用于鉆探取心的軟質(zhì)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(zhì)袋自動封口裝置，包括旋轉(zhuǎn)鉆桿、取心管和軟質(zhì)袋，所述取心管設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿內(nèi)且與所述旋轉(zhuǎn)鉆桿同軸線設(shè)置，所述軟質(zhì)袋懸掛在所述取心管內(nèi)，所述軟質(zhì)袋的下端固定在所述取心管的下端，在所述軟質(zhì)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(shè)置有記憶合金卡圈，在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿頂端設(shè)置有恒溫加熱器，所述恒溫加熱器通過導(dǎo)線與所述記憶合金卡圈的外側(cè)通電連接。本發(fā)明提供的用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置，用于在無重力環(huán)境下進(jìn)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(xué)效應(yīng)直接進(jìn)行軟質(zhì)帶的收口，具有高可靠性，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)。
【專利說明】用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置
【技術(shù)領(lǐng)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(shù)，尤其涉及一種用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置。
【背景技術(shù)】
[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(yīng)用，因此，對月壤的采樣研究是時(shí)代的需要，具有重要意義。我國探月工程第三期工程計(jì)劃在2017年左右發(fā)射探測器進(jìn)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(fù)雜的太空環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)對月壤的獲取、收集、封裝等，并在整個(gè)過程中是無人實(shí)施的。
[0003]由于月表月壤成分的復(fù)雜性及月球鉆探的低功耗要求，對取心結(jié)構(gòu)要求很高，目前常用軟質(zhì)袋實(shí)現(xiàn)月壤的收集和封裝。為了實(shí)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(jī)構(gòu)的功能組件的物理特性、化學(xué)特性、環(huán)境適應(yīng)性等方面具有特殊的技術(shù)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(zhì)袋進(jìn)行收集采樣時(shí)，最難克服的的技術(shù)瓶頸就是鉆采后軟質(zhì)袋的封口問題，這是關(guān)系到收集工作可靠完成關(guān)鍵一步，仍需就這一問題進(jìn)一步探索實(shí)驗(yàn)，找出更合適的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠隨時(shí)封口且封口穩(wěn)定的封口裝置，
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置，包括旋轉(zhuǎn)鉆桿、取心管和軟質(zhì)袋，所述取心管設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿內(nèi)且與所述旋轉(zhuǎn)鉆桿同軸線設(shè)置，所述軟質(zhì)袋懸掛在所述取心管內(nèi)，所述軟質(zhì)袋的下端固定在所述取心管的下端，在所述軟質(zhì)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(shè)置有記憶合金卡圈，在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿頂端設(shè)置有恒溫加熱器，所述恒溫加熱器通過導(dǎo)線與所述記憶合金卡圈的外側(cè)通電連接。
[0006]優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述取心管內(nèi)腔下部的記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒，所述恒溫加熱器通過導(dǎo)線與所述記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒外側(cè)通電連接，所述記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒為一 C型套，在所述C型套下端外緣設(shè)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(dǎo)線通電連接。
[0008]優(yōu)選地，還包括隔離套，所述隔離套設(shè)置在所述取心管和所述旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)袋自動封口裝置，用于在無重力環(huán)境下進(jìn)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(xué)效應(yīng)直接進(jìn)行軟質(zhì)帶的收口，具有高可靠性，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)。
【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(zhì)袋自動封口裝置一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置的記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置的記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒與取心管的配合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1_旋轉(zhuǎn)鉆桿，2-取心管，3-軟質(zhì)袋，4-記憶合金卡圈，5-恒溫加熱器，6-記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒，7-記憶合金夾緊圈，8-隔離套。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0023]實(shí)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(zhì)袋3自動封口裝置一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]一種用于鉆探取心的軟質(zhì)袋3自動封口裝置，包括旋轉(zhuǎn)鉆桿1、取心管2和軟質(zhì)袋3，所述取心管2設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿I內(nèi)且與所述旋轉(zhuǎn)鉆桿I同軸線設(shè)置，所述軟質(zhì)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(zhuǎn))，所述軟質(zhì)袋3的下端固定在所述取心管2的下端，在所述軟質(zhì)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(shè)置有記憶合金卡圈4，在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿I頂端設(shè)置有恒溫加熱器5，所述恒溫加熱器5通過導(dǎo)線與所述記憶合金卡圈4的外側(cè)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(zhì)袋3自動封口裝置的記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明用于鉆探取心的軟質(zhì)袋3自動封口裝置的記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒6與取心管2的配合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]還包括設(shè)置在所述取心管2內(nèi)腔下部的記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒6，所述恒溫加熱器5通過導(dǎo)線與所述記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒6外側(cè)通電連接，所述記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒6為一 C型套，在所述C型套下端外緣設(shè)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(zhuǎn)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(zhì)袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形前的結(jié)構(gòu)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(zhì)袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形后的結(jié)構(gòu)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(zhì)袋自動封口裝置的記憶合金卡圈變形后的又一種的結(jié)構(gòu)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(yù)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(yùn)動，使C型圈的底緣與C型圈保持不動的側(cè)邊對接，從而形成一個(gè)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(shí)向上移動然后帶動網(wǎng)面相互纏繞形成一個(gè)錐形套，形變過程基本為以C型圈底緣任意一點(diǎn)為分界，然后兩側(cè)部分以此點(diǎn)進(jìn)行卷曲纏繞，形變過程在此不一一贅述。
[0036]所述旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)鉆桿I的這種結(jié)構(gòu)可以有效防止月壤碎屑滯留或擁堵在旋轉(zhuǎn)鉆桿I內(nèi)對軟質(zhì)袋3劃傷。
[0037]用于鉆探取心的軟質(zhì)袋3自動封口裝置的工作原理:
[0038]當(dāng)完成月壤取心后，進(jìn)行軟質(zhì)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(zhuǎn)套筒6通電加熱，對兩者的加熱時(shí)機(jī)通過加熱控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行延時(shí)處理，先對記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒6進(jìn)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(zhuǎn)套筒6向下脫落減輕取心重量，此時(shí)對網(wǎng)狀的記憶合金卡圈4進(jìn)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(zhuǎn)變，由于軟質(zhì)袋3失去記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒6的齒的固定作用，隨著記憶合金卡圈4的形變，軟質(zhì)袋3被逐漸收口，網(wǎng)狀的記憶合金卡圈4與軟質(zhì)袋3與所取月壤之間的貼合卡箍越發(fā)密切，能夠有效實(shí)現(xiàn)軟質(zhì)袋3的封口動作。
[0039]實(shí)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(zhì)袋3自動封口裝置另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]一種用于鉆探取心的軟質(zhì)袋3自動封口裝置，包括旋轉(zhuǎn)鉆桿1、取心管2和軟質(zhì)袋3，所述取心管2設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿I內(nèi)且與所述旋轉(zhuǎn)鉆桿I同軸線設(shè)置，所述軟質(zhì)袋3懸掛在所述取心管2內(nèi)，所述軟質(zhì)袋3的下端固定在所述取心管2的下端，在所述軟質(zhì)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(shè)置有記憶合金卡圈4，在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿I頂端設(shè)置有恒溫加熱器5，所述恒溫加熱器5通過導(dǎo)線與所述記憶合金卡圈4的外側(cè)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(dǎo)線通電連接。
[0043]還包括隔離套8，所述隔離套8設(shè)置在所述取心管2和所述旋轉(zhuǎn)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(zhì)袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形前的結(jié)構(gòu)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(zhì)袋3自動封口裝置的記憶合金卡圈4變形后的結(jié)構(gòu)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(yù)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(yùn)動，使C型圈的底緣與C型圈保持不動的側(cè)邊對接，從而形成一個(gè)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(shí)向上移動然后帶動網(wǎng)面相互纏繞形成一個(gè)錐形套，形變過程基本為以C型圈底緣任意一點(diǎn)為分界，然后兩側(cè)部分以此點(diǎn)進(jìn)行卷曲纏繞，形變過程在此不一一贅述。
[0050]所述旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)鉆桿I的這種結(jié)構(gòu)可以有效防止月壤碎屑滯留或擁堵在旋轉(zhuǎn)鉆桿I內(nèi)對軟質(zhì)袋3劃傷。
[0051]用于鉆探取心的軟質(zhì)袋3自動封口裝置的工作原理:
[0052]當(dāng)完成月壤取心后，進(jìn)行軟質(zhì)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(shí)機(jī)通過加熱控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行延時(shí)處理，先對記憶合金夾緊圈7進(jìn)行通電加熱，使其咬住軟質(zhì)袋3的開口張開，由于軟質(zhì)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(zhì)袋3被逐漸收口，網(wǎng)狀的記憶合金卡圈4與軟質(zhì)袋3與所取月壤之間的貼合卡箍越發(fā)密切，能夠有效實(shí)現(xiàn)軟質(zhì)袋3的封口動作。
[0053]上述實(shí)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(shí)施方式】的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)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(shí)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(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)鉆桿、取心管和軟質(zhì)袋，所述取心管設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿內(nèi)且與所述旋轉(zhuǎn)鉆桿同軸線設(shè)置，所述軟質(zhì)袋懸掛在所述取心管內(nèi)，所述軟質(zhì)袋的下端固定在所述取心管的下端，在所述軟質(zhì)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(shè)置有記憶合金卡圈，在所述旋轉(zhuǎn)鉆桿頂端設(shè)置有恒溫加熱器，所述恒溫加熱器通過導(dǎo)線與所述記憶合金卡圈的外側(cè)通電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述取心管內(nèi)腔下部的記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒，所述恒溫加熱器通過導(dǎo)線與所述記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒外側(cè)通電連接，所述記憶合金固定防轉(zhuǎn)套筒為一 C型套，在所述C型套下端外緣設(shè)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(quán)利要求1所述的用于鉆探取心的軟質(zhì)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(dǎo)線通電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置，其特征在于，所述記憶合金固定防轉(zhuǎn)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(quán)利要求3所述的用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置，其特征在于，還包括隔離套，所述隔離套設(shè)置在所述取心管和所述旋轉(zhuǎn)鉆桿之間的環(huán)形腔內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的用于鉆探取心的軟質(zhì)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(quán)利要求6所述的用于鉆探取心的軟質(zhì)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(quán)利要求7所述的用于鉆探取心的軟質(zhì)袋自動封口裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)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(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】周琴, 劉寶林, 張?jiān)? 劉廣鵬, 莫岸 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（北京）