CN114873014A - 钻取样截断和样品保存装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻取样截断和样品保存装置及其使用方法，该装置包括放置平台、曲柄连杆组件、多套软袋存放装置及刀片组件，曲柄连杆组件垂直固定于放置平台上，曲柄连杆组件包括曲柄连杆机构和压板，压板与曲柄连杆机构固定连接并朝向放置平台，每套软袋存放装置包括软袋放置槽和压紧块，软袋放置槽安装于放置平台上，软袋放置槽的两端分别连接有一个与软袋放置槽两端尺寸相配合的压紧块，软袋存放装置一端的压紧块位于压板的正下方，以对软袋进行固定和封紧，刀片组件包括多个刀片，刀片分别插入压紧块的顶部，以对软袋进行切割。本发明可以使软袋内的样品保持月面样品原有层理信息，在不被外界环境污染或影响的情况下，将样品完整保存。
Description
技术领域
本发明涉及月球探测技术领域，更具体地涉及一种钻取样截断和样品保存装置及其使用方法。
背景技术
月面采样大多分为两种方式：铲取和钻取。对于月面之下的样品，采用钻取采样方式可以获得月面以下并保持一定层理信息的样品。但在返回地面试验时后，钻取样大多需要分段保存，并在氮气环境中进行保存。例如，在某飞行项目中，其工程目标是实现无人自动采集月球样品(月壤或月岩)并返回地球。在样品返回后，如何在保持月壤样品原有层理信息的条件下从钻取软袋中取出月球钻取样品，是目前有待解决的技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种钻取样截断和样品保存装置，可以保持月面样品原有层理信息，在不被外界环境污染或影响的情况下，将样品完整运回。
(二)技术方案
本发明一方面提供了一种钻取样截断和样品保存装置，包括放置平台、曲柄连杆组件、多套软袋存放装置及刀片组件，放置平台固定放置，曲柄连杆组件垂直固定于放置平台上；
曲柄连杆组件包括曲柄连杆机构和压板，压板与曲柄连杆机构固定连接并朝向放置平台；
每套软袋存放装置包括软袋放置槽和压紧块，软袋放置槽安装于放置平台上，软袋放置槽的两端分别连接有一个与软袋放置槽两端尺寸相配合的压紧块，软袋存放装置一端的压紧块位于压板的正下方，以对软袋进行固定和封紧；
刀片组件包括多个刀片，刀片分别插入压紧块的顶部，以对软袋进行切割。
根据本发明的实施例，曲柄连杆组件还包括支撑柱、安装盒，支撑柱垂直安装于放置平台上，安装盒固定连接于支撑柱且位于放置平台的上方，曲柄连杆机构安装于安装盒上。
根据本发明的实施例，曲柄连杆机构包括曲柄、连杆和安装板，安装板固定连接于安装盒，曲柄和连杆均安装于安装板上，且曲柄与连杆的一端转动连接，连杆的另一端固定连接压板，使曲柄控制连杆朝着垂直于软袋存放装置的方向运动。
根据本发明的实施例，压紧块远离软袋放置槽的一侧开设有引刀槽，引刀槽的引刀方向垂直于放置平台，以容纳刀片并引导刀片进行切割。
根据本发明的实施例，刀片包括斜口刀片。
根据本发明的实施例，放置平台上安装有至少2套软袋存放装置，且每套软袋存放装置在放置平台上沿同一方向首尾固定连接。
根据本发明的实施例，刀片组件还包括刀盒，刀盒内有一通槽，刀盒通过通槽覆盖于刀片顶部。
根据本发明的实施例，刀盒上还开设有垂直于通槽的刀片固定孔，用于固定刀片的切割深度。
根据本发明的实施例，压紧块远离放置平台的一面还设置有多个刀片安装孔，刀片还包括稳定板，稳定板设置于刀片上与刀盒接触的一端，压紧块通过刀片安装孔与稳定板固定连接。
本发明另一方面提供了根据上述钻取样截断和样品保存装置的使用方法，包括以下步骤：
S1，将钻取样截断和样品保存装置的各部件清洗干净后，转移至高纯氮气环境中；
S2，选取两套软袋存放装置，使其沿同一方向首尾相连，并固定连接；
S3，将软袋放置到两套软袋存放装置中的软袋放置槽上；
S4，将挤压块安装到软袋存放装置上，使用挤压块将处于挤压块与软袋存放装置接触面之间的样品挤压出接触面，使接触面空心，并使两套软袋存放装置首尾相连部分的软袋压平且绷紧；
S5，将刀片插入两套软袋存放装置远离软袋放置槽一侧的压紧块上，再将两个刀片插至刀盒内，将刀盒固定安装到两套软袋存放装置首尾相连部分的引刀槽内；
S6，将曲柄连杆机构按下，使压板向下压紧刀盒，使刀片切断软袋；
S7，推起曲柄连杆机构，将刀盒拆除，并将刀盒内的刀片固定到压紧块上；
S8，取走一套已选取的软袋存放装置，将另一套已选取的软袋存放装置替换为重新放置的一套软袋存放装置，使重新放置的软袋存放装置沿同一方向首尾相连；
S9，重复S3-S8的步骤，直至样品截断完成。
(三)有益效果
本发明相比现有技术至少具备以下有益效果：
本发明将采集后的样品放置到至少两套软袋存放装置上的软袋内，通过刀片将软袋存放装置两侧的软袋封紧，避免了软袋内的样品被外界环境污染，保证了样品的纯净，推动曲柄连杆机构上的曲柄，将压板压紧到刀盒上，使刀盒内的刀片切割两套软袋存放装置之间软袋中的样品，随后将刀盒中的刀片将切割后的软袋封存，取走一套已选取的软袋存放装置，拿取一套新软袋存放装置连接到未取走的软袋存放装置的尾部，继续分段切割的样品，不仅保护了刀片，还可以保护曲柄连杆机构的结构完整性，实现分段切割、分段保存的目的，可以保证软袋内样品的完整并且保证样品层理。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了根据本发明实施例的钻取样截断和样品保存装置的结构图；
图2示意性示出了根据本发明实施例的曲柄连杆机构的结构图；
图3示意性示出了根据本发明实施例的支撑柱和安装盒的结构图；
图4示意性示出了根据本发明实施例的软袋存放装置的结构图；
图5示意性示出了根据本发明实施例的刀片的结构图；
图6示意性示出了根据本发明实施例的刀片组合的结构图；
图7示意性示出了根据本发明实施例的钻取样截断和样品保存装置的使用方法的流程图。
附图标记说明：
1-放置平台；2-曲柄连杆组件；3-软袋存放装置；4-刀片组件；5-支撑柱；6-安装盒；7-压板；8-曲柄连杆机构；9-曲柄；10-软袋放置槽；11-压紧块；12-引刀槽；13-容尘槽；14-刀盒；15-刀片；16-稳定板；17-连杆； 18-安装板；19-刀片固定孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1-图5所示，本发明实施例提供了一种钻取样截断和样品保存装置，包括放置平台1、曲柄连杆组件2、多套软袋存放装置3及刀片组件4，其中，放置平台1固定放置，曲柄连杆组件2垂直安装于放置平台1上。
曲柄连杆组件2包括曲柄连杆机构8和压板7，压板7与曲柄连杆机构8固定连接并面向放置平台1。
每套软袋存放装置3包括软袋放置槽10和压紧块11，软袋放置槽10 安装于放置平台1上，用于容纳和固定软袋，软袋放置槽10的两端分别连接有一个与软袋放置槽10两端尺寸相配合的压紧块11，压紧块11与软袋放置槽10压紧软袋时所接触的路径皆设置有网纹滚花，以增强摩擦力，使软袋不会从压紧块11与软袋放置槽10之间脱落，软袋存放装置3一端的压紧块11位于压板7的正下方，以对软袋进行固定。
刀片组件4包括多个刀片15，刀片15分别插入压紧块11的顶部，且刀片15紧密贴合软袋存放装置3的一侧，不仅能对软袋进行良好的切割，还能使用刀片15将软袋封紧，使软袋内的样品不会掉出，保证样品的纯净。
进一步地，如图1所示，放置平台可以为长方体结构，包络尺寸大约在L284mm×W191mm×H25mm，可以采用2A12为材料，重量大约为1kg。
进一步地，如图2所示，曲柄连杆组件2的包络尺寸大约在 L284mm×W191mm×H251mm，工作时的最大包络尺寸大约在L300mm×W275mm×H370mm，重量大约为4kg，满足在氮气环境中转移和使用。
进一步地，如图1所示，压板7可以采用316L无磁不锈钢为材料，重量大约为0.17kg，压板7可以为圆形，底部圆形压板的尺寸大约在Φ60mm×H5mm。
进一步地，如图3所示，软袋存放装置3的包络尺寸大约在 L142mm×W60mm×H60mm，重量大约为0.8kg，软袋存放装置3的底部可以为长方形结构，包络尺寸大约在L142mm×W60mm×H30mm，可以采用 316L无磁不锈钢为材料，重量大约为0.6kg，满足在氮气环境中转移、分段保存等要求，且能在不同设备间和实验室进行样品转移。
软袋存放装置3还可以在正面和背面刻编号，以保证样品的层理，便于对软袋存放装置3进行安装和辨认，编号的尺寸依次可以为(1)： 0mm-150mm；(2)：151mm-300mm；(3)：301mm-450mm，软袋放置槽 10的包络尺寸大约在L110mm×W30mm×H10mm。
进一步地，如图3所示，压紧块11可以为长方形结构，其包络尺寸大约在L60mm×W10mm×H20mm，可以采用316L无磁不锈钢为材料，重量大约为0.075kg。
进一步地，如图4所示，刀片15可以为L型结构，可以采用9Cr18MoV 或CrWMn材料，其刀口的切割倾斜角度可以为15°，刀片15插入压紧块 11的接触面包络尺寸大约在L45mm×W1mm×H47mm。
本实施例中，曲柄连杆组件2还包括支撑柱5、安装盒6，支撑柱5 垂直安装于放置平台1上，安装盒6固定连接于支撑柱5且位于放置平台 1的上方，曲柄连杆机构8安装于安装盒6上，使曲柄连杆机构8控制压板7朝着垂直于软袋存放装置3的方向运动。
进一步地，如图2所示，支撑柱5和安装盒6可以为长方体结构，且都可以采用2A12为材料，支撑柱5的包络尺寸大约在 L60mm×W60mm×H231mm，重量大约为0.42kg，安装盒6的包络尺寸大约在L60mm×W130mm×H130mm，重量大约为0.5kg。
本实施例中，曲柄连杆机构8包括曲柄9、连杆17和安装板18，安装板18固定连接于安装盒6上，曲柄9和连杆17均安装于安装板18，曲柄9与连杆17的一端转动连接，连杆17的另一端固定连接压板，曲柄9 与连杆17之间形成夹角，使曲柄9开启角度最大可达180°，按下曲柄9，使曲柄7控制连杆17运动，带动与连杆17固定连接的压板7朝着垂直于软袋存放装置3的方向运动，以切割软袋存放装置3上的软袋。
进一步地，如图2所示，曲柄连杆机构8可采用304不锈钢，重量大约在1.05kg，且曲柄9和连杆17夹持力最高大约可达11360N，连杆17 的移动行程大约为50.8mm。
本实施例中，压紧块11远离软袋放置槽10的一侧开设有引刀槽12，引刀槽12引刀方向垂直于放置平台1，其尺寸与刀片15适配，用以容纳刀片15并引导刀片15进行切割，也能使刀片15插入引刀槽12内后与压紧块11固定连接，将软袋存放装置3两端的软袋紧封，使软袋内的样品不会被污染，且引刀槽12内朝向软袋放置槽10的方向还开设有容尘槽13，用于收纳软袋内样品的碎屑或其余灰尘，容尘槽13的深度不会影响正常工作。
如图3所示，引刀槽12的尺寸大约为L45mm×W1mm×H22mm。
本实施例中，刀片15包括斜口刀片，还可以是齿形刀片或者平口刀片，只要能将软袋快速切割的刀片，都在本发明的保护范围内。
本实施例中，放置平台1上安装有至少2套软袋存放装置3，且每套软袋存放装置3在放置平台1上沿同一方向首尾固定连接。
本实施例中，刀片组件4还包括刀盒14，刀盒14内有一通槽，刀盒 14通过通槽覆盖于刀片15顶部，以保护刀片15，且刀盒14的通槽可容纳至少两个刀片15，以切割软袋。
进一步地，刀盒14安装于多套软袋存放装置3沿同一方向首尾固定连接的压紧块7之间。
进一步地，如图5所示，刀盒4可以为长方形结构，可以采用316L 无磁不锈钢为材料，其包络尺寸大约在L30mm×W8mm×H10mm。
本实施例中，刀盒14上还开设有垂直于通槽的刀片固定孔19，用于固定刀片15的切割深度，且刀片15上同样开设有与刀片固定孔19大小相同的通孔，通过螺钉或者其他连接方式，将刀片15和刀盒14固定连接到一起，或其他便于固定和拆卸的方式，使刀片组件4便于切割。
本实施例中，压紧块11远离放置平台1的一面还设置有多个刀片安装孔19，刀片15还包括稳定板16，稳定板16设置于刀片15与刀盒14 接触的一端，压紧块11通过刀片安装孔19与稳定板16固定连接，使刀片15紧贴引刀槽12，将软袋存放装置3上的软袋封紧，使软袋内的样品不被外界环境所污染，保持纯净。
图7示意性示出了根据本发明另一实施例的钻取样截断和样品保存装置的使用方法的流程图。
如图7所示，本发明的另一实施例提供了一种钻取样截断和样品保存装置的使用方法，包括以下步骤S1～S9。
S1，将钻取样截断和样品保存装置的各部件清洗干净后，转移至高纯氮气环境中。
例如，该清洗可以采用超纯净水，超纯净水(Ultrapure water)又称 UP水，是指电阻率达到18MΩ×cm(25℃)的水。
S2，选取两套软袋存放装置，使其沿同一方向首尾相连，并固定连接。
S3，将软袋放置到两套软袋存放装置中的软袋放置槽上。
S4，将挤压块安装到软袋存放装置上，使用挤压块将处于挤压块与软袋存放装置接触面之间的样品挤压出接触面，使接触面空心，并使两套软袋存放装置首尾相连部分的软袋压平且绷紧。
S5，将刀片插入两套软袋存放装置远离软袋放置槽一侧的压紧块上，再将两个刀片插至刀盒内，将刀盒固定安装到两套软袋存放装置首尾相连部分的引刀槽内。
S6，将曲柄连杆机构按下，使压板向下压紧刀盒，使刀片切断软袋。
S7，推起曲柄连杆机构，将刀盒拆除，并将刀盒内的刀片固定到压紧块上。
S8，取走一套已选取的软袋存放装置，将另一套已选取的软袋存放装置替换为重新放置的一套软袋存放装置，使重新放置的软袋存放装置沿同一方向首尾相连。
S9，重复上述S3-S8，直至样品截断完成。
需要说明的是，该钻取样截断和样品保存装置及其使用方法已经在国内某项飞行项目中得到验证，在该项飞行项目中，该钻取样截断和样品保存装置在高纯氮气环境中使用，将某项任务获得的钻取样截断为11段，每段长度约在15cm。在样品截断后，分段转移至其他氮气环境中进行存储，钻取样的层理信息保存相对完整，且能够分段进行样品的进一步分样处理操作。整个装置的使用完全在氮气环境中，能够有效保证样品不会受到地球大气的污染和氧化，截断后的分段样品可以永久保存在氮气环境中。同时，该装置也可应用于其他实验室中，可用于处理、保存其他深空探测任务获得的类似的钻取样。
综上所述，本公开实施例提供了一种钻取样截断和样品保存装置及其使用方法，该钻取样截断和样品保存装置包括放置平台、曲柄连杆组件、多套软袋存放装置及刀片组件，不仅保护了刀片，还可以保护曲柄连杆机构的结构完整性，实现分段切割、分段保存的目的，可以保证软袋内样品的完整并且保证样品层理。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
类似地，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。除非另有说明，否则表述“大约”、“约”、“基本上”和“左右”表示在10％以内，优选地，在5％以内。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。
Claims (10)
1.一种钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，包括放置平台(1)、曲柄连杆组件(2)、多套软袋存放装置(3)及刀片组件(4)，其中：
所述放置平台(1)固定放置，所述曲柄连杆组件(2)垂直固定于所述放置平台(1)上；
所述曲柄连杆组件(2)包括曲柄连杆机构(8)和压板(7)，所述压板(7)与所述曲柄连杆机构(8)固定连接并面向所述放置平台(1)；
每套所述软袋存放装置(3)包括软袋放置槽(10)和压紧块(11)，所述软袋放置槽(10)安装于所述放置平台(1)上，所述软袋放置槽(10)的两端分别连接有一个与所述软袋放置槽(10)两端尺寸相配合的压紧块(11)，所述软袋存放装置(3)一端的所述压紧块(11)位于所述压板(7)的正下方，以对所述软袋进行固定；
所述刀片组件(4)包括多个刀片(15)，所述刀片(15)分别插入所述压紧块(11)的顶部，以对软袋进行切割和封存。
2.根据权利要求1所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述曲柄连杆组件(2)还包括支撑柱(5)和安装盒(6)，所述支撑柱(5)垂直安装于所述放置平台(1)上，所述安装盒(6)固定连接于所述支撑柱(5)上且位于所述放置平台(1)的上方，所述曲柄连杆机构(8)固定于所述安装盒(6)上。
3.根据权利要求2所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述曲柄连杆机构(8)包括曲柄(9)、连杆(17)和安装板(18)，所述安装板(18)固定连接于所述安装盒(6)上，所述曲柄(9)和所述连杆(17)均安装于所述安装板(18)上，所述曲柄(9)与所述连杆(17)的一端转动连接，所述连杆(17)的另一端固定连接所述压板(7)，使所述曲柄(9)控制所述连杆(17)朝着垂直于所述软袋存放装置(3)的方向运动。
4.根据权利要求1所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述压紧块(11)远离软袋放置槽(10)的一侧开设有引刀槽(12)，所述引刀槽(12)引刀方向垂直于所述放置平台(1)，以容纳所述刀片(15)并引导所述刀片(15)进行切割。
5.根据权利要求1所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述刀片(15)包括斜口刀片。
6.根据权利要求1所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述多套软袋存放装置(3)在所述放置平台(1)上沿同一方向首尾固定连接。
7.根据权利要求1所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述刀片组件(4)还包括刀盒(14)，所述刀盒(14)内有一通槽，所述刀盒(14)通过所述通槽覆盖于所述刀片(15)顶部。
8.根据权利要求7所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述刀盒(14)上还开设有垂直于所述通槽的刀片固定孔(19)，用于固定所述刀片的切割深度。
9.根据权利要求7所述的钻取样截断和样品保存装置，其特征在于，所述压紧块(11)远离所述放置平台(1)的一面还设置有多个刀片安装孔(19)，所述刀片(15)还包括稳定板(16)，所述稳定板(16)设置于所述刀片(15)上与所述刀盒(14)接触的一端，所述压紧块(11)通过所述刀片安装孔(19)与所述稳定板(16)固定连接。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的钻取样截断和样品保存装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将钻取样截断和样品保存装置的各部件清洗干净后，转移至高纯氮气环境中；
S2，选取两套软袋存放装置，使其沿同一方向首尾相连，并固定连接；
S3，将软袋放置到所述两套软袋存放装置中的软袋放置槽上；
S4，将挤压块安装到软袋存放装置上，使用所述挤压块将处于所述挤压块与所述软袋存放装置接触面之间的样品挤压出接触面，使接触面空心，并使两套所述软袋存放装置首尾相连部分的软袋压平且绷紧；
S5，将刀片插入两套软袋存放装置远离所述软袋放置槽一侧的压紧块上，再将两个刀片插至刀盒内，将刀盒固定安装到两套所述软袋存放装置首尾相连部分的引刀槽内；
S6，将所述曲柄连杆机构按下，使所述压板向下压紧刀盒，使刀片切断软袋；
S7，推起曲柄连杆机构，将刀盒拆除，并将刀盒内的刀片固定到所述压紧块上；
S8，取走一套已选取的软袋存放装置，将另一套已选取的软袋存放装置替换为重新放置的一套软袋存放装置，使重新放置的软袋存放装置沿所述同一方向首尾相连；
S9，重复上述S3-S8，直至样品截断完成。
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