CN108827692B - 占位簧片取样软袋封口机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种占位簧片取样软袋封口机构，包括设于软袋靠近末端处沿周向均匀布置的若干占位簧片，若干个所述占位簧片都呈展平状态且相互平行，每个所述的占位簧片靠近软袋末端的一端均为固定端，另一端均为自由端，每个所述的占位簧片的中部均缝合在软袋上以限制占位簧片的偏转运动，所述的占位簧片经过取芯管末端进入到取芯管内部过程中占位簧片由竖直展平状态变为弯曲状态，且变形方向为朝向取芯管的轴心方向，所述的软袋外侧设有一包覆层，若干个所述占位簧片设于软袋和包覆层之间。本发明所述的占位簧片取样软袋封口机构，结构简单合理、操作方便快捷，对大颗粒月壤样品具有很好的密封效果，可以为后续的封口机构提供一个良好的封口环境。

Description

占位簧片取样软袋封口机构
技术领域
本发明属于航天失重条件下月壤采样装置的封口机构领域，尤其是涉及一种占位簧片取样软袋封口机构。
背景技术
航空航天技术是人类探索自然界的前沿科技，走向太空已成为科技强国必不可少的标志。其中对月球的探索成为各国竞争的焦点，为了揭开月球的神秘面纱，对其地质结构及组成成份的研究成为重中之重。在此背景下，月壤的钻取收集成为了一大难题。如图1所示，钻取月壤采样装置包括钻头11、钻杆10、护套9、外护管8、取芯管7和软袋6，钻杆10、护套9、外护管8和取芯管7从外到内同轴设置，钻进作业前，软袋6位于取芯管7和外护管8之间的间隙内；钻进过程中，钻杆10和钻头11通过回转、钻进运动切削原位月壤并形成样本，软袋6由提拉绳5牵引拉入取芯管7内部，从而装取月壤样本。使用这种软袋进行收集采样时，唯一的技术瓶颈就是取样软袋的封口问题，这就需要进一步探索实验，找出更合适的技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种占位簧片取样软袋封口机构，结构简单合理、操作方便快捷，对大颗粒月壤样品具有很好的密封效果，可以为后续的封口机构提供一个良好的封口环境。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种占位簧片取样软袋封口机构，包括设于软袋靠近末端处沿周向均匀布置的若干占位簧片，若干个所述占位簧片都呈展平状态且相互平行，每个所述的占位簧片靠近软袋末端的一端均为固定端，另一端均为自由端，每个所述的占位簧片的中部均缝合在软袋上以限制占位簧片的偏转运动，所述的占位簧片经过取芯管末端进入到取芯管内部过程中占位簧片由竖直展平状态变为弯曲状态，且变形方向为朝向取芯管的轴心方向，所述的软袋外侧设有一包覆层，若干个所述占位簧片设于软袋和包覆层之间。
进一步的，若干所述占位簧片的固定端和中部均通过Kevlar线缝合在软袋上。
进一步的，所述包覆层由Kevlar材料制成，所述的包覆层利用Kevlar线单端缝合在软袋上。
进一步的，所述占位簧片由铍青铜制成，所述占位簧片的形状为两端宽度窄于中部的类梭状。
进一步的，所述占位簧片的宽度为3mm，长度为7mm，厚度为0.07mm。
进一步的，在所述软袋长度方向上均匀间隔设置多组占位簧片。
相对于现有技术，本发明所述的占位簧片取样软袋封口机构具有以下优势：
本发明所述的占位簧片取样软袋封口机构，主要通过占位簧片完成软袋的封口，袋头在提拉绳的牵拉作用下，通过Kevlar线固连在软袋上的占位簧片与包覆面随软袋进行轴向运动，在占位簧片与包覆层到达取芯管的底端的小曲率处时，占位簧片开始发生塑性变形，由初始的展平状态变形为具有一定曲率的弯曲状态，当占位簧片与包覆层完全进入取芯管的内部时，占位簧片的封口效果达到最优值，挤压包覆层填充封口处若干个占位簧片塑性变形后剩余的空间，增大占位簧片取样软袋封口机构封口的可靠性和紧密性，从而实现封口作业。
本发明结构设计简单合理、操作方便快捷，可在同一采样软袋上布置多组占位簧片以增大封口的可靠性和紧密性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的占位簧片取样软袋封口机构封口前工作状态图；
图2为本发明实施例所述的占位簧片取样软袋封口机构封口时工作状态图；
图3为占位簧片设于软袋上的结构示意图；
图4为占位簧片封口时工作状态图。
附图标记说明：
1-占位簧片，2-包覆层，3-Kevlar线，4-袋头，5-提拉绳，6-软袋，7-取芯管，8-外护管，9-外护套；10-钻杆；11-钻头。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图4所示，一种占位簧片取样软袋封口机构，包括设于软袋6靠近末端处沿周向均匀设置的若干占位簧片1，若干个所述占位簧片1都呈展平状态且相互平行，每个所述的占位簧片1靠近软袋6末端的一端均为固定端，另一端均为自由端，每个所述的占位簧片1的中部均缝合在软袋6上以限制占位簧片1的偏转运动，所述的占位簧片1经过取芯管7末端进入到取芯管7内部过程中占位簧片1由竖直展平状态变为弯曲状态，且变形方向为朝向取芯管1的轴心方向，所述的软袋6外侧设有一包覆层2，若干个所述占位簧片1设于软袋6和包覆层2之间。
若干所述占位簧片1的固定端和中部均通过Kevlar线3缝合在软袋6上，占位簧片1中部只缝了一道Kevlar线3，而且缝合得不是特别紧，只是为了防止占位簧片1偏转，在内翻过程中，占位簧片1由于轴向变形，其内翻速度和软袋6存在速度差，即存在一定的轴向串动，缝合的这一道是允许这个轴向串动的。
包覆层2由Kevlar材料制成，所述的包覆层2利用Kevlar线3单端缝合在软袋6上，缝合点比占位簧片1的缝合点更靠近软袋6的端头。
约束点采用Kevlar线缝合方法，强度高且占用空间小。
占位簧片1由铍青铜制成，环境温度对铍青铜的变形量影响较小，占位簧片1的形状为两端宽度窄于中部的类梭状，有益于内翻时产生塑性形变，同时可减少占位簧片1对软袋6的径向压应力。
占位簧片1尺寸可以为宽度为3mm，长度为7mm，厚度为0.07mm。
在软袋6长度方向上均匀间隔设置多组占位簧片1，例如每间隔0.5m设置一组占位簧片，就能实现每隔0.5m就封口的目的，实现了多次封口，既便于对不同深度的月壤进行封装，也利于出现突发状况，如遇到过于恶劣的月壤工况，无法完成预期钻进深度时，及时对软袋6进行封口。
包覆层2起到填充封口剩余空间的作用，另外还可以隔离相邻的占位簧片1以提高封口效果，主要原因在于：
1.提高封口效果：占位簧片内翻变形会形成一定的空腔，包覆层在内翻作业之后，处于软袋的最内部，用于填充空腔，否则月壤/颗粒很容易从空腔中漏出；
2.对占位簧片的保护作用：在钻进过程中，占位簧片是跟着软袋一起往下运动，即使是增加了定心环节，取芯管也还是会有偏心的趋势，在偏心作用下，如果没有包覆层，占位簧片直接与外管内壁作用，可能会引起由于Kevlar线刮蹭下的占位簧片脱落风险。
3.对占位簧片的导向作用：在封口过程中，引导占位簧片进行内翻，减小封口过程的提芯负载。
钻取月壤采样装置包括钻头11、钻杆10、护套9、外护管8、取芯管7和软袋6，钻杆10、护套9、外护管8和取芯管7从外到内同轴设置。钻进作业前，软袋6套在取芯管7的外表面，软袋6的一端的袋头4内翻经取芯管7底端穿入取芯管7内部与提拉绳5固定连接，占位簧片1处于竖直展平状态，钻进作业过程中时，袋头4在提拉绳5的牵拉作用下，为了使得占位簧片4的弯曲形状更有利于封口，提拉绳5的提拉速度一般在1.2-3.6mm/s，实验证明，提拉绳5以2mm/s的速度进行提拉能使得占位簧片4的弯曲变形对软袋6的封口效果达到最好，通过Kevlar线3固连在软袋6上的占位簧片1与包覆层2随软袋6沿取芯管7外壁运动，在占位簧片1与包覆层2到达取芯管7的底端的小曲率处时，占位簧片1开始发生塑性变形，由初始的展平状态变形为具有一定曲率的弯曲状态。当占位簧片1与包覆层2完全进入取芯管7的内侧时，占位簧片的封口效果达到最优值，挤压包覆层2填充塑性变形后的内部空间，增大占位簧片取样软袋封口机构封口的可靠性和紧密性。由于占位簧片1靠近软袋6末端的一端均为固定端，另一端为自由端，占位簧片1中部缝合一道比较松弛Kevlar线3在软袋6上，所以占位簧片1弯曲后的形状为在取芯管7内部是朝向取芯管7的轴心弯曲，从而多个占位簧片1带动软袋封口聚集到一起，包覆层2填充了封口剩余空间，从而完成封口作业。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (5)

1.一种占位簧片取样软袋封口机构，其特征在于：包括设于软袋（6）靠近末端处沿周向均匀布置的若干占位簧片（1），若干个所述占位簧片（1）都呈展平状态且相互平行，每个所述的占位簧片（1）靠近软袋（6）末端的一端均为固定端，另一端均为自由端，每个所述的占位簧片（1）的中部均缝合在软袋（6）上以限制占位簧片（1）的偏转运动，所述的占位簧片（1）经过取芯管（7）末端进入到取芯管（7）内部过程中占位簧片（1）由竖直展平状态变为弯曲状态，且变形方向为朝向取芯管（7）的轴心方向，所述的软袋（6）外侧设有一包覆层（2），若干个所述占位簧片（1）设于软袋（6）和包覆层（2）之间；若干所述占位簧片（1）的固定端和中部均通过Kevlar线（3）缝合在软袋（6）上；占位簧片（1）中部只缝了一道Kevlar线（3），而且缝合得不是特别紧，只是为了防止占位簧片（1）偏转，缝合的这一道是允许轴向串动的。
2.根据权利要求1所述的占位簧片取样软袋封口机构，其特征在于：所述包覆层（2）由Kevlar材料制成，所述的包覆层（2）利用Kevlar线（3）单端缝合在软袋（6）上。
3.根据权利要求1或2所述的占位簧片取样软袋封口机构，其特征在于：所述占位簧片（1）由铍青铜制成，所述占位簧片（1）的形状为两端宽度窄于中部的类梭状。
4.根据权利要求3所述的占位簧片取样软袋封口机构，其特征在于：所述占位簧片（1）的宽度为3mm，长度为7mm，厚度为0.07mm。
5.根据权利要求4所述的占位簧片取样软袋封口机构，其特征在于：在所述软袋（6）长度方向上均匀间隔设置多组占位簧片（1）。
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