非開挖傳感裝置和鉆桿的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及非開挖隨鉆測量裝置領域，具體而言，涉及一種非開挖傳感裝置和鉆桿。
【背景技術】
[0002]隨著城市基礎建設的大規(guī)模發(fā)展，非開挖技術的應用越來越廣泛，尤其在各種管線的鋪設和地鐵施工等地下工程中，為了能夠保障按照預定的路線鋪設和施工，在鉆進地表的過程需要利用導向傳感裝置對鉆頭的位置、姿態(tài)以及溫度等信息進行導向和測量。
[0003]現在對具有較多巖石的地質條件的地下層施工時，鉆進的速度很慢，往往一桿需要三至五天，甚至十幾天，普通非開挖傳感裝置的電池續(xù)航能力一般最長為24小時，不能滿足實際操作需求。在復雜的地質條件下(如巖石，沙土，膠土等)，由于鉆進的速度非常緩慢，同樣的工程長度可能需要數天甚至幾個星期才能完成，這就需要非開挖傳感裝置有足夠的續(xù)航時間，現有技術無法解決該問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種非開挖傳感裝置和鉆桿，以改善上述的問題。
[0005]本發(fā)明實施例是這樣實現的:
[0006]—種非開挖傳感裝置，包括導向傳感裝置、可充電電池以及水力發(fā)電機，所述水力發(fā)電機、所述可充電電池以及所述導向傳感裝置依次電連接。
[0007]本發(fā)明實施例提供的一種非開挖傳感裝置，使用時，將非開挖傳感裝置的導向傳感裝置和可充電電池放入非開挖鉆桿的鉆頭的腔體內，將鉆頭靠近桿身的一端設置凹槽，渦輪發(fā)電機位于鉆頭靠近桿身的一端的凹槽內。由于在施工時，需要利用桿身的管腔內的冷卻液對鉆頭進行冷卻，當冷卻液通過管腔內的水力發(fā)電機時，水力發(fā)電機即利用冷卻液的動能發(fā)電，并且將電能輸出到可充電電池存儲。
[0008]進一步地，所述水力發(fā)電機為渦輪發(fā)電機。
[0009]禍輪發(fā)電機(Turbine engine，或常簡稱為Turbine)是一種利用旋轉的機件自穿過它的流體中汲取動能的發(fā)動機形式，是內燃機的一種。渦輪發(fā)電機包括渦輪機，渦輪機可利用流體沖擊葉輪轉動而產生動能，并將動能轉化為電能，為可充電電池充電。
[0010]進一步地，所述水力發(fā)電機為水輪發(fā)電機。
[0011]水輪發(fā)電機是指以水輪機為原動力將水能轉化為電能的發(fā)電機。水流經過水輪機時，將水能轉換成機械能，水輪機的轉軸又帶動發(fā)電機的轉子，將機械能轉換成電能而輸出。
[0012]進一步地，所述非開挖傳感裝置還包括穩(wěn)壓電路，所述水力發(fā)電機、所述穩(wěn)壓電路、所述可充電電池以及所述導向傳感裝置依次電連接。
[0013]穩(wěn)壓電路可保證當電壓、負載、環(huán)境溫度、電路參數等發(fā)生變化時仍能保持輸出電壓恒定的電路，避免了可充電電池為導向傳感裝置提供的電能不穩(wěn)定而出現測量數據不標準情況。
[0014]進一步地，所述非開挖傳感裝置還包括充電保護電路，所述水力發(fā)電機、所述穩(wěn)壓電路、所述充電保護電路、所述可充電電池以及所述導向傳感裝置依次電連接。
[0015]考慮到在單位時間內水流為水力發(fā)電機提供的動能過大時，水力發(fā)電機產生的電流和電壓也較大，可能會超過導向傳感裝置的一些元器件的額定工作電壓和額定工作電流，導致導向傳感裝置被損壞。當超過導向傳感裝置的一些元器件的額定工作電壓和額定工作電流時，充電保護電路自動斷開，可保護導向傳感裝置不被損壞。
[0016]進一步地，所述導向傳感裝置包括控制器、溫度傳感器、地磁敏感器、加速度傳感器以及無線通信單元，所述控制器分別與所述溫度傳感器、所述地磁敏感器、加速度傳感器以及所述無線通信單元電連接，所述可充電電池與所述控制器電連接。
[0017]溫度傳感器用于測量鉆頭的溫度，加速度傳感器用于測量鉆頭靜止前的重力加速度的空間分量，進而獲得鉆頭傾角和工具面傾角，既而獲得鉆頭的位移數據，地磁敏感器用于檢測鉆頭的指向和地磁極方向的夾角來獲得方位的基準，既而獲得鉆頭的運動方向，上述的數據信息均通過控制器處理后，通過無線通信單元發(fā)送到地面的導向儀顯示。
[0018]進一步地，所述可充電電池為鋰電池。
[0019]鋰電池具有使用壽命長、能量高、重量輕、高低溫適應性強、綠色環(huán)保等特點，實用性強。
[0020]進一步地，所述可充電電池為鎳氫電池。
[0021]鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成，電量儲備量可比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，并且對環(huán)境無污染，具有一定的環(huán)保性。
[0022]另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種非開挖鉆桿，包括鉆頭、桿身以及上述任一所述的非開挖傳感裝置，所述鉆頭的一端設有多個第一出水孔，所述鉆頭的另一端與所述桿身的一端連接，所述鉆頭包括第一腔體和與所述第一出水孔數量相同的輸水通道，所述桿身包括用于導流的空心的管腔，每個所述輸水通道分別與所述管腔、一個所述第一出水孔導通，所述可充電電池、所述導向傳感裝置均位于所述第一腔體內，所述鉆頭靠近所述桿身的一端設有凹槽，所述水力發(fā)電機位于所述鉆頭靠近桿身的一端的所述凹槽內，所述水力發(fā)電機包括葉輪和轉子軸，所述葉輪套設于所述電機的轉子軸外。
[0023]進一步地，所述鉆頭的遠離所述第一出水孔的一端設有凹槽，所述凹槽內設有螺紋，所述鉆桿的一端設有與所述凹槽內的螺紋相匹配的螺紋，所述鉆頭與所述鉆桿螺紋連接。
[0024]將鉆頭與鉆桿螺紋連接，在當水力發(fā)電機或者導向傳感裝置損壞時，方便施工人員將鉆頭與桿身拆卸，將里面的元器件拿出進行檢修。
[0025]相對現有技術，本發(fā)明實施例具有以下有益效果:本發(fā)明實施例提供的一種非開挖傳感裝置和鉆桿，該非開挖傳感裝置和鉆桿具有以下特性:1、避免了將電池使用完后丟棄對環(huán)境造成巨大的二次污染，本發(fā)明實施例巧妙地利用將冷卻水的動能轉化為電能為可充電電池充電，使得可充電電池可循環(huán)使用，不僅節(jié)能而且環(huán)保。2、對于任何復雜的工程，不會因非開挖傳感裝置的電能耗完，導致工作無法進行，需要鉆桿回抽重新安裝電池，本發(fā)明實施例無需進行電池更換，具有一定地高效性。3、對于很多工程，較少的觀測點就可以保證整個系統(tǒng)監(jiān)測，由于本發(fā)明實施例提供的非開挖傳感裝置電池的續(xù)航能力很強，一桿可以在任何地質條件下，在鉆機扭力允許的范圍內打出最長的長度，大大節(jié)省成本。
[0026]為使本發(fā)明實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0027]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明實施例一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明實施例的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明實施例的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明實施例的選定實施例?；诒景l(fā)明實施例中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明實施例保護的范圍。
[0028]圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種非開挖傳感裝置的原理示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實施例一提供的渦輪發(fā)電機的結構示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例一提供的渦輪發(fā)電機的俯視圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實施例一提供的渦輪發(fā)電機的左視圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實施例二提供的一種非開挖傳感裝置的原理示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實施例三提供的一種非開挖傳感鉆桿的外觀示意圖；
[0034]圖7為本發(fā)明實施例三提供的一種非開挖傳感鉆桿的結構示意圖。
[0035]其中，附圖標記與部件名稱之間的對應關系如下:導向傳感裝置101，渦輪發(fā)電機102，水輪發(fā)電機103，穩(wěn)壓電路104，充電保護電路105，可充電電池106，鉆頭107，桿身108，第一出水孔109，輸水通道110。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明實施例一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明實施例的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明實施例的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明實施例的選定實施例。基于本發(fā)明實施例的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明實施例保護的范圍。
[0037]隨著城市基礎建設的大規(guī)模發(fā)展，非開挖技術的應用越來越廣泛，非開挖技術是指在鉆進的過程利用導向傳感裝置對鉆頭的位置、姿態(tài)以及溫度等信息進行導向和測量?，F在對地下層的巖石較多的地質條件施工時，鉆進的速度很慢，往往一桿需要三至五天，甚至十幾天，普通非開挖傳感裝置的電池續(xù)航能力一般最長為24小時，不能滿足實際操作需求。
[0038]有鑒于此，發(fā)明人經過長期觀察和研究發(fā)現，提供了一種非開挖傳感裝置和鉆桿，該非開挖傳感裝置包括導向傳感裝置、可充電電池以及水力發(fā)電機，水力發(fā)電機、可充電電池以及導向傳感裝置依次電連接。該非開挖傳感裝置和鉆桿具有節(jié)能環(huán)保、效率高、節(jié)省成本的特點。
[0039]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發(fā)明實施例做進一步的詳細描述。
[0040]參閱圖1，本發(fā)明實施例提供了一種非開挖傳感裝置，包括導向傳感裝置101、可充電電池106以及水力發(fā)電機，水力發(fā)電機、可充電電池106以及導向傳感裝置101依次電連接。
[0041]如圖2、圖3、圖4所示，所述水力發(fā)電機選用渦輪發(fā)電機102，渦輪發(fā)電機(Turbineengine，或常簡稱為Turbine)是一種利用旋轉的機件自穿過它的流體中汲取動能的發(fā)動機形式，是內燃機的一種。渦輪發(fā)電機包括渦輪機，渦輪機可利用流體沖擊葉輪轉動而產生動能，并將動能轉化為電能，為可充電電池106充電。