[發明專利]一種凍土層取芯裝置、取芯系統及取芯方法

在審

• 申請號: 202310256468.6
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116335563A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 李元吉;張保勇;張強;劉傳海
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B25/10
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌

1.一種凍土層取芯裝置，其特征在于，包括：支撐固定模塊、取芯模塊、保護倉(1)、監控模塊、補償模塊和控制模塊；

所述支撐固定模塊包括支撐架(2)和殼體(3)，所述支撐架(2)用于固定所述取芯模塊、所述保護倉(1)、所述監控模塊、所述補償模塊和所述控制模塊，所述殼體(3)設置在外部，用于保護所述取芯模塊、所述保護倉(1)、所述監控模塊、所述補償模塊和所述控制模塊；

所述取芯模塊包括取芯彈射器(4)、取芯倉(5)和鉆頭部件(6)，所述取芯彈射器(4)固定在所述支撐架(2)的底端，所述取芯倉(5)固定在所述取芯彈射器(4)的底端，所述鉆頭部件(6)設置在所述取芯倉(5)的底端，所述取芯彈射器(4)用于彈出所述取芯倉(5)，以利用所述鉆頭部件(6)對凍土層進行取芯；

所述保護倉(1)固定在所述支撐架(2)的下端，且包圍在所述取芯模塊的外部，所述保護倉(1)的底端設置有開關門(7)，所述保護倉(1)用于保護所述取芯模塊，所述開關門(7)用于使所述取芯倉(5)和鉆頭部件(6)彈出和彈回所述保護倉(1)；

所述監控模塊設置在所述支撐架(2)上，用于對所述取芯倉(5)和所述保護倉(1)的溫度和壓力進行檢測；

所述補償模塊設置在所述支撐架(2)上，且與外部的補償器(90)連接，所述補償模塊用于根據所述監控模塊的檢測結果，對所述取芯倉(5)和所述保護倉(1)的溫度和壓力進行補償；

所述控制模塊設置在所述支撐架(1)上，分別與所述取芯彈射器(4)、所述鉆頭部件(6)、所述開關門(7)、所述監控模塊、所述補償模塊以及外部的控制終端(80)電連接，所述控制模塊用于根據所述控制終端(80)的指令，控制所述取芯彈射器(4)、所述鉆頭部件(6)、所述開關門(7)、所述監控模塊、所述補償模塊的工作狀態，以在向凍土層的目標位置移動、彈出取芯和取芯完成的工作過程中，使所述取芯倉(5)和所述保護倉(1)的溫度和壓力均維持凍土層的原位溫度和原位壓力。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述開關門(7)包括：電磁繼電器(701)和密封蓋(702)；

所述電磁繼電器(701)設置于所述保護倉(1)的底端，所述密封蓋(702)設置于所述電磁繼電器(701)上，當所述電磁繼電器(701)斷電時，所述密封蓋(702)打開，以使所述取芯倉(5)和鉆頭部件(6)彈出和彈回所述保護倉(1)；當所述電磁繼電器(701)通電時，所述密封蓋(702)關閉，以使所述保護倉(1)密封。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鉆頭部件(6)包括：電動關節(601)和電熱鉆頭(602)；所述電動關節(601)和電熱鉆頭(602)的數量相等；

所述電動關節(601)設置于所述取芯倉(5)的底端，所述電熱鉆頭(602)通過所述電動關節(601)與所述取芯倉(5)的底端連接；當所述電動關節(601)關閉時，所述電熱鉆頭(602)密封于所述取芯倉(5)的底端；所述電熱鉆頭(602)用于加熱后，對凍土層的目標位置進行鉆動取芯。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述監控模塊包括：監控器(8)、第一壓力傳感器(9)、第一溫度傳感器(10)、第二壓力傳感器(11)和第二溫度傳感器(12)；

所述第一壓力傳感器(9)和第一溫度傳感器(10)分別與所述監控器(8)電連接，所述第一壓力傳感器(9)和第一溫度傳感器(10)的檢測頭設置于所述保護倉(1)內，分別用于對所述保護倉(1)內的壓力和溫度進行實時檢測，并將檢測結果傳輸至所述監控器(8)；

所述第二壓力傳感器(11)和第二溫度傳感器(12)分別與所述監控器(8)電連接，所述第二壓力傳感器(11)和第二溫度傳感器(12)的檢測頭伸入所述取芯倉(5)內，分別用于對所述取芯倉(5)內的壓力和溫度進行實時檢測，并將檢測結果傳輸至所述監控器(8)；

所述監控器(8)固定在所述支撐架(2)上，所述監控器(8)用于將檢測結果發送至所述控制模塊。