專利名稱：一種月壤深鉆采樣回收機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆桿采樣回收機構(gòu)，具體地說是涉及一種月壤深鉆采樣回收機構(gòu)。
背景技術(shù)：
進入20世紀90年代后，包括中國在內(nèi)的世界多國及組織開始進行新一輪的月球探測。月壤采樣對分析月球資源環(huán)境及日后的利用有決定性作用，出于對宇航員登月的復(fù)雜性和危險性考慮，自動采樣裝置的研究是目前各國研究發(fā)展的重點。在外太空探索領(lǐng)域，為對地外星體進行研究需要向其發(fā)射探測器并采集樣品返回地球進行分析。隨著研究的深入，對采樣的要求也由地表深入至地下以獲得土層等信息。可是探測器限于質(zhì)量與體積的嚴格要求，無法攜帶整根鉆桿直接采樣到預(yù)定深度。因此，常用的方法是攜帶多根較短的鉆桿，在進行鉆探采樣時再將各根鉆桿連接。這種機構(gòu)要求質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于回收所采集樣品，便于自動化操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種月壤深鉆采樣回收機構(gòu)，是一種質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于回收所采集樣品，便于自動化操作的深層土壤樣品采集機構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 本發(fā)明包括鉆機接頭，機架部分，下鉆部分和換桿部分；
所述的鉆機接頭為一圓柱環(huán)，其周向等分開有三個楔形空間，每個楔形空間內(nèi)安裝一個卡扣搖桿，位于楔形空間內(nèi)的卡扣搖桿直桿段一側(cè)與拉力彈簧相接觸，楔形空間上端裝有電磁鐵，卡扣搖桿彎曲段伸出鉆機接頭下端；；
所述機架部分包括鉆機機架，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱，轉(zhuǎn)盤電機；鉆機機架從上至下有三層，每層之間通過支撐柱連接；第一層機架上有圓柱形凸臺，凸臺周向均布三個開有與卡扣搖桿相配合的凹槽；第二層機架中間夾有鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)包括鉆桿轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)盤電機，鉆桿轉(zhuǎn)盤為一圓環(huán)，外緣設(shè)有齒輪，通過一級齒輪配合與第二層機架上的轉(zhuǎn)盤電機連接；第三層機架圓弧中部周向開有圓孔，圓孔的直徑大于鉆桿直徑；
所述下鉆部分包括深鉆電機，鉆機升降架，深鉆鉆桿，絲桿，滑塊座，導(dǎo)桿，升降電機； 升降電機安裝在第三層機架中間，通過齒輪與絲桿相連，控制滑塊座的上下移動；滑塊座由四根導(dǎo)桿支撐，導(dǎo)桿的一端固定在第三層機架，另一端固定在上面的圓形機械臂連接盤上， 機械臂連接盤固定在第一層機架上，機械臂連接盤外緣均布有三個凹槽，與卡扣搖桿的卡扣彎曲段相配合；滑塊座上安裝深鉆電機，深鉆電機通過二級齒輪傳動帶動電機-鉆桿連接頭轉(zhuǎn)動；
所述換桿部分深鉆鉆桿的尾部內(nèi)壁有對稱布置的兩個與相鄰鉆桿頭部配合連接的 “Z”字形凹槽，在“Z”字形凹槽的尾端上部設(shè)有一個與電機-鉆桿連接頭配合的“凸，，字形凹槽；深鉆鉆桿的頭部外圓有鉆桿連接卡扣，鉆桿連接時與相鄰鉆桿尾部“Z”字形凹槽相配。所述深鉆鉆桿內(nèi)部為中空圓柱形，上下兩端各有一個三瓣單向瓣膜結(jié)構(gòu)；深鉆鉆桿的外周包覆有自上至下的螺旋線。本發(fā)明具有的有益效果是
深鉆采樣回收機構(gòu)可以連接在機械臂上，采樣范圍大，采樣靈活；采樣采用多桿連接采樣，既保證采樣深度，又使得回收體積減小；采樣月壤樣品保留在鉆桿內(nèi)部，鉆桿設(shè)有單瓣膜防止月壤泄露；樣品回收直接回收鉆桿，減少工序，保證可靠性；深鉆機構(gòu)的本身也是回收的一部分，不用再設(shè)置回收裝置，月壤樣品回收方便。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊，功能可靠，采樣量大，深度大，樣品回收簡單且低泄露的特點。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的鉆機接頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的鉆桿升降架結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的鉆桿轉(zhuǎn)盤箱結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的鉆桿示意圖。圖6是本發(fā)明的鉆桿凹槽設(shè)計示意圖。圖中1、鉆機接頭，2、鉆機機架，3、深鉆電機，4、鉆桿升降架，5、鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)， 6、深鉆鉆桿，7、電磁鐵，8、拉力彈簧，9、卡扣搖桿，10、絲桿，11、滑塊座，12、導(dǎo)桿，13、升降電機，14、轉(zhuǎn)盤電機，15、鉆桿轉(zhuǎn)盤箱，16、電氣接口凹槽，17、機械臂連接盤，18、電機-鉆桿連接頭，19、支撐柱，20、鉆桿連接卡扣，21、“凸”字形凹槽，22、“Z”字形凹槽。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明包括鉆機接頭1，機架部分，下鉆部分和換桿部分。本發(fā)明工作時首先由固定于機械臂上的鉆機接頭1卡緊鉆機機架2，移動鉆機到指定采樣地點；隨后在鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)15，深鉆電機3作用下進行鉆桿的移動，連接，采樣與回收；采樣完成后，鉆機接頭卡緊鉆桿部分進行樣品回收。所述的鉆機接頭1為一圓柱環(huán)，其周向等分開有三個楔形空間，每個楔形空間內(nèi)安裝一個卡扣搖桿9，位于楔形空間內(nèi)的卡扣搖桿9直桿段一側(cè)與拉力彈簧9相接觸，楔形空間上端裝有電磁鐵7，卡扣搖桿9彎曲段伸出鉆機接頭1下端。卡扣搖桿9的擺動受控于安裝在其中部的拉力彈簧9和楔形空間上部的電磁鐵7的控制。鉆機鉆取工作時，電磁鐵7不通電，在拉力彈簧8的作用下，卡扣搖桿9卡在外面鉆機機架2的凹槽內(nèi)，此時鉆機為一體工作。當采樣工作完畢后，電磁鐵7通電，卡扣搖桿9卡在內(nèi)圈機械臂連接盤17的凹槽上，完成鉆機機架2與回收部分分離，僅回收鉆桿等少量機械結(jié)構(gòu)。所述機架部分包括鉆機機架2，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)5，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱15，轉(zhuǎn)盤電機14 ； 鉆機機架2從上至下有三層，每層之間通過七根支撐柱19連接，七根支撐柱19分布在鉆機機架2的邊上；第一層機架上有圓柱形凸臺，凸臺周向均布三個開有與卡扣搖桿9相配合的凹槽，與卡扣搖桿9配合完成機架分離工作。第二層機架中間夾有鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)5，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)5包括鉆桿轉(zhuǎn)盤15和轉(zhuǎn)盤電機14，鉆桿轉(zhuǎn)盤15為一圓環(huán)，外緣設(shè)有齒輪，通過一級齒輪配合與第二層機架上的轉(zhuǎn)盤電機14連接。轉(zhuǎn)盤電機14驅(qū)動鉆桿轉(zhuǎn)盤15帶動深鉆鉆桿16的旋轉(zhuǎn)，在絲桿10、滑塊座11和夾持機構(gòu)的配合下完成深鉆鉆桿的組裝、拆卸、回收。第三層機架圓弧中部周向開有圓孔，圓孔的直徑大于鉆桿直徑，保證鉆桿能夠上下，圓孔兩側(cè)設(shè)有鉆桿夾持機構(gòu)。 所述下鉆部分包括深鉆電機3，鉆機升降架4，深鉆鉆桿6，絲桿10，滑塊座11，導(dǎo)桿12，升降電機13 ；升降電機13安裝在第三層機架中間，通過齒輪與絲桿10相連，控制滑塊座11的上下移動，從而帶動連接的深鉆鉆桿6的下移，提供下鉆的壓力。滑塊座11由四根導(dǎo)桿12支撐，導(dǎo)桿12的一端固定在第三層機架，另一端固定在上面的圓形機械臂連接盤 17上，機械臂連接盤17固定在第一層機架上，機械臂連接盤17外緣均布有三個凹槽，與卡扣搖桿9的卡扣彎曲段相配合，其頂上有矩形電氣接口凹槽16，當機械臂與鉆機相連時，驅(qū)動電力通過電氣接口凹槽16輸送至鉆機的各部分?；瑝K座11上安裝深鉆電機3，深鉆電機 3通過二級齒輪傳動帶動電機-鉆桿連接頭18轉(zhuǎn)動，提供鉆取采樣時所需的旋轉(zhuǎn)動力。
如圖5、圖6所示為本發(fā)明的鉆桿和鉆桿連接示意圖。深鉆鉆桿6的尾部內(nèi)壁有對稱布置的兩個與相鄰鉆桿頭部配合連接的“Z”字形凹槽22，在“Z”字形凹槽22的尾端上部設(shè)有一個與電機-鉆桿連接頭18配合的“凸”字形凹槽21 ；深鉆鉆桿6的頭部外圓有鉆桿連接卡扣20，鉆桿連接時與相鄰鉆桿尾部“Z”字形凹槽22相配。本發(fā)明當上下兩端鉆桿連接時，下端鉆桿固定，上端鉆桿與下端鉆桿同軸，上端鉆桿鉆桿連接卡扣20由下端鉆桿“凸”形凹槽21頂部滑下；上端鉆桿滑動到“Z”字形凹槽底部22時，逆時針旋轉(zhuǎn)；當旋轉(zhuǎn)到“Z”字形凹槽底部左端時，上端鉆桿上升；當上升到“Z”字形凹槽22頂部時，上端鉆桿逆時針旋轉(zhuǎn)；當上端鉆桿逆時針旋轉(zhuǎn)到“Z”形凹槽上部最左端時，連接完成(如圖6虛線所示)。拆卸過程為以上連接過程動作反向。上下兩端鉆桿連接完成后，上端鉆桿連接卡扣20處于下端鉆桿“Z”字形凹槽22上部最左端。鉆探時，鉆桿逆時針轉(zhuǎn)動并向下施加壓力進行鉆探，此時“Z”字形凹槽22左端下部凸臺承受壓力。提鉆時， 上端鉆桿順時針轉(zhuǎn)動至凸鍵移動至“Z”形凹槽22上部最右端，鉆桿順時針轉(zhuǎn)動，并向上提， 此時“Z”字形凹槽上部凸臺承受壓力。本發(fā)明當深鉆鉆桿6與電機-鉆桿連接頭18連接時，鉆桿固定，電機-鉆桿連接頭18與鉆桿同軸，電機-鉆桿連接頭18由下端鉆桿“凸”形凹槽21頂部滑下；深鉆電機滑動到“凸”字形21凹槽底部時，逆時針旋轉(zhuǎn)；深鉆電機轉(zhuǎn)動到“凸”形凹槽底部最左端時，連接完成。拆卸過程為以上連接過程動作反向。深鉆鉆桿6內(nèi)部為中空圓柱形，上下兩端各有一個三瓣單向瓣膜結(jié)構(gòu)，防止月壤的泄露和散落。深鉆鉆桿6的外周包覆有自上至下的螺旋線，使鉆取采樣更為方便。
權(quán)利要求
1.一種月壤深鉆采樣回收機構(gòu)，其特征在于包括鉆機接頭(1)，機架部分，下鉆部分和換桿部分；所述的鉆機接頭(1)為一圓柱環(huán)，其周向等分開有三個楔形空間，每個楔形空間內(nèi)安裝一個卡扣搖桿(9)，位于楔形空間內(nèi)的卡扣搖桿(9)直桿段一側(cè)與拉力彈簧(9)相接觸， 楔形空間上端裝有電磁鐵(7)，卡扣搖桿(9)彎曲段伸出鉆機接頭(1)下端；所述機架部分包括鉆機機架0)，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)(5)，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱(15)，轉(zhuǎn)盤電機 (14)；鉆機機架( 從上至下有三層，每層之間通過支撐柱連接；第一層機架上有圓柱形凸臺，凸臺周向均布三個開有與卡扣搖桿(9)相配合的凹槽；第二層機架中間夾有鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)(5)，鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)( 包括鉆桿轉(zhuǎn)盤(1 和轉(zhuǎn)盤電機(14)，鉆桿轉(zhuǎn)盤(1 為一圓環(huán)，外緣設(shè)有齒輪，通過一級齒輪配合與第二層機架上的轉(zhuǎn)盤電機(14)連接；第三層機架圓弧中部周向開有圓孔，圓孔的直徑大于鉆桿直徑；所述下鉆部分包括深鉆電機(3)，鉆機升降架G)，深鉆鉆桿(6)，絲桿(10)，滑塊座 (11)，導(dǎo)桿(12)，升降電機(13)；升降電機(13)安裝在第三層機架中間，通過齒輪與絲桿 (10)相連，控制滑塊座(11)的上下移動；滑塊座(11)由四根導(dǎo)桿(12)支撐，導(dǎo)桿(12) 的一端固定在第三層機架，另一端固定在上面的圓形機械臂連接盤(17)上，機械臂連接盤 (17)固定在第一層機架上，機械臂連接盤(17)外緣均布有三個凹槽，與卡扣搖桿(9)的卡扣彎曲段相配合；滑塊座(11)上安裝深鉆電機(3)，深鉆電機(3)通過二級齒輪傳動帶動電機-鉆桿連接頭(18)轉(zhuǎn)動；所述換桿部分深鉆鉆桿(6)的尾部內(nèi)壁有對稱布置的兩個與相鄰鉆桿頭部配合連接的“Z”字形凹槽，在“Z”字形凹槽的尾端上部設(shè)有一個與電機-鉆桿連接頭(18)配合的 “凸”字形凹槽；深鉆鉆桿(6)的頭部外圓有鉆桿連接卡扣(20)，鉆桿連接時與相鄰鉆桿尾部“Z”字形凹槽相配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種月壤深鉆采樣回收機構(gòu)，其特征在于所述深鉆鉆桿(6) 內(nèi)部為中空圓柱形，上下兩端各有一個三瓣單向瓣膜結(jié)構(gòu)；深鉆鉆桿(6)的外周包覆有自上至下的螺旋線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種月壤深鉆采樣回收機構(gòu)。鉆機接頭的周向開有楔形空間，內(nèi)安裝卡扣搖桿；機架從上至下有三層，第一層上有圓柱形凸臺，凸臺周向均布三個開有與卡扣搖桿相配合的凹槽；第二層中間夾有鉆桿轉(zhuǎn)盤箱機構(gòu)，第三層圓弧中部周向開有能通過鉆桿的圓孔；升降電機安裝在第三層機架中間，通過絲桿控制滑塊座的上下移動；導(dǎo)桿一端固定在第三層機架，另一端固定在上面的圓形機械臂連接盤上；滑塊座上安裝深鉆電機，傳動帶動電機-鉆桿連接頭轉(zhuǎn)動。本發(fā)明采用多根短鉆桿連接進行深層土壤采樣；鉆機接頭可以同時完成卡緊鉆機機架進行鉆取和卡緊鉆機轉(zhuǎn)盤進行回收，簡化機械機構(gòu)；鉆桿接頭采用凹槽卡扣連接，連接方便，傳遞扭矩大，保證連接可靠。
文檔編號E21B19/18GK102359346SQ20111030416
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者張斌, 李延寧, 楊華勇, 王雙, 王國才 申請人:浙江大學(xué)