合金卡圈的外側通電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，還包括設置在所述取心管內(nèi)腔下部的記憶合金固定防轉套筒，所述恒溫加熱器通過導線與所述記憶合金固定防轉套筒外側通電連接，所述記憶合金固定防轉套筒為一 C型套，在所述C型套下端外緣設置有齒，所述軟袋的開口通過所述齒插入到所述取心管內(nèi)壁固定。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，在所述取心管外壁上套有一記憶合金夾緊圈，所述軟袋的開口通過記憶合金夾緊圈咬住固定，所述恒溫加熱器與所述記憶合金夾緊圈通過導線通電連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，所述記憶合金固定防轉套筒的齒為邊緣均做倒角處理的齒，所述齒的齒端向上方傾斜。
5.根據(jù)權利要求3所述的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，還包括隔離套，所述隔離套設置在所述取心管和所述旋轉鉆桿之間的環(huán)形腔內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求1-5任一所述的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，所述記憶合金卡圈為一由記憶合金金屬絲交織成具有網(wǎng)面的C型圈。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，所述記憶合金卡圈在通電變形后的形狀為一錐型套。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于鉆探取心的軟質袋自動封口裝置，其特征在于，所述旋轉鉆桿的下端內(nèi)底面為一由邊緣向軸心向下傾斜的曲面。
【文檔編號】B65B51/10GK103538751SQ201310504581
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權日:2013年10月23日
【發(fā)明者】周琴, 劉寶林, 張越, 劉廣鵬, 莫岸 申請人:中國地質大學（北京）