[发明专利]水平定向钻机的阻塞系统

说明书

本申请书以一家美国国营的维米尔(Verrneer)制造公司的名义于2001年6月20日作为专利合作条约(PCT)国际专利申请而提出申请，指定除美国以外的所有国家。

发明领域

本发明一般涉及地下钻机，更确切地说，本发明涉及水平定向钻机装卸杆用的杆件装卸机。

发明背景

出于安全和美学的考虑，水、电、燃气、电话和有线电视等公用设施管线通常都敷设在地下。地下公用设施有时可以埋设在随后回填的沟槽内。然而，开沟耗费时间，继而会毁坏现有构筑物或道路。因此，一些可供选择的技术，如水平定向钻孔等技术越来越普及。

一种典型水平定向钻机包括一个机架，其上装有能沿机架纵轴滑动的驱动装置。驱动装置适用于使钻具组(即相互连接的杆的长度)围绕自身的纵轴旋转。驱动装置沿机架的滑动运动和钻具组的旋转共同促使钻具组纵向进入土中或从土中退出。

在一个典型水平定向钻孔程序中，水平定向钻机按与地表面成一定斜角向地面钻孔。在钻孔期间，钻孔用液可以通过钻具组汲送到钻具组端头的整个钻头(例如切割工具或钻探工具)，并可以通过钻孔返回，以清除切割料和污物。在钻头到达理想深度后，钻头随即沿一条基本上水平路径定向，以形成水平孔。在孔钻到期望的长度后，使钻头朝上，穿透地表面。然后起动拉回程序。在进行拉回程序期间，先给钻具组附装一个扩孔钻，再把钻头组通过钻孔拉回。随着钻具组被拉回，扩孔钻扩大该钻孔。通常是把公用设施管线或其他管道附装到钻具组上，这样，这些管线会随扩孔钻一起被牵引而穿过孔。

一台典型的水平定向钻机包括一个杆箱(即杆架或仓)，用来存放组成钻具组的杆(即管子或其他细长杆件)。一个杆输送装置用来在定向钻机的驱动装置和杆箱之间输送杆。在钻孔过程中，杆输送装置把杆由杆箱输送到驱动装置。在拉回程序期间，杆输送装置把杆由驱动装置送回杆箱。

美国专利No.5,607,280公开了一种适用于水平定向钻机的、采用现有技术的杆输送装置。如图1所示，杆输送装置包括一个具有5个立式竖筒41-45的杆箱24。竖筒41-45的底部是敞开的，以便构成5个单独的卸杆口41a-45a，通过这些卸杆口能够加进杆。在卸杆口41a-45a的下方装有一个选择件50。选择件50具有5个凹槽41b-45b，选择件的功能是检索(index)并将杆20送往杆箱24，或从杆箱检索或送出。例如，在钻孔程序期间，选择件50检索杆20由杆箱24移动至拾取位置，在此处，借助输送臂51逐个托起杆，并输送至钻机的旋转驱动头16。在拉回程序中，输送臂51把杆20由旋转驱动头16带回到拾取位置，选择件50指引杆由拾取位置移回至杆箱24的下方。拾取为了将杆由选择件50移回至杆箱，采用一种提升装置把杆向上推入杆箱24的竖筒51-54。

在典型的钻孔程序中，杆箱先从竖筒45开始卸杆。竖筒45卸完杆后，竖筒44卸杆。随后是竖筒43，竖筒42和竖筒41依次卸杆。在拉回程序(即杆由驱动头16被输送至杆箱24的程序)期间，竖筒按标准顺序装杆，依次从竖筒45开始，到竖筒41终止。一旦竖筒45装满杆，用人工方法将一个阻塞块或塞子插入选择件50的凹槽45b，以防多余的杆被装进竖筒45。此后，竖筒44装杆。一旦竖筒44装满杆，用人工方法将塞子或阻塞块插入选择件50的凹槽44b，以防止多余杆被装进竖筒44。然后竖筒43装杆。竖筒43装满杆后，再把阻塞块或塞子插入选择件的竖筒43b，以防止多余的杆被装进竖筒43，随后是竖筒42装杆。一旦竖筒42完全装满，用人工方法将阻塞块或塞子插入选择件50的凹槽42b，以防止多余的杆被装进竖筒42。然后竖筒41装杆。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种水平定向钻机，包括一个用来容纳多个杆的杆箱。杆箱包括数个用来存放杆的竖筒。每个竖筒都有单独的底口。进给装置位于杆箱的下方。进给装置包括数个上开口凹槽，用来接受来自竖筒的杆。所述水平定向钻机还包括一个或数个传感器，用来在预定数目的杆已装入竖筒时进行探测，进而促使阻塞机构堵塞一个或数个进给装置的凹槽。

本发明的各种优点，一部分将在下面的说明中陈述，一部分将从说明书得出，或可从实施本发明来领会。当然，无论是前面的一般说明，还是下面的详细说明都仅仅是解释性的，不是对提出权利要求的本发明的限制。

附图简述

在此包含的附图是构成说明书的一部分，图示说明本发明的若干方面，与说明一起被用来解释本发明的各项原理。附图的简要说明如下：

图1是采用现有技术的杆输送装置图；

图2是根据本发明的原理制造的水平定向钻机的立面图；