本发明专利技术涉及径向屈曲金属密封深空采样封装装置及漏率监测封装系统，径向屈曲金属密封深空采样封装装置包括端盖、内筒和外筒，所述内筒套设在所述外筒内，所述内筒上端与外筒上端螺纹连接，所述内筒底部与外筒底部之间弹性连接，所述端盖可拆卸连接在所述外筒上端，所述内筒上端设有一圈金属屈曲结构，所述端盖内端面上形成有一圈环形沟槽，所述金属屈曲结构置于所述环形沟槽内，所述端盖挤压所述金属屈曲结构使其在所述环形沟槽内发生径向弹性形变后贴合在所述环形沟槽的槽壁上。本发明专利技术采用金属屈曲结构，能够在屈曲的情况下进入端盖缝隙中，实现与端盖的紧密接触，有效赋形，其体积能够占据整个环形沟槽，实现密封作用。实现密封作用。实现密封作用。
【技术实现步骤摘要】
径向屈曲金属密封深空采样封装装置及漏率监测封装系统
[0001]本专利技术涉及月球采样月壤封装
，具体涉及一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置及漏率监测封装系统。
技术介绍
[0002]月壤样品封装技术是月球采样领域的重要组成部分，美国在阿波罗登月任务中对月壤样品封装装置进行了基于金属挤压密封原理的刀口密封设计，APOLLO探月任务中使用了多种构型的金属挤压密封封装瓶，APOLLO任务中的样品瓶在返回地球过程中发生过泄露，经分析是由于月尘附着在密封面处，导致整个装置失效。前苏联在luna探月任务中使用的封装瓶为橡胶密封，但由于橡胶密封在空间环境中受到温度影响较大，密封装置的效果不理想。我国的兰州物理研究所采用铟银合金刀口密封和氟橡胶多级密封方式，进行月壤样品封装装置设计，高低温度循环后漏率稳定,可以满足未来航天器在极高真空环境下的长期稳定可靠密封使用要求。随着我国载人登月探测任务的逐步展开，今后在航天任务中将对月壤样品封装将提出越来越高的要求。需要设计符合科学研究要求的封装装置，服务于月球科学研究。
[0003]APOLLO密封系统核心部件为在容器开口端周围加工的刀口，压入容器盖内的铟-银合金垫片，以及施加足够力将刀口嵌入垫片内的压合机构。在月球表面作业时，密封系统必须能够克服月球尘埃的碰撞影响，起到保护作用。样品封装装置使用之前，需要消除大部分垫片材料中滞留的气体，然后将所述金属挤压材料压入模具，形成具有矩形截面的垫片。
[0004]为了将刀口嵌入垫片并形成密封，航天员需要使用手柄扭转压紧装置。由于太空服和月球重力的限制，能够产生的最大扭矩约为32in
·
lbs，因此，封装装置所需的扭矩必须小于这个数值。通过将推力轴承-推力垫圈装配到压机机构中，可以尽可能有效地利用由宇航员产生的扭矩。一个锥形弹簧垫圈也装配在推力垫圈上面。在压紧机构的机械手柄上施加18in
·
lbs的扭矩时，锥形弹簧垫圈被完全压缩，利用储存在垫圈中的势能在密封面上保持轻微的负荷，以防止泄漏的发生。
[0005]科学界希望封装装置能够将月球样本完整无损地送回地球。除了极微小的表面污染痕迹之外，容器中的材料必须没有任何表面污染痕迹，且不能含有铅锑、钍、镭、铀等物质，因此必须对材料进行定量评价。封装装置必须能够承受163℃高温，需要在真空环境中烘烤材料以使其释放气体。
[0006]设计封装装置时需要考虑航天员在月球引力作用下的操作能力。封装装置必须易于搬运，易于打开和填充，迅速密封，并方便地安装在整体返回舱内。由于关闭所有内部容器需要扭转运动，一个主要问题是宇航员在拧紧端盖时对容器端盖的抓握。零件加工初期的等离子喷涂的氧化铝涂层较粗糙，足以防止样品瓶在宇航员手中打滑，但当外部抛光后，需要一些其他设计增加摩擦力，最终增加了铝杆把手辅助进行扭转操作。
[0007]Apollo月球封装装置存在人机工效学情况不佳，对宇航员的操作要求过于严苛的问题。在宇航员取样后对样品进行封装时，需要通过铝杆把手对样品瓶进行多次螺旋扭转
操作，极大消耗宇航员体力。
[0008]刀口密封过程中，需要加大预紧力，以便于保证硬金属刀口插入软金属种，便于软金属赋形，这导致宇航员需要施加较大的扭转力才能完成操作，为此还专门增加了垫片用于增加端盖压力。
技术实现思路
[0009]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置及漏率监测封装系统。
[0010]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置，包括端盖、内筒和外筒，所述内筒套设在所述外筒内，所述内筒上端与外筒上端螺纹连接，所述内筒底部与外筒底部之间弹性连接，所述端盖可拆卸连接在所述外筒上端，所述内筒上端设有一圈金属屈曲结构，所述端盖内端面上形成有一圈环形沟槽，所述金属屈曲结构置于所述环形沟槽内，所述端盖挤压所述金属屈曲结构使其在所述环形沟槽内发生径向弹性形变后贴合在所述环形沟槽的槽壁上。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用金属屈曲结构，能够在屈曲的情况下进入端盖缝隙中，实现与端盖的紧密接触，有效赋形，其体积能够占据整个环形沟槽，实现密封作用。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述金属屈曲结构发生弹性形变后形成m型的弹性折叠结构。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是：采用m型的弹性折叠结构，方便进入环形沟槽，也能够最大程度的接触环形沟槽的槽壁，实现密封。
[0015]进一步，所述金属屈曲结构包括内外布置的两个弹性片，两个所述弹性片之间设有凸筋，两个所述弹性片分别以所述凸筋为界向上拱起；所述金属屈曲结构发生径向弹性形变后，两个所述弹性片继续以所述凸筋为界向上拱起，且顶部弹性抵接在所述环形沟槽的底壁上；所述金属屈曲结构的内外两侧分别弹性抵接在所述环形沟槽的侧壁上。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：凸筋的设置使两个弹性片更容易向设定方向弯曲变形。
[0017]进一步，所述环形沟槽的槽口宽度大于底壁宽度，所述环形沟槽的内环侧壁为第一斜面，外环侧壁包括第二斜面和竖直面；所述第二斜面上端连接所述环形沟槽的底壁，下端与所述竖直面上端连接。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：斜面的设置，使金属屈曲结构更容易进入到环形沟槽中。
[0019]进一步，所述内筒上端连接有与所述竖直面适配的直筒连接件，所述直筒连接件上端与所述金属屈曲结构的外环端连接，所述金属屈曲结构的内环端连接与所述第一斜面适配的锥筒连接件；所述直筒连接件和锥筒连接件的厚度均大于所述金属屈曲结构的厚度。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是金属屈曲结构相对于直筒连接件和锥筒连接件为金属薄壁结构，更容易发生屈曲变形，而直筒连接件和锥筒连接件则与对应的竖直面和第一斜面更好的贴合，实现密封。
[0021]进一步，所述外筒上端向内延伸形成有一圈内沿，所述内筒上端外侧壁上设有一
圈外沿，所述内沿螺纹连接在所述外沿上；所述端盖内端面分别压接在所述内沿和外沿上。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：内外沿与端盖的配合，也使内筒和外筒之间的间隙进行了有效密封。
[0023]进一步，所述内筒的侧壁上形成有多个依次上下排布的凹环，所述凹环沿所述内筒的周向布置；所述内筒与外筒间隔布置，所述间隔内设有发泡材料或润滑油；所述外筒侧壁上设有安装孔，所述安装孔内设有销钉。间隔内设置发泡材料时，可用销钉刺破发泡材料使其膨胀，所述发泡材料膨胀后能够挤压所述凹环向内筒内继续凹陷。间隔内设置润滑油时，可打开安装孔，利用向间隔内加注润滑油对内筒施加压力，挤压所述凹环向内筒内继续凹陷。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是：当内筒中的土壤填满后，航天员向内拧紧销钉，销钉刺破发泡材料包装，发泡材料迅速膨胀，发泡材料膨胀后充满内筒与外筒间的间隙，使得内筒与外筒本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置，其特征在于，包括端盖、内筒和外筒，所述内筒套设在所述外筒内，所述内筒上端与外筒上端螺纹连接，所述内筒底部与外筒底部之间弹性连接，所述端盖可拆卸连接在所述外筒上端，所述内筒上端设有一圈金属屈曲结构，所述端盖内端面上形成有一圈环形沟槽，所述金属屈曲结构置于所述环形沟槽内，所述端盖挤压所述金属屈曲结构使其在所述环形沟槽内发生径向弹性形变后贴合在所述环形沟槽的槽壁上。2.根据权利要求1所述一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置，其特征在于，所述金属屈曲结构发生弹性形变后形成m型的弹性折叠结构。3.根据权利要求1所述一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置，其特征在于，所述金属屈曲结构包括内外布置的两个弹性片，两个所述弹性片之间设有凸筋，两个所述弹性片分别以所述凸筋为界向上拱起；所述金属屈曲结构发生径向弹性形变后，两个所述弹性片继续以所述凸筋为界向上拱起，且顶部弹性抵接在所述环形沟槽的底壁上；所述金属屈曲结构的内外两侧分别弹性抵接在所述环形沟槽的侧壁上。4.根据权利要求1所述一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置，其特征在于，所述环形沟槽的槽口宽度大于底壁宽度，所述环形沟槽的内环侧壁为第一斜面，外环侧壁包括第二斜面和竖直面；所述第二斜面上端连接所述环形沟槽的底壁，下端与所述竖直面上端连接。5.根据权利要求4所述一种径向屈曲金属密封深空采样封装装置，其特征在于，所述内筒上端连接有与所述竖直面适配的直筒连接件，所述直筒连接件上端与所述金属屈曲结构的外环端连接，所述金属屈曲结构的内环端连接与所述第一斜面适配的锥筒连接件...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵海峰，贾晨雪，袁子豪，穆瑞楠，王珂，盛强，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：
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