[实用新型]非开挖传感装置和钻杆

说明书

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，涉及一 种非开挖传感装置和钻杆。

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。

现在对具有较多岩石的地质条件的地下层施工时，钻进的速度 很慢，往往一杆需要三至五天，甚至十几天，普通非开挖传感装置 的电池续航能力一般最长为24小时，不能满足实际操作需求。在复 杂的地质条件下(如岩石，沙土，胶土等)，由于钻进的速度非常缓 慢，同样的工程长度可能需要数天甚至几个星期才能完成，这就需 要非开挖传感装置有足够的续航时间，现有技术无法解决该问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种非开挖传感装置和钻 杆，以改善上述的问题。

本实用新型实施例是这样实现的：

一种非开挖传感装置，包括导向传感装置、可充电电池以及水 力发电机，所述水力发电机、所述可充电电池以及所述导向传感装 置依次电连接。

本实用新型实施例提供的一种非开挖传感装置，使用时，将非 开挖传感装置的导向传感装置和可充电电池放入非开挖钻杆的钻头 的腔体内，将钻头靠近杆身的一端设置凹槽，涡轮发电机位于钻头 靠近杆身的一端的凹槽内。由于在施工时，需要利用杆身的管腔内 的冷却液对钻头进行冷却，当冷却液通过管腔内的水力发电机时， 水力发电机即利用冷却液的动能发电，并且将电能输出到可充电电 池存储。

进一步地，所述水力发电机为涡轮发电机。

涡轮发电机(Turbineengine，或常简称为Turbine)是一种利用 旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的 一种。涡轮发电机包括涡轮机，涡轮机可利用流体冲击叶轮转动而 产生动能，并将动能转化为电能，为可充电电池充电。

进一步地，所述水力发电机为水轮发电机。

水轮发电机是指以水轮机为原动力将水能转化为电能的发电 机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带 动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。

进一步地，所述非开挖传感装置还包括稳压电路，所述水力发 电机、所述稳压电路、所述可充电电池以及所述导向传感装置依次 电连接。

稳压电路可保证当电压、负载、环境温度、电路参数等发生变 化时仍能保持输出电压恒定的电路，避免了可充电电池为导向传感 装置提供的电能不稳定而出现测量数据不标准情况。

进一步地，所述非开挖传感装置还包括充电保护电路，所述水 力发电机、所述稳压电路、所述充电保护电路、所述可充电电池以 及所述导向传感装置依次电连接。

考虑到在单位时间内水流为水力发电机提供的动能过大时，水 力发电机产生的电流和电压也较大，可能会超过导向传感装置的一 些元器件的额定工作电压和额定工作电流，导致导向传感装置被损 坏。当超过导向传感装置的一些元器件的额定工作电压和额定工作 电流时，充电保护电路自动断开，可保护导向传感装置不被损坏。

进一步地，所述导向传感装置包括控制器、温度传感器、地磁 敏感器、加速度传感器以及无线通信单元，所述控制器分别与所述 温度传感器、所述地磁敏感器、加速度传感器以及所述无线通信单 元电连接，所述可充电电池与所述控制器电连接。

温度传感器用于测量钻头的温度，加速度传感器用于测量钻头 静止前的重力加速度的空间分量，进而获得钻头倾角和工具面倾角， 既而获得钻头的位移数据，地磁敏感器用于检测钻头的指向和地磁 极方向的夹角来获得方位的基准，既而获得钻头的运动方向，上述 的数据信息均通过控制器处理后，通过无线通信单元发送到地面的 导向仪显示。

进一步地，所述可充电电池为锂电池。

锂电池具有使用寿命长、能量高、重量轻、高低温适应性强、 绿色环保等特点，实用性强。

进一步地，所述可充电电池为镍氢电池。

镍氢电池是由氢离子和金属镍合成，电量储备量可比镍镉电池 多30％，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染， 具有一定的环保性。