本發(fā)明屬于地外星體探索技術領域，特別涉及一種用于月表采樣的初級封裝裝置。

背景技術：

隨著人類太空探索范圍及規(guī)模的不斷擴大，人類的活動已經(jīng)不再局限于地球及近地空間，而是將眼光投向了更為遙遠的深空，其中對地外星體的探測、星表土壤樣品采樣及樣品返回是世界各國開展深空探測的一個重要領域。從上世界50年代開始，以美國和蘇聯(lián)為代表的航天大國便已經(jīng)開始了對地外星體的探測取，蘇聯(lián)于1976年取回來將近170克的月壤樣品。目前，我國正在開展的探月三期工程需要完成對月表的無人探測及月壤樣品的采樣返回，因此需要在月表進行月壤樣品的采集和封裝，為采樣返回提供便利。目前尚未有相關的地外形體表面的采樣以及初級封裝裝置的有關記載。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于月表采樣初級封裝裝置，用于地外星體采樣返回任務的星體土壤樣品初級成型儲存與密封封裝。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案為：一種用于月表采樣的初級封裝裝置，該裝置由本體、樣品容器、放樣漏斗、容器蓋封裝組件、驅(qū)動機構(gòu)以及容器蓋組成；本體具有兩個固定空間，分別用于固定樣品容器和驅(qū)動機構(gòu)；驅(qū)動機構(gòu)具有一個驅(qū)動軸用于輸出驅(qū)動力，驅(qū)動軸實現(xiàn)直線升降運動和圓周向運動；放樣漏斗為平底漏斗、通過漏斗支架連接在驅(qū)動軸上。

容器蓋封裝組件通過殼體支架連接在驅(qū)動軸上；容器蓋與容器蓋封裝組件 通過彈簧限位機構(gòu)連接；當驅(qū)動軸向上運動時，帶動容器蓋封裝組件向上運動，進而帶動容器蓋向上運動，完成開蓋動作。

當驅(qū)動軸向下運動時，通過殼體支架帶動容器蓋封裝組件向下運動，進而帶動容器蓋向下運動，完成封蓋動作；

當驅(qū)動軸圓周向運動時，帶動容器蓋封裝組件周向運動完成容器蓋封裝組件和容器蓋的分離動作；帶動放樣漏斗圓周向運動，完成溢出樣品的清除動作。

進一步地，彈簧限位機構(gòu)包括卡緊臺、手指、手指彈簧、手指彈簧上支架和手指彈簧下支架。

容器蓋包括上蓋和底蓋，底蓋的底部與容器口相匹配，上蓋固定連接在底蓋的頂部，上蓋與底蓋之間徑向設置多套彈簧限位機構(gòu)，數(shù)量與滑動凹槽數(shù)量一致；手指為L型桿，手指的一端連接卡緊臺、另一端設有向內(nèi)凸起的卡臺；手指彈簧上支架和手指彈簧下支架分別固定于上蓋和底蓋，二者組合后形成一個一端有限位卡口的圓柱體空腔；手指彈簧套接在手指的連接卡緊臺的一端。

當上蓋和底蓋組合并蓋在容器口上時，手指彈簧位于有限位卡口的圓柱體空腔內(nèi)部；手指具有卡臺的一端由限位卡口伸出，卡臺伸出底蓋且朝下設置、卡在容器口的鎖扣凹槽內(nèi)。

進一步地，多套彈簧限位機構(gòu)中的卡緊臺合圍形成限位孔；

容器蓋封裝組件由殼體、導引頭、運動彈簧、運動導向孔、多個滑動支架以及殼體支架組成。

殼體固定于容器蓋的上蓋頂部，殼體上固定連接殼體支架，同時殼體上開設與上蓋垂直相連的運動導向孔；滑動支架架設在殼體頂部，滑動支架為一個L型支架，滑動支架一端通過運動彈簧固定置于運動導向孔內(nèi)部、另一端垂直連接導引頭；導引頭另一端凸出為錐臺結(jié)構(gòu)。

當上蓋和底蓋組合且未蓋在容器口上時，容器蓋封裝組件設置于上蓋頂部， 導引頭的錐臺伸入到限位孔內(nèi)限位孔將錐臺徑向圓周鎖緊，實現(xiàn)容器蓋與容器蓋封裝組件的限位連接。

當連接在一起的容器蓋與容器蓋封裝組件在驅(qū)動軸的作用下向下接觸樣品容器的瓶口凸緣時，手指向外運動，當手指向外運動到最大位置時，導引頭脫離卡緊臺的約束，并在運動彈簧的作用下，隨滑動支架向上運動，容器蓋封裝組件與容器蓋分離，此時容器蓋繼續(xù)向下運動，手指扣入到樣品容器上的鎖扣凹槽中，完成封蓋動作；

進一步地，樣品容器為一端開口的空腔圓柱形瓶，瓶口設置一圈凸緣，凸緣與瓶口之間具有過渡斜面，凸緣與瓶體之間形成鎖扣凹槽，凸緣上垂直開設多個滑動凹槽，滑動凹槽兩側(cè)槽面與瓶體連接。

有益效果：

1、該發(fā)明中的初級封裝裝置可實現(xiàn)月壤樣品容器蓋與放樣漏斗間的空間位置切換，便于月壤樣品向樣品容器的傾瀉放樣；

2、該發(fā)明中的初級封裝裝置可實現(xiàn)對月壤樣品容器的自動開啟與自動封裝，便于整個裝置的發(fā)射段位置保持及回收段的樣品轉(zhuǎn)移；

3、本發(fā)明中的樣品容器能夠在排除非月球物質(zhì)干擾的條件下完成對月壤樣品的初級成型封裝；

4、本發(fā)明中的初級封裝裝置可以實現(xiàn)對月壤樣品收集過程中溢出月壤樣品的可靠清除。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中封裝裝置組成示意圖；圖中，1-封裝裝置本體，2-樣品容器,3-放樣漏斗，4-容器蓋封裝組件，5-封裝裝置驅(qū)動系統(tǒng)，6-容器蓋；

圖2為本發(fā)明中容器蓋與容器連接示意圖；圖中，7-容器蓋手指，8-容器蓋 手指滑動凹槽，9-容器蓋手指鎖扣凹槽；

圖3為本發(fā)明中容器蓋組成示意圖；圖中，10-手指彈簧，11-彈簧下支架，12-手指卡緊頭，13-彈簧上支架，14-容器蓋底蓋，15-容器蓋上蓋，16容器蓋連接孔，17-容器蓋連接臺；

圖4為本發(fā)明中初級封裝裝置容器蓋封裝組件示意圖；圖中，18-容器蓋封裝組件導引頭，19-封蓋組件運動彈簧，20-封蓋組件運動導向孔，21-封蓋組件滑動支架，22-封裝組件殼體支架；

圖5為本發(fā)明中初級封裝裝置組成及工作流程示意圖；圖中，23-驅(qū)動軸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。

實施例1、一種用于月表采樣的初級封裝裝置，如圖1所示，該裝置由本體1、樣品容器2、放樣漏斗3、容器蓋封裝組件4、驅(qū)動機構(gòu)5以及容器蓋6組成。

本體1具有兩個固定空間，分別用于固定樣品容器2和驅(qū)動機構(gòu)5。

驅(qū)動機構(gòu)5具有一個驅(qū)動軸23用于輸出驅(qū)動力，驅(qū)動軸23實現(xiàn)直線升降運動和圓周向運動。

放樣漏斗3為平底漏斗、通過漏斗支架連接在驅(qū)動軸上。

容器蓋封裝組件4通過殼體支架22連接在驅(qū)動軸上。

容器蓋6與容器蓋封裝組件4通過彈簧限位機構(gòu)連接。

當驅(qū)動軸23向上運動時，帶動容器蓋封裝組件4向上運動，進而帶動容器蓋6向上運動，完成開蓋動作。

當驅(qū)動軸23向下運動時，通過殼體支架22帶動容器蓋封裝組件4向下運動，進而帶動容器蓋6向下運動，完成封蓋動作。

當驅(qū)動軸23圓周向運動時，帶動容器蓋封裝組件4周向運動完成容器蓋封 裝組件4和容器蓋6的分離動作；帶動放樣漏斗3圓周向運動，完成溢出樣品的清除動作。

本實施例中，彈簧限位機構(gòu)包括卡緊臺12、手指7、手指彈簧10、手指彈簧上支架13和手指彈簧下支架11。

容器蓋6包括上蓋15和底蓋14，底蓋14的底部與容器口相匹配，上蓋15固定連接在底蓋14的頂部，上蓋15與底蓋14之間徑向設置多套彈簧限位機構(gòu)，數(shù)量與滑動凹槽8數(shù)量一致，如圖4所示。

手指7為L型桿，手指的一端連接卡緊臺12、另一端設有向內(nèi)凸起的卡臺；手指彈簧上支架13和手指彈簧下支架11分別固定于上蓋15和底蓋14，二者組合后形成一個一端有限位卡口的圓柱體空腔；手指彈簧10套接在手指7的連接卡緊臺12的一端。

當上蓋15和底蓋14組合并蓋在容器口上時，手指彈簧10位于有限位卡口的圓柱體空腔內(nèi)部；手指7具有卡臺的一端由限位卡口伸出，卡臺伸出底蓋14且朝下設置、卡在容器口的鎖扣凹槽內(nèi)，如圖2所示。

本實施例中，多套彈簧限位機構(gòu)中的卡緊臺12合圍形成限位孔；

容器蓋封裝組件4由殼體、導引頭18、運動彈簧19、運動導向孔20、多個滑動支架21以及殼體支架22組成。

殼體固定于容器蓋的上蓋15頂部，殼體上固定連接殼體支架22，同時殼體上開設與上蓋15垂直相連的運動導向孔20；滑動支架21架設在殼體頂部，滑動支架21為一個L型支架，滑動支架21一端通過運動彈簧19固定置于運動導向孔20內(nèi)部、另一端垂直連接導引頭18；導引頭18另一端凸出為錐臺結(jié)構(gòu)。

當上蓋15和底蓋14組合且未蓋在容器口上時，容器蓋封裝組件4設置于上蓋15頂部，導引頭18的錐臺伸入到限位孔內(nèi)限位孔將錐臺徑向圓周鎖緊，實現(xiàn)容器蓋6與容器蓋封裝組件4的限位連接。

當連接在一起的容器蓋6與容器蓋封裝組件4在驅(qū)動軸的作用下向下接觸樣品容器2的瓶口凸緣時，手指7向外運動，當手指7向外運動到最大位置時，導引頭18脫離卡緊臺17的約束，并在運動彈簧19的作用下，隨滑動支架21向上運動，容器蓋封裝組件4與容器蓋6分離，此時容器蓋6繼續(xù)向下運動，手指7扣入到樣品容器2上的鎖扣凹槽9中，完成封蓋動作。

本實施例中，樣品容器2為一端開口的空腔圓柱形瓶，瓶口設置一圈凸緣，凸緣與瓶口之間具有過渡斜面，凸緣與瓶體之間形成鎖扣凹槽9，凸緣上垂直開設多個滑動凹槽8，滑動凹槽8兩側(cè)槽面與瓶體連接。

實施例2、

該裝置由封裝裝置本體1、樣品容器組成2、放樣漏斗3、容器蓋封裝組件4、封裝裝置驅(qū)動系統(tǒng)5、容器蓋6等組成。該裝置主要工作過程如圖5所示，描述如下：

1)在發(fā)射階段：驅(qū)動系統(tǒng)5通過容器蓋封裝組件4，將容器蓋6以一定的預緊力壓在樣品容器6的頂部，此時容器蓋手指7位于容器蓋手指滑動凹槽8中，容器蓋5僅對樣品容器6進行密封，避免污染物進入到樣品容器6中，但不進行封蓋鎖緊；

2)采樣準備階段：驅(qū)動系統(tǒng)5驅(qū)動驅(qū)動軸進行直線上升運動，此時容器蓋手指7從容器蓋手指滑動凹槽8中滑出，容器蓋5隨容器蓋封裝組件4一起向上運動，樣品容器6位于封裝裝置本體1中；當驅(qū)動系統(tǒng)5運動到上限位時，開始驅(qū)動驅(qū)動軸23進行周向旋轉(zhuǎn)運動，直到放樣漏斗2位于樣品容器6正上方時，停止圓周運動，此時漏斗5的底面將與樣品容器6的口部貼合；

3)溢出樣品清除：采樣結(jié)束時，采集樣品可能會溢出樣品容器6及放樣漏斗2，此時，驅(qū)動系統(tǒng)開始驅(qū)動驅(qū)動軸23進行圓周運動，在運動過程中，放樣漏斗2將會自動刮除樣品容器6口部溢出的月壤樣品；

4)樣品容器封蓋：在驅(qū)動軸23旋轉(zhuǎn)過程中，會導致容器蓋5繞容器蓋封裝組件4中的容器蓋封裝組件導引頭18的軸線旋轉(zhuǎn)一定角度，即容器蓋手指7與容器蓋手指滑動凹槽8錯開一定角度；當驅(qū)動軸23帶動容器蓋5運動到樣品容器6正上方時，驅(qū)動軸23將開始直線向下運動，開始進行封蓋動作；封蓋與分離當容器蓋手指7接觸到樣品容器6口部斜面時，將迫使容器蓋手指7在隨容器蓋向下運動的同時，將向外運動；當容器蓋手指7向外運動到最大位置時，容器蓋封裝組件導引頭18將會脫離容器蓋手指卡緊頭17的約束，并在封蓋組件運動彈簧19的作用下，隨封蓋組件滑動支架21向上運動，從而實現(xiàn)容器蓋封裝組件4與容器蓋6的可靠分離；與此同時，容器蓋5上的容器蓋手指7將扣入到樣品容器6上的容器蓋手指鎖扣凹槽9中，從而實現(xiàn)容器蓋4對樣品容器6的可靠封裝；

5)封裝裝置與容器分離：在步驟4)中，封蓋的同時，容器蓋封裝組件4已經(jīng)與容器蓋5可靠分離；在封裝裝置驅(qū)動系統(tǒng)5的驅(qū)動下，驅(qū)動軸23將帶動容器蓋封裝組件4向上運動到限位位置，之后驅(qū)動軸23進行旋轉(zhuǎn)運動，使容器蓋封裝組件4及放樣漏斗2均遠離樣品容器6的正上方，實現(xiàn)樣品容器6與封裝裝置本體1的分離。

綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。