CN113830611A - 一种有线导向自动放线装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有线导向自动放线装置和方法，该装置安装于水平定向钻机上，放线装置包括导电环总成、电刷总成、绕线装置、导向装置和导向线，导电环总成固定在动力头总成的主轴上并随主轴一起转动，电刷总成固定在动力头总成的本体上，不随主轴一起转动，电刷总成的导电端与导电环总成接触。导向线缠绕于绕线装置上，其一端与导电环总成连接，另一端穿过导向装置，从后端穿进钻杆内的中心孔中，然后从钻杆的前端露出并与已推进到工作面的钻杆内的导向线连接，形成一根完整的紧绷的导向线。本装置可以使导向线处于绷紧状态，防止其在导向线接头处断开，并且可以实现自动放线，提高放线效率。

Description

一种有线导向自动放线装置和方法

技术领域

本发明涉及水平定向钻机技术领域，具体涉及一种有线导向自动放线装置和方法。

背景技术

非开挖水平定向钻机施工过程包括打导向孔，扩孔和管道回拖三个过程。其中打导向孔过程是关键环节，直接关系到管道是否能按规定轨迹铺设。所以非开挖铺管的关键技术在于导向钻孔轨迹的精确控制，确保避开原有地下管线及障碍物，按设计路线准确、顺利地铺管。导向孔轨迹的控制依靠导向钻头里的探棒发射信号，经信号传导装置传递至操作台显示器，操作员按照规划的轨迹对机器进行操作，保证导向钻孔轨迹的精确控制。按信号传送的方式分为有线导向和无线导向。对于没有信号干扰的理想地质条件下采用无线导向系统就能够完成导向任务。但是在复杂地质情况下会出现信号干扰会导致导向定位不准确使钻进轨迹无法按设计要求进行。有线导向导线采用有线连接钻头内探头来传递信号，信号更稳定可靠。有线导向在施工过程中需要把导向线穿入钻杆中心孔，动力头完成一个推进过程，需返回加入新的钻杆开始下一个推进过程，每增加一根钻杆均需要重新接线，现在一般是人工在施工设备上先把测好长度的线抽好从钻杆一端穿入钻杆中心孔，容易造成导向线缠绕混乱，钻杆两端均需有人操作，且打入泥土中的钻杆的中心孔内的线不能自动处于绷紧状态，由于中心孔内会有反流泥浆，容易被泥浆冲击搅动造成导向线在接头处断裂导，从而致导向过程失败，需要回拖钻杆从头开始，因此施工风险大，人工成本高，放线效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有线导向自动放线装置和方法，实现设备在完成一个钻杆的推进过程后能够自动放线，并保持钻进过程中导向线处于拉紧状体，以提高打导向过程中放线速度和施工效率。

为实现上述目的，本发明一方面公开了一种有线导向自动放线装置，安装于水平定向钻机上，所述水平定向钻机包括动力头总成、短接头和钻杆，所述短接头与所述动力头的主轴固定连接并随主轴一起转动，前端连接所述钻杆，所述放线装置包括导电环总成、电刷总成、绕线装置、导向装置和导向线，所述导电环总成固定在所述动力头总成的主轴上并随主轴一起转动，所述电刷总成固定在所述动力头总成的本体上，不随主轴转动，所述电刷总成的导电端与所述导电环总成接触；所述导向装置和所述绕线装置固定连接在所述短接头上并随短接头一起转动；所述导向线缠绕于所述绕线装置上，其一端与所述导电环总成连接，另一端穿过所述导向装置，从后端穿进所述钻杆内的中心孔中，然后从所述钻杆的前端露出并与已推进到工作面的钻杆内的导向线连接，形成一根完整的紧绷的导向线。

进一步地，所述导电环总成包括导电环、绝缘环、固定螺母、固定螺钉，所述绝缘环位于所述导电环的内侧，所述导电环包括两个半圆环，两个半圆环通过所述固定螺钉和固定螺母进行连接。

进一步地，所述导向线一端通过固定螺母和固定螺钉压紧在两个半圆环的连接处。

进一步地，所述绕线装置和所述导向装置通过抱箍固定连接在所述短接头上。

进一步地，所述绕线装置包括绕线盘、侧支撑I、连接轴、抱箍I，所述绕线盘放置于两个所述侧支撑I之间，并通过所述连接轴支撑，所述绕线盘可相对所述连接轴转动；所述侧支撑I固定在所述抱箍I上。

进一步地，所述导向装置包括两个导向轮、两个侧支撑II，所述导向轮安装在两个所述侧支撑II之间，两个所述导向轮之间存在缝隙。

另一方面，本发明还公开了一种根据上述所述的有线导向自动放线装置的放线方法，包括如下步骤：

步骤一 动力头总成将与其直接连接的一根钻杆推到最前端，然后将该钻杆与动力头总成脱开；

步骤二 动力头总成后退大于一个钻杆长度的距离，绕线装置自动放出相同距离的导向线，导向线处于绷紧状态；

步骤三 从步骤一中的钻杆的后端剪断导向线，取来新增的钻杆，将导向线穿进新增的钻杆的中心孔内并从其端头穿出，将新增的钻杆后端与短接头连接，将导向线在剪断处再重新接上，然后将新增的钻杆前端与其前面的钻杆连接。

本发明的有益效果是：通过在水平定向钻机上设置放线装置，可以使整根导向线处于绷紧状态，可以防止已推进到工作面内的钻杆内的导向线因泥浆的冲击而从导向线的接头处断开，从而导致整个钻进工作失败；另外，设置绕线装置，可以实现自动放线，可以提高了施工效率，节省人工成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是导电环总成和电刷总成结构图；

图3是导电环的结构图；

图4是绕线装置的主视图；

图5是绕线装置的侧视图；

图6是导向装置的主视图；

图7是导向装置的侧视图；

图8是动力总成向前推进的过程图；

图9是动力总成后退的过程图；

图10是钻杆内穿线的过程图；

图中，1-导电环总成，11-导电环，12-绝缘环，13-固定螺母，14-固定螺钉，

2-电刷总成，3-绕线装置， 31-绕线盘，32-侧支撑I，33-连接轴，34-抱箍I,4-导向装置，41-导向轮，42-侧支撑II,43-抱箍II,5-导向线，6-动力头总成，7-短接头，8-钻杆。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种有线导向自动放线装置，安装于水平定向钻机上，水平定向钻机包括动力头总成6、短接头7和钻杆8，短接头7后端与动力头总成6的主轴固定连接并随主轴一起转动，前端连接钻杆8。放线装置包括导电环总成1、电刷总成2、绕线装置3、导向装置4和导向线5，导电环总成1固定在动力头总成6的主轴上并随主轴一起转动，电刷总成2固定在动力头总成6的本体上，不随主轴一起转动，电刷总成2的导电端与导电环总成1接触，其导线端连接控制传输端。导向装置4和绕线装置3固定连接在短接头7上并随短接头7一起转动。导向线5缠绕于绕线装置3上，其一端与导电环总成1连接，另一端穿过导向装置4，然后从后端穿进钻杆8内的中心孔中，最后从钻杆8的前端露出并与已推进到工作面的钻杆内的导向线连接，形成一根完整的紧绷的导向线。水平定向钻在打导向孔的时候，需要往地下打入许多根钻杆，在其最前端的钻头处，会放置有探棒，而探棒是通过线的电缆与地面上联系的，即导向线5。在向地面倾斜推进方向每推进一个钻杆，导向线就要剪断，然后将导向线穿进新的钻杆中，然后再接上，这种工作方式可以从图8-图10中看出来。而以往的操作方式，要通过两个分别在新增的钻杆两端进行操作，其放线是通过人工完成的，导致导向线（包括地面以下的和地面以上的）在工作时总是处于松弛状态，由于钻杆中的中心孔会有泥资料浆反流，冲击导向线，而在地面以下的钻杆中，导向线有许多个接头，这样松弛的状态，会造成导向线在接头片松开，从而导致通讯中断，其钻进工作可能要重新返工。而本装置可以使导向线（地面以下和地面以下）处于绷紧状态，其可以减小泥浆的冲击力，可以防止接头处松开。另外，本装置的放线只需要一个人进行剪断续接工作，放线工作自动进行，这样也提高了放线效率。

如图2-3所示，导电环总成1包括导电环11、绝缘环12、固定螺母13、固定螺钉14，绝缘环12位于导电环11的内侧，导电环11包括两个半圆环，两个半圆环通过固定螺母13和固定螺钉14进行连接。导向线5一端通过固定螺母13和固定螺钉14压紧在两个半圆环的连接处。

绕线装置3和导向装置4通过抱箍固定连接在短接头7上，当然，也可以采用焊接的方式固定。抱箍的形式可以是两个半圆环对接，也可以是一个圆环进行连接，本实施例是前者。

如图4-5所示，绕线装置3包括绕线盘31、侧支撑I32、连接轴33、抱箍I34，绕线盘31放置于两个侧支撑I32之间，并通过连接轴33支撑，绕线盘31可相对连接轴33转动，在连接轴上安装轴承即可实现。侧支撑I32固定焊接在抱箍I34上。

如图6-7所示，导向装置4包括两个导向轮41、两个侧支撑II42，两个导向轮41安装两个侧支撑II42之间，两个导向轮41之间存在缝隙。两个导向轮42是可转动的。缝隙用于穿过导向线5。

如图8-10所示，本发明还保护了一种根据由上述所述的一种有线导向自动放线装置的放线方法，包括如下步骤：

一、动力头总成6将与其直接连接的一根钻杆8推到最前端，然后将该钻杆8与动力头总成6脱开；

二、动力头总成6后退大于一个钻杆长度的距离，绕线装置3自动放出相同距离的导向线5，导向线5处于绷紧状态；

三、从步骤一中的钻杆的后端剪断导向线5，取来新增的钻杆8，将导向线5穿进新增的钻杆8的中心孔内并从其端头穿出，将新增的钻杆8后端与短接头7连接，将导向线5在剪断处再重新接上，然后将新增的钻杆8前端与其前面的钻杆连接。

上述放线方法，可以节省人工成本，实现自动放线功能，其更换新增的钻杆后，仍能使整根导向线（地面以下和地面以上）处于绷紧状态。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种有线导向自动放线装置，安装于水平定向钻机上，所述水平定向钻机包括动力头总成（6）、短接头（7）和钻杆（8），所述短接头（7）后端与所述动力头总成（6）的主轴固定连接并随主轴一起转动，前端连接所述钻杆（8），其特征在于：放线装置包括导电环总成（1）、电刷总成（2）、绕线装置（3）、导向装置（4）和导向线（5），所述导电环总成（1）固定在所述动力头总成（6）的主轴上并随主轴一起转动，所述电刷总成（2）固定在所述动力头总成（6）的本体上，不随主轴转动，所述电刷总成（2）的导电端与所述导电环总成（1）接触；所述导向装置（4）和所述绕线装置（3）固定连接在所述短接头（7）上并随短接头（7）一起转动；所述导向线（5）缠绕于所述绕线装置（3）上，其一端与所述导电环总成（1）连接，另一端穿过所述导向装置（4），从后端穿进所述钻杆（8）内的中心孔中，然后从所述钻杆（8）的前端露出并与已推进到工作面的钻杆内的导向线连接，形成一根完整的紧绷的导向线。

2.根据权利要求1所述的一种有线导向自动放线装置，其特征在于：所述导电环总成（1）包括导电环（11）、绝缘环（12）、固定螺母（13）、固定螺钉（14），所述绝缘环（12）位于所述导电环（11）的内侧，所述导电环（11）包括两个半圆环，两个半圆环通过所述固定螺母（13）和固定螺钉（14）进行连接。

3.根据权利要求2所述的一种有线导向自动放线装置，其特征在于：所述导向线（5）一端通过固定螺母（13）和固定螺钉（14）压紧在两个半圆环的连接处。

4.根据权利要求1所述的一种有线导向自动放线装置，其特征在于：所述绕线装置（3）和所述导向装置（4）通过抱箍固定连接在所述短接头（7）上。

5.根据权利要求4所述的一种有线导向自动放线装置，其特征在于：所述绕线装置（3）包括绕线盘（31）、侧支撑I（32）、连接轴（33）、抱箍I（34），所述绕线盘（31）放置于两个所述侧支撑I（32）之间，并通过所述连接轴（33）支撑，所述绕线盘（31）可相对所述连接轴（33）转动；所述侧支撑I（32）固定在所述抱箍I（34）上。

6.根据权利要求4所述的一种有线导向自动放线装置，其特征在于：所述导向装置（4）包括两个导向轮（41）、两个侧支撑II（42），所述导向轮（41）安装在两个所述侧支撑II（42）之间，两个所述导向轮（41）之间存在缝隙。

7.一种根据权利要求1-6中任意一项所述的有线导向自动放线装置的放线方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一 动力头总成（6）将与其直接连接的一根钻杆（8）推到最前端，然后将该钻杆（8）与动力头总成（6）脱开；

步骤二 动力头总成（6）后退大于一个钻杆长度的距离，绕线装置（3）自动放出相同距离的导向线（5），导向线（5）处于绷紧状态；

步骤三 从步骤一中的钻杆的后端剪断导向线（5），取来新增的钻杆（8），将导向线（5）穿进新增的钻杆（8）的中心孔内并从其端头穿出，将新增的钻杆（8）后端与短接头（7）连接，将导向线（5）在剪断处再重新接上，然后将新增的钻杆（8）前端与其前面的钻杆连接。

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