一种远地轨道自动封装隔离装置及其方法与流程

本发明涉及远地采样密封装置，主要涉及一种远地轨道自动封装隔离装置及其方法。

背景技术：

1、国际远地探测起步于20世纪60年代，截至2020年8月共实施了45次活动。基于远地与地球的运动关系，受限于当前运载火箭的能力，每隔26个月才有一次有利的远地探测发射机会。进入新的高潮期以来，远地成为国际深空探测的焦点，每次的发射机会都有发射任务。

2、在外地轨道上完成对一次样品容器的二次封装，需要在保证较低漏率要求的情况下，降低所需压紧力，同时保证密封结构的可靠性，能够长时间在太空环境中保证密封，同时在进入地球大气层时，在振动和高温的环境中依然能够保证密封性能，目前仍缺少对地外样品封装装置的系统设计与可靠性考核研究。

3、远地取样返回任务属于类别ⅴ类防护要求，在返回时采取最严格的控制手段。为了避免地外星球的物质释放到地球生物圈，返回样品必须密封处理，并在返回器进入返回地球的轨道之前完成。对于远地无人采样返回任务，需要自动完成样品的密封及密封效果检测，必须专门展开相应的远地轨道自动封装隔离技术的研究。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本发明提出了一种远地轨道自动封装隔离装置及其方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一方面，本发明提供了一种远地轨道自动封装隔离装置，包括封装筒体和用于锁紧封装筒体的锁紧盖；

4、所述封装筒体的内底面上设置有一个内筒；内筒内部设置有钎焊密封壁和弹簧片；其中，钎焊密封壁的底部通过弹簧片连接子封装筒体的内部底面上；初始状态下，弹簧片被钎焊密封壁压缩，且钎焊密封壁与内筒的壁面通过外壁固定钎料固定连接；

5、所述钎焊密封壁呈底部密封的筒状，其内部设有压缩弹簧和斜齿密封壁；其中，斜齿密封壁的底部通过压缩弹簧连接在钎焊密封壁的内部底面上；钎焊密封壁的顶部周沿设置有环形槽，槽内装填密封钎料；

6、所述斜齿密封壁呈底部密封的筒状，且其外壁靠外圈的部分高度低于外壁整体高度，且靠外圈的部分上设置有斜齿；初始状态时，压缩弹簧一端与斜齿密封壁底部焊接，另一端与钎焊密封壁底部焊接，且三者同心布置；

7、所述封装筒体的顶部设有上窄下宽的圆台形开口，开口处设置有可向内打开的密封盖，所述密封盖由顶部结构、以及同心设置在顶部结构下表面的第一密封筒和第二密封筒组成；密封盖顶部结构呈圆台形并与能与圆台形开口配合密封；第一密封筒底部设置有斜齿用于配合斜齿密封壁靠外圈的部分上的斜齿实现密封；第一密封筒用于配合钎焊密封壁的顶部的密封钎料实现密封。

8、另一方面，本发明提供了一种基于上述装置的样品在轨容器自动封装隔离方法，其包括如下步骤：

9、1)初始状态下，密封盖封闭封装筒体，此时钎焊密封壁由外壁固定钎料固定在封装筒体的内筒上，弹簧片处于压缩状态；

10、2)样品到位后，驱动电机带动密封盖向内旋转，打开封装筒体，锁紧盖带动样品进入斜齿密封壁内部；而后驱动电机带动密封盖向外旋转，密封盖回到初始位置挤压锁紧盖上的锁紧按钮，使锁紧盖锁紧封装筒体；

11、3)钎焊密封壁上的电磁线圈通电发热，使外壁固定钎料和钎焊密封壁上的密封钎料融化，弹簧片恢复推动钎焊密封壁与密封盖的第二密封筒挤压完成焊接密封，同时与压缩弹簧推动斜齿密封壁与密封盖上的第一密封筒斜齿挤压配合，齿尖作为刀口挤压齿缝中的铟银合金，使其达到屈服强度熔化完成焊接。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

13、1、第一密封筒采用斜齿挤压铟银合金密封的方式，操作简单方便，借助驱动电机与弹簧的挤压力即可自动完成密封过程，无须人工操作，斜齿角度经试验验证选择78°，从而使所需挤压力降至最低，再根据密封强度需求选择斜齿的高度、宽度和挤入铟银合金的深度，即可取得稳定的密封效果，密封过程无有害反应物生成，对样品存储环境影响很小，同时也隔绝了外层密封反应时对样品造成的影响。

14、2、第二密封筒采用钎焊密封的方式，给预先设置在钎焊密封壁内部的电磁线圈通电使其加热沟槽中的密封钎料，当钎料熔融后，密封盖上的第二密封筒插入到钎料中，钎料冷却即可完成密封，漏率优于1×10-4pa·m3/s，在-70°～200°的温度区间也能保证密封强度，密封效果良好可靠。

15、3、最外层采用0形橡胶密封圈密封的方式，在地球上时，将密封圈塞入预留的槽口，驱动电机驱使密封盖压紧密封圈，保证了容器内部初始真空环境的洁净，并在完成样品封装后，通过弹簧压紧使密封圈的密封强度更高，与以上两种密封形式相配合形成三重冗余密封结构，三重冗余密封结构可以取得更加优良的密封效果，满足在温度区间大、内外压差大和重力变化大等极端恶劣环境中的密封需求。

16、4、通过弹簧变形量给予驱动电机控制密封盖内旋的位移空间，减少与外地环境的接触面，以降低外部操作环境影响，结构紧凑，全自动化控制流程，适用于深空恶劣的操作环境。

技术特征：

1.一种远地轨道自动封装隔离装置，包括封装筒体(1)和用于锁紧封装筒体(1)的锁紧盖(12)；

2.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，所述的封装筒体(1)、密封盖(2)、钎焊密封壁(5)和斜齿密封壁(10)同心布置。

3.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，所述的密封盖(2)铰接设置在封装筒体(1)的开口处，铰接处设置有驱动电机，由驱动电机带动密封盖(2)运动实现封装筒体(1)的打开和封闭。

4.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，初始状态下，弹簧片(8)和压缩弹簧(9)的被压缩量使得钎焊密封壁(5)和斜齿密封壁(10)与封装筒体顶部间的距离足够供密封盖(2)做向内打开的动作。

5.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，第一密封筒的高度大于第二密封筒；第一密封筒的半径小于第二密封筒；所述第一密封筒的外径与斜齿密封壁(10)的外径相同；所述第二密封筒的半径与环形槽的半径相同。

6.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，所述钎焊密封壁(5)的壁面内部在靠近顶端环形槽的位置设置有电磁线圈(7)；电磁线圈(7)通电后产生热量从而融化环形槽内的密封钎料(6)。

7.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，所述封装筒体(1)的顶圆台形开口壁面上设置有0形橡胶密封圈(3)，0形橡胶密封圈(3)用于配合密封盖(2)实现密封。

8.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，斜齿密封壁(10)上的斜齿与密封盖(2)上的斜齿对向布置形成间隙配合，斜齿之间填充铟银合金(11)；斜齿的预设角度为78°。

9.根据权利要求1所述的样品在轨容器自动封装隔离装置，其特征在于，所述锁紧盖的下表面设置有锁紧按钮，锁紧按钮与锁紧盖内部的滑竿相连，滑竿两端设置锁扣，锁紧按钮被挤压时，使锁紧盖中的滑杆推动锁扣(13)锁紧封装筒体(1)。

10.一种基于权利要求6所述装置的样品在轨容器自动封装隔离方法，其特征在于包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种远地轨道自动封装隔离装置及其方法。初始状态，由电机固定密封盖，O型圈提供密封效果，样品到位后，电机接到信号向内旋开密封盖，使样品进入内筒，电机接到信号关闭密封盖，电磁线圈通电发热，钎料融化，弹簧推动钎料密封壁和斜齿密封壁与密封盖挤压完成焊接密封。本发明是一种结构紧凑，自动化实现隔离封装的机构，整个动作实现过程也简单可靠。

技术研发人员：张斌,罗熠晨,孙世起,刘峥励
受保护的技术使用者：黄骅市电液智能装备研究有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15