CN209742883U - 一种非开挖传感装置信号仓、连接装置及钻杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型的技术方案为：一种非开挖传感装置信号仓，包括如下部分：导航传感器1，用于对钻头的位置、姿态以及温度等信息进行导向和测量；密封仓2，所述导航传感器1密封于密封仓2内，所述密封仓2采用纤维布管或碳纤维管；导航信号仓3，所述密封仓2设置于导航信号仓3内，并通过支架5固定所述密封仓2两端；无线信号发射槽4，所述导航信号仓3设置有无线信号发射槽4；冷却水道7，所述导航信号仓3的内壁与所述密封仓2的外壁之间的间隙形成冷却水道7。通过上述设计，所述导航信号仓3的内壁与所述密封仓2的外壁之间的间隙作为冷却水道，与现有设计的小孔式水道相比，本实用新型的水道为环形，杜绝了水道阻塞和水量不够的隐患。

Description

一种非开挖传感装置信号仓、连接装置及钻杆

技术领域

本实用新型涉及非开挖随钻测量装置领域，具体而言，一种非开挖传感装置信号仓、连接装置及钻杆。

背景技术

随着城市基础建设的大规模发展，非开挖技术的应用越来越广泛，尤其在各种管线的铺设和地铁施工等地下工程中，为了能够保障按照预定的路线铺设和施工，在钻进地表的过程需要利用导向传感装置对钻头的位置、姿态以及温度等信息进行导向和测量。

市政工程各种管道铺设逐步从开挖填埋被非开挖施工代替，近10年来，非开挖行业发展迅猛，钻机的吨位从十几吨达到了上千吨，但是作为非开挖地下导航的关键通讯设备，即非开挖传感装置信号仓设计、制造、成本，以及性能等方面存在难以克服的技术难题。

目前的非开挖传感装置信号仓，其主要存在以下不足之处：（1）信号仓承受扭力过大时，变形后不能复原，导向传感器容易被挤压损坏；（2）导航传感器的无线信号传输效率低，有50%被信号仓所消耗，导致导航信号弱，使得钻头控向不准确或无法控向；（3）水道经常性的被阻塞，通水量不足，导致钻进困难或钻孔失败；（4）信号仓采用单个实心棒料加工，生产工艺复杂，生产效率低，浪费材料，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种非开挖传感装置信号仓、连接装置及钻杆，即，通过信号仓重新设计以及连接装置的更新设计，使得信号仓满足以下要求：（1）保护导航传感装置不被损坏；（2）最大效率地将导向传感器装置的无线信号传输出去；（3）保证钻头前端水道通畅。

本实用新型的技术方案为：一种非开挖传感装置信号仓，如图1、图2所示，包括如下部分：

导航传感器，用于对钻头的位置、姿态以及温度等信息进行导向和测量；

密封仓，所述导航传感器密封于密封仓内，所述密封仓采用纤维布管或碳纤维管；

导航信号仓，所述密封仓设置于导航信号仓内，并通过支架固定所述密封仓两端；

无线信号发射槽，所述导航信号仓设置有无线信号发射槽；

冷却水道，所述导航信号仓的内壁与所述密封仓的外壁之间的间隙形成冷却水道。

通过上述设计，所述导航信号仓的内壁与所述密封仓的外壁之间的间隙作为冷却水道，与现有设计的小孔式水道相比，本实用新型的水道为环形，且过水截面超过12平方厘米，杜绝了水道阻塞和水量不够的工程隐患，同时，根据磁芯偶极子天线靠近金属物体时，其感抗会发生变化的原理，与普通的信号仓体完全紧贴导向传感器不同，本实用新型技术方案，采用导航传感器置于导航信号仓中央的设计方案，使得导航传感器能够最大距此的远离导航信号仓（所述导航信号仓为金属物体），从而减少了导航信号仓对导航传感器所发射的无线信号的影响。

优选地，所述导航信号仓为铬锰合金材料，铬锰材料强度高，耐腐蚀，能提高信号仓的可靠性及使用寿命，同时，本实用新型采用中空铬锰管材作为加工原料，相比现有设计的实心加工，节约原料且工艺简单，降低了原材料及加工工艺成本。

优选地，所述密封仓与所述导航信号仓同轴设置，并通过支架固定所述密封仓两端，通过此设计，使得密封仓相对稳定地固定于信号仓内，在受到工程外力冲击时，可靠性更高，少量的变形不会影响其实用。

优选地，所述支架为三个定位螺丝，所述定位螺丝沿所述密封仓两端圆周方向均匀分布，通过此设计，使得密封仓实现快速准确地定位，提高同轴度，同时，防止了信号仓变形损坏传感器，且此设计能够有效降低钻进对传感器的冲击，提高了传感器的可靠性和测量数据稳定性。

优选地，所述无线信号发射槽设置六个，沿着所述导航信号仓圆周方向均匀分布，使得导航传感器无线信号向四周发射，提高发射效率。

优选地，所述无线信号发射槽长度为500mm～700mm，宽度为8mm～16mm，理论上，开槽越宽，对导航传感器无线信号的屏蔽越少，传感器的发射效率越高，但是，考虑仓体的钢结构稳定性和抗扭曲力，发射槽的宽度是受到限制的。

通过上述技术方案，本实用新型在发射槽大小、冷却水道的位置及大小、导航传感器1的稳定性方面均进行了重新设计，使得本实用新型的信号仓同时实现了以下优点：（1）保护导航传感装置不被损坏；（2）最大效率地将导向传感器装置的无线信号传输出去；（3）保证钻头前端水道通畅。

本实用新型还提供一种技术方案：一种非开挖传感装置信号仓连接装置，在上述信号仓两端设置有母螺纹扣，通过此母螺纹扣连接钻机和钻具等配套设备。

优选地，所述母螺纹扣采用石油钻杆标准锥形螺纹，有利于提高本实用新型传感装置的通用性。

本实用新型还提供一种技术方案：一种非开挖钻杆，包括钻头以及上述的非开挖传感装置信号仓连接装置。

通过上述设计，使得非开挖钻杆因信号仓的改进，在稳定性、可靠性、通用性以及使用寿命均大幅提高。

附图说明，

图1 本实用新型信号仓的截面示意图。

图2本实用新型信号仓的A-A截面示意图。

图3本实用新型发射槽宽度与无线信号发射效率、信号仓扭力关系图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

实施例1

本实用新型的技术方案为：一种非开挖传感装置信号仓，如图1、图2所示，包括如下部分：

导航传感器1，用于对钻头的位置、姿态以及温度等信息进行导向和测量；

密封仓2，所述导航传感器1密封于密封仓2内，所述密封仓2采用纤维布管或碳纤维管；

导航信号仓3，所述密封仓2设置于导航信号仓3内，并通过支架5固定所述密封仓2两端；

无线信号发射槽4，所述导航信号仓3设置有无线信号发射槽4；

冷却水道7，所述导航信号仓3的内壁与所述密封仓2的外壁之间的间隙形成冷却水道7。

通过上述设计，所述导航信号仓3的内壁与所述密封仓2的外壁之间的间隙作为冷却水道7，与现有设计的小孔式水道相比，本实用新型的水道为环形，且过水截面超过12平方厘米，杜绝了水道阻塞和水量不够的工程隐患，同时，根据磁芯偶极子天线靠近金属物体时，其感抗会发生变化的原理，与普通的信号仓体完全紧贴导向传感器不同，本实用新型技术方案，采用导航传感器1置于导航信号仓3中央的设计方案，使得导航传感器1能够最大距此的远离导航信号仓3（所述导航信号仓3为金属物体），从而减少了导航信号仓3对导航传感器1所发射的无线信号的影响。

优选地，所述无线信号发射槽4长度为500mm～700mm，宽度为8mm～16mm，理论上，开槽越宽，对导航传感器无线信号的屏蔽越少，传感器的发射效率越高，但是，考虑仓体的钢结构稳定性和抗扭曲力，发射槽的宽度是受到限制的。

通过上述技术方案，本实用新型在发射槽大小、冷却水道的位置及大小、导航传感器的稳定性方面均进行了重新设计，使得本实用新型的信号仓同时实现了以下优点：（1）保护导航传感装置不被损坏；（2）最大效率地将导向传感器装置的无线信号传输出去；（3）保证钻头前端水道通畅。

本实用新型还提供一种技术方案：一种非开挖传感装置信号仓连接装置，在上述信号仓两端设置有母螺纹扣6，通过此母螺纹扣6连接钻机和钻具等配套设备。

优选地，所述母螺纹扣6采用石油钻杆标准锥形螺纹，有利于提高本实用新型传感装置的通用性。

本实用新型还提供一种技术方案：一种非开挖钻杆，包括钻头以及上述的非开挖传感装置信号仓连接装置。

通过上述设计，使得非开挖钻杆因信号仓的改进，在稳定性、可靠性、通用性以及使用寿命均大幅提高。

实施例2

本实用新型的技术方案为：一种非开挖传感装置信号仓，如图1、图2所示，包括如下部分：

导航传感器1，用于对钻头的位置、姿态以及温度等信息进行导向和测量；

密封仓2，所述导航传感器1密封于密封仓2内，所述密封仓2采用纤维布管或碳纤维管；

导航信号仓3，所述导航信号仓3为铬锰合金材料，铬锰材料强度高，耐腐蚀，能提高信号仓的可靠性及使用寿命，同时，本实用新型采用中空铬锰管材作为加工原料，相比现有设计的实心加工，节约原料且工艺简单，降低了原材料及加工工艺成本，所述密封仓2设置于导航信号仓3内，并通过支架5固定所述密封仓2两端，所述密封仓2与所述导航信号仓3同轴设置，通过此设计，使得密封仓2相对稳定地固定于信号仓3内，在受到工程外力冲击时，可靠性更高，少量的变形不会影响其实用；

所述支架5为三个定位螺丝，所述定位螺丝沿所述密封仓两端圆周方向均匀分布，通过此设计，使得密封仓2实现快速准确地定位，提高同轴度，同时，防止了信号仓变形损坏传感器，且此设计能够有效降低钻进对传感器的冲击，提高了传感器的可靠性和测量数据稳定性；

无线信号发射槽4，所述导航信号仓2设置有无线信号发射槽4，优选地，所述无线信号发射槽4设置六个，沿着所述导航信号仓2圆周方向均匀分布，使得导航传感器1无线信号向四周发射，提高发射效率；

所述无线信号发射槽4长度为600mm，宽度为8mm～16mm，理论上，开槽越宽，对导航传感器无线信号的屏蔽越少，传感器的发射效率越高，但是，考虑仓体的钢结构稳定性和抗扭曲力，发射槽的宽度是受到限制的，如图3所示，以发射槽长度600mm为例，当发射槽宽度为8mm～16mm时，能够同时保障无线信号的发射效率及信号仓的强度；

冷却水道7，所述导航信号仓3的内壁与所述密封仓2的外壁之间的间隙形成冷却水道7；

通过上述设计，所述导航信号仓3的内壁与所述密封仓2的外壁之间的间隙作为冷却水道7，与现有设计的小孔式水道相比，本实用新型的水道为环形，且过水截面超过12平方厘米，杜绝了水道阻塞和水量不够的工程隐患，同时，根据磁芯偶极子天线靠近金属物体时，其感抗会发生变化的原理，与普通的信号仓体完全紧贴导向传感器不同，本实用新型技术方案，采用导航传感器1置于导航信号仓3中央的设计方案，使得导航传感器1能够最大距此的远离导航信号仓3（所述导航信号仓3为金属物体），从而减少了导航信号仓3对导航传感器1所发射的无线信号的影响；

通过上述技术方案，本实用新型在发射槽大小、冷却水道的位置及大小、导航传感器的稳定性方面均进行了重新设计，使得本实用新型的信号仓同时实现了以下优点：（1）保护导航传感装置不被损坏；（2）最大效率地将导向传感器装置的无线信号传输出去；（3）保证钻头前端水道通畅。

本实用新型还提供一种技术方案：一种非开挖传感装置信号仓连接装置，在上述信号仓两端设置有母螺纹扣6，通过此母螺纹扣6连接钻机和钻具等配套设备。

所述母螺纹扣6采用石油钻杆标准锥形螺纹，有利于提高本实用新型传感装置的通用性。

本实用新型还提供一种技术方案：一种非开挖钻杆，包括钻头以及上述的非开挖传感装置信号仓连接装置。

通过上述设计，使得非开挖钻杆因信号仓的改进，在稳定性、可靠性、通用性以及使用寿命均大幅提高。

Claims (9)

1.一种非开挖传感装置信号仓，其特征在于，包括如下部分：

导航传感器；

密封仓，所述导航传感器密封于密封仓内，所述密封仓采用纤维布管或碳纤维管；

导航信号仓，所述密封仓设置于导航信号仓内，并通过支架固定所述密封仓两端；

无线信号发射槽，所述导航信号仓设置有无线信号发射槽；

冷却水道，所述导航信号仓的内壁与所述密封仓的外壁之间的间隙形成冷却水道。

2.如权利要求1所述的一种非开挖传感装置信号仓，其特征在于，所述导航信号仓为铬锰合金材料。

3.如权利要求1或2所述的一种非开挖传感装置信号仓，其特征在于，所述密封仓与所述导航信号仓同轴设置，并通过支架固定所述密封仓两端。

4.如权利要求3所述的一种非开挖传感装置信号仓，其特征在于，所述支架为三个定位螺丝，所述定位螺丝沿所述密封仓两端圆周方向均匀分布。

5.如权利要求1或2所述的一种非开挖传感装置信号仓，其特征在于，所述无线信号发射槽设置六个，沿着所述导航信号仓圆周方向均匀分布。

6.如权利要求5所述的一种非开挖传感装置信号仓，其特征在于，所述无线信号发射槽长度为500mm～700mm，宽度为8mm～16mm。

7.一种非开挖传感装置信号仓连接装置，其特征在于，在任一所述权利要求1-7的信号仓两端设置有母螺纹扣。

8.如权利要求7所述的一种非开挖传感装置信号仓连接装置，其特征在于，所述母螺纹扣采用石油钻杆标准锥形螺纹。

9.一种非开挖钻杆，其特征在于，包括钻头以及权利要求7或8所述的非开挖传感装置信号仓连接装置。