[发明专利]一种冻土层取芯装置、取芯系统及取芯方法

权利要求书

1.一种冻土层取芯装置，其特征在于，包括：支撑固定模块、取芯模块、保护仓(1)、监控模块、补偿模块和控制模块；

所述支撑固定模块包括支撑架(2)和壳体(3)，所述支撑架(2)用于固定所述取芯模块、所述保护仓(1)、所述监控模块、所述补偿模块和所述控制模块，所述壳体(3)设置在外部，用于保护所述取芯模块、所述保护仓(1)、所述监控模块、所述补偿模块和所述控制模块；

所述取芯模块包括取芯弹射器(4)、取芯仓(5)和钻头部件(6)，所述取芯弹射器(4)固定在所述支撑架(2)的底端，所述取芯仓(5)固定在所述取芯弹射器(4)的底端，所述钻头部件(6)设置在所述取芯仓(5)的底端，所述取芯弹射器(4)用于弹出所述取芯仓(5)，以利用所述钻头部件(6)对冻土层进行取芯；

所述保护仓(1)固定在所述支撑架(2)的下端，且包围在所述取芯模块的外部，所述保护仓(1)的底端设置有开关门(7)，所述保护仓(1)用于保护所述取芯模块，所述开关门(7)用于使所述取芯仓(5)和钻头部件(6)弹出和弹回所述保护仓(1)；

所述监控模块设置在所述支撑架(2)上，用于对所述取芯仓(5)和所述保护仓(1)的温度和压力进行检测；

所述补偿模块设置在所述支撑架(2)上，且与外部的补偿器(90)连接，所述补偿模块用于根据所述监控模块的检测结果，对所述取芯仓(5)和所述保护仓(1)的温度和压力进行补偿；

所述控制模块设置在所述支撑架(1)上，分别与所述取芯弹射器(4)、所述钻头部件(6)、所述开关门(7)、所述监控模块、所述补偿模块以及外部的控制终端(80)电连接，所述控制模块用于根据所述控制终端(80)的指令，控制所述取芯弹射器(4)、所述钻头部件(6)、所述开关门(7)、所述监控模块、所述补偿模块的工作状态，以在向冻土层的目标位置移动、弹出取芯和取芯完成的工作过程中，使所述取芯仓(5)和所述保护仓(1)的温度和压力均维持冻土层的原位温度和原位压力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关门(7)包括：电磁继电器(701)和密封盖(702)；

所述电磁继电器(701)设置于所述保护仓(1)的底端，所述密封盖(702)设置于所述电磁继电器(701)上，当所述电磁继电器(701)断电时，所述密封盖(702)打开，以使所述取芯仓(5)和钻头部件(6)弹出和弹回所述保护仓(1)；当所述电磁继电器(701)通电时，所述密封盖(702)关闭，以使所述保护仓(1)密封。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钻头部件(6)包括：电动关节(601)和电热钻头(602)；所述电动关节(601)和电热钻头(602)的数量相等；

所述电动关节(601)设置于所述取芯仓(5)的底端，所述电热钻头(602)通过所述电动关节(601)与所述取芯仓(5)的底端连接；当所述电动关节(601)关闭时，所述电热钻头(602)密封于所述取芯仓(5)的底端；所述电热钻头(602)用于加热后，对冻土层的目标位置进行钻动取芯。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监控模块包括：监控器(8)、第一压力传感器(9)、第一温度传感器(10)、第二压力传感器(11)和第二温度传感器(12)；

所述第一压力传感器(9)和第一温度传感器(10)分别与所述监控器(8)电连接，所述第一压力传感器(9)和第一温度传感器(10)的检测头设置于所述保护仓(1)内，分别用于对所述保护仓(1)内的压力和温度进行实时检测，并将检测结果传输至所述监控器(8)；

所述第二压力传感器(11)和第二温度传感器(12)分别与所述监控器(8)电连接，所述第二压力传感器(11)和第二温度传感器(12)的检测头伸入所述取芯仓(5)内，分别用于对所述取芯仓(5)内的压力和温度进行实时检测，并将检测结果传输至所述监控器(8)；

所述监控器(8)固定在所述支撑架(2)上，所述监控器(8)用于将检测结果发送至所述控制模块。