[发明专利]一种冻土层取芯装置、取芯系统及取芯方法在审

专利信息
申请号: 202310256468.6 申请日: 2023-03-16
公开(公告)号: CN116335563A 公开(公告)日: 2023-06-27
发明(设计)人: 李元吉;张保勇;张强;刘传海 申请(专利权)人: 黑龙江科技大学
主分类号: E21B25/00 分类号: E21B25/00;E21B25/10
代理公司: 北京格允知识产权代理有限公司 11609 代理人: 周娇娇
地址: 150022 黑龙江*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 土层 装置 系统 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。

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