一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器转让专利
申请号 : CN202010899977.7
文献号 : CN112061565B
文献日 : 2021-09-14
发明人 : 赵海峰 , 穆瑞楠 , 贾晨雪 , 宁志涛 , 袁子豪 , 王珂
申请人 : 中国科学院空间应用工程与技术中心
摘要 :
权利要求 :
1.一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,包括盖体、外层容器、内层容器、辅助机构和轴向压紧弹簧,所述轴向压紧弹簧安装在所述外层容器底部内壁上,所述内层容器套设在所述外层容器内并与所述轴向压紧弹簧连接,所述辅助机构套设在所述内层容器与外层容器之间的间隔中,所述盖体扣合在所述外层容器上端并分别与所述内层容器和辅助机构抵接;所述内层容器侧壁上形成有若干凸点,所述辅助机构上开设有若干与所述凸点一一对应的通孔,所述外层容器内侧壁上设有若干弹性驱动块;初始状态时,所述弹性驱动块抵接在所述辅助机构的外侧壁上;封装状态时,所述弹性驱动块从所述辅助机构的通孔弹出并驱动所述凸点发生稳态位置转换变为凹点。
2.根据权利要求1所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,若干所述凸点均匀分布在所述内层容器的侧壁上。
3.根据权利要求1所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,若干所述凸点分别沿所述内层容器的周向和轴向均匀分布。
4.根据权利要求1所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,所述凸点的突出部分形状为圆弧形状或正弦函数形状。
5.根据权利要求1所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,所述凸点周边位置采用圆倒角与所述内层容器的侧壁连接。
6.根据权利要求1所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,所述弹性驱动块包括弹簧和驱动块,所述弹簧一端连接在所述外层容器的内侧壁上,所述弹簧另一端连接在所述驱动块上;初始状态时,所述驱动块抵接在所述辅助机构的外侧壁上;封装状态时,所述驱动块在弹簧的作用下从所述辅助机构的通孔弹出并驱动所述凸点发生稳态位置转换变为凹点。
7.根据权利要求6所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,所述弹簧为内径逐渐收缩的锥筒型结构,所述弹簧的大头端连接在所述外层容器的内侧壁上,所述弹簧的小头端连接在所述驱动块上。
8.根据权利要求6或7所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,所述驱动块为圆柱型结构,所述圆柱型结构的一端为球面,另一端为平面;所述圆柱型结构平面的一端与所述弹簧连接,球面的一端抵接在所述辅助机构的外侧壁上或穿过辅助机构的通孔驱动凸点变为凹点。
9.根据权利要求1至6任一项所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,所述盖体底面设有环形密封槽,所述盖体通过所述环形密封槽扣合在所述外层容器的顶部。
10.根据权利要求1至6任一项所述一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器,其特征在于,所述盖体底面设有凸台,所述盖体扣合在所述外层容器顶部时,所述凸台适配插接在所述内层容器的顶部。
说明书 :
一种带有锁芯双稳机构的月壤样品保序封装容器
技术领域
背景技术
样品压紧。
土壤样品会被运输到地球上,在此期间的振动会破坏土壤样品的内部层序,大幅降低样品
的科学研究价值。
发明内容
安装在所述外层容器底部内壁上,所述内层容器套设在所述外层容器内并与所述轴向压紧
弹簧连接,所述辅助机构套设在所述内层容器与外层容器之间的间隔中,所述盖体扣合在
所述外层容器上端并分别与所述内层容器和辅助机构抵接;所述内层容器侧壁上形成有若
干凸点,所述辅助机构上开设有若干与所述凸点一一对应的通孔,所述外层容器内侧壁上
设有若干弹性驱动块;初始状态时,所述弹性驱动块抵接在所述辅助机构的外侧壁上;封装
状态时,所述弹性驱动块从所述辅助机构的通孔弹出并驱动所述凸点发生稳态位置转换变
为凹点。
向压紧弹簧和盖体对内层容器中的土壤样品产生轴向预紧力,整个封装容器对土壤样品产
生三轴预紧力作用,以此降低土壤孔隙度,从而使月壤样品在返回实验室后仍保留原有层
序信息,确保样品的科学研究价值。
助机构的外侧壁上;封装状态时,所述驱动块在弹簧的作用下从所述辅助机构的通孔弹出
并驱动所述凸点发生稳态位置转换变为凹点。
壁上或穿过辅助机构的通孔驱动凸点变为凹点。
时,驱动块更容易克服与辅助机构之间的摩擦力。
附图说明
具体实施方式
所述外层容器2底部内壁上,所述内层容器3套设在所述外层容器2内并与所述轴向压紧弹
簧5连接,所述辅助机构4套设在所述内层容器3与外层容器2之间的间隔中,所述盖体1扣合
在所述外层容器2上端并分别与所述内层容器3和辅助机构4抵接;所述内层容器3侧壁上形
成有若干凸点31,所述辅助机构4上开设有若干与所述凸点31一一对应的通孔41,所述外层
容器2内侧壁上设有若干弹性驱动块;初始状态时,所述弹性驱动块与通孔41错位布置,所
述弹性驱动块抵接在所述辅助机构4的外侧壁上;封装状态时,所述弹性驱动块从所述辅助
机构4的通孔41弹出并驱动所述凸点31发生稳态位置转换变为凹点32。
对内层容器中的土壤样品产生轴向预紧力,整个封装容器对土壤样品产生三轴预紧力作
用,以此降低土壤孔隙度,从而使月壤样品在返回实验室后仍保留原有层序信息,确保样品
的科学研究价值。
动块的驱动下稳态转换更容易实现。
时周边位置的应力集中。
还要求有良好的淬透性和低的脱碳敏感性,使弹性极限大幅度降低;以及良好的表面质量,
在冷热状态下容易加工成形和良好的处理工艺性),使内层容器3的凸点31具有很好的弹
性。内层容器3的厚度以能够使驱动块7将凸点31稳定快速的转变为凹点32为宜。
接在所述驱动块7上;初始状态时,所述驱动块7抵接在所述辅助机构4的外侧壁上;封装状
态时,所述驱动块7在弹簧6的作用下从所述辅助机构4的通孔41弹出并驱动所述凸点31发
生稳态位置转换变为凹点32。利用弹簧对驱动块进行驱动,对凸点产生径向挤压力作用,结
构简单,占用空间小,容易安装在辅助机构与外层容器之间的间隙中。
上。弹簧采用锥筒型结构,使驱动块的安装以及驱动过程更加稳定。
所述辅助机构4的外侧壁上或穿过辅助机构4的通孔41驱动凸点31变为凹点32。将圆柱形结
构球面的一端抵接在辅助机构的外侧壁上,驱动块与辅助机构的接触为点接触,使辅助机
构与外层容器之间发生相对移动时,驱动块更容易克服与辅助机构之间的摩擦力。所述驱
动块7的直径小于或等于凸点31的直径,所述驱动块圆柱形结构一端的球面与凸点31形状
结构相适配,方便驱动块7穿过通孔并驱动凸点31变为凹点32,而且使凸点31受力均匀。
的台阶抵接再辅助机构4的上端,利用盖体1对辅助机构4进行轴向驱动,将辅助机构4上的
通孔41移动到驱动块7能够穿过的位置,利用凸台12实现对内层容器3内月壤样品的轴向挤
压。本实施例的盖体1、内层容器3、外层容器2以及辅助机构4分别采用圆柱形结构。
3的侧壁采用带有均匀分布的双稳态凸点构型设计,内部用来盛放月壤样品,侧壁的凸点31
结构可以发生稳态位置转换,变为凹点32,从而挤压内部土壤样品,使土壤样品处于三轴受
压应力状态,具体如图5所示。本实施例的内层容器3整体为圆柱面形状,其上的凸点31分别
沿其周向和轴向均匀分布,单个凸点31的突出部分形状采用圆弧形状或正弦函数形状设
计,凸点31周边位置采用圆倒角形状与圆柱面连接,尽可能减小凸点31结构稳态转换时周
边位置的应力集中。本实施例的辅助机构4位于内层容器3与外层容器2侧壁之间,在封装容
器进行样品封装时会被激活,从而为内层容器3的凸点31位置提供稳态转换的驱动力。轴向
压紧弹簧5与外层容器2底部固定连接,主要是为内层容器3产生轴向压紧力作用,并抑制外
部振动对内层容器3的影响。
匀分布圆孔的圆筒形结构,其圆孔位置对应于内层容器3的凸点31位置,封装前,弹性驱动
块抵接在辅助机构4挡板的外侧壁上并与对应的圆孔错位布置,盖体1压接在辅助机构4挡
板上端;封装时,在盖体1的轴向压力作用下出现轴向平移;封装后,辅助机构4挡板的圆孔
位置与内层容器3的凸点31位置一一对应。弹性驱动块个数与内层容器3凸点31数量对应,
弹簧6一端与驱动块7连接,另一端与外层容器2连接。驱动块7在封装前与辅助机构4外侧壁
接触,驱动块7与辅助机构4之间的摩擦力可用于在封装前固定辅助机构4位置;而在封装
时,辅助机构4挡板发生轴向移动,驱动块7开始时位置保持不变,而后遇到辅助机构4挡板
上的圆通孔并穿过,与内层容器3上的凸点31接触,在弹簧6的驱动下,并对凸点31产生径向
挤压力作用,从而使双稳态曲面结构完成稳态位置转换。
此可以初步验证所设计的双稳结构可以实现径向收缩。凸点位置向内层容器内侧的收缩过
程为,先从中心位置开始凹陷,随着驱动块的作用,凸点中心位置的凹陷逐渐向四周扩散,
直到整个凸点完全变为凹点。
初始位置的对称位置附近结构存在势能阱,因此该位置存在凸点结构的稳态位置。在外部
输入能量保证凸点结构弹性势能刚好可以越过A点的条件下,凸点结构无需外部能量输入,
自身就会有向稳态位置2变化的趋势。同时,由于样品土壤挤压等阻尼因素的作用,在无外
部能量输入的情况下,结构应变能将保持在A点与B点之间,并最终稳定在稳态位置2。通过
设计凸点几何构型可以改变A点势能高度以及稳态位置2附近的势能阱深,从而可以用更低
的能量实现稳态转换功能。
对月壤样品产生三轴预压应力作用,来降低土壤孔隙度,使在封装后月壤样品具备层序高
度保持能力,从而降低月面运输过程对月壤样品原始序列的影响,从而在月壤样品运输过
程中降低外部干扰的影响,保护土壤原有层序信息,确保样品的科学研究价值。
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述,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发明的限制。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“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。
接,也可以是电连接;可以是直接相连,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,除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对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
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。