非开挖传感装置和钻杆的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]本实用新型实施例是这样实现的:
[0006]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。
[0007]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。
[0008]进一步地，所述水力发电机为涡轮发电机。
[0009]祸轮发电机(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。
[0010]进一步地，所述水力发电机为水轮发电机。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]进一步地，所述可充电电池为锂电池。
[0019]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。
[0020]进一步地，所述可充电电池为镍氢电池。
[0021 ]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。
[0022]另一方面，本实用新型实施例还提供了一种非开挖钻杆，包括钻头、杆身以及上述任一所述的非开挖传感装置，所述钻头的一端设有多个第一出水孔，所述钻头的另一端与所述杆身的一端连接，所述钻头包括第一腔体和与所述第一出水孔数量相同的输水通道，所述杆身包括用于导流的空心的管腔，每个所述输水通道分别与所述管腔、一个所述第一出水孔导通，所述可充电电池、所述导向传感装置均位于所述第一腔体内，所述钻头靠近所述杆身的一端设有凹槽，所述水力发电机位于所述钻头靠近杆身的一端的所述凹槽内，所述水力发电机包括叶轮和转子轴，所述叶轮套设于所述电机的转子轴外。
[0023]进一步地，所述钻头的远离所述第一出水孔的一端设有凹槽，所述凹槽内设有螺纹，所述钻杆的一端设有与所述凹槽内的螺纹相匹配的螺纹，所述钻头与所述钻杆螺纹连接。
[0024]将钻头与钻杆螺纹连接，在当水力发电机或者导向传感装置损坏时，方便施工人员将钻头与杆身拆卸，将里面的元器件拿出进行检修。
[0025]相对现有技术，本实用新型实施例具有以下有益效果:本实用新型实施例提供的一种非开挖传感装置和钻杆，该非开挖传感装置和钻杆具有以下特性:1、避免了将电池使用完后丢弃对环境造成巨大的二次污染，本实用新型实施例巧妙地利用将冷却水的动能转化为电能为可充电电池充电，使得可充电电池可循环使用，不仅节能而且环保。2、对于任何复杂的工程，不会因非开挖传感装置的电能耗完，导致工作无法进行，需要钻杆回抽重新安装电池，本实用新型实施例无需进行电池更换，具有一定地高效性。3、对于很多工程，较少的观测点就可以保证整个系统监测，由于本实用新型实施例提供的非开挖传感装置电池的续航能力很强，一杆可以在任何地质条件下，在钻机扭力允许的范围内打出最长的长度，大大节省成本。
[0026]为使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0027]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型实施例的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型实施例的范围，而是仅仅表示本实用新型实施例的选定实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型实施例保护的范围。
[0028]图1为本实用新型实施例一提供的一种非开挖传感装置的原理示意图；
[0029]图2为本实用新型实施例一提供的涡轮发电机的结构示意图；
[0030]图3为本实用新型实施例一提供的涡轮发电机的俯视图；
[0031 ]图4为本实用新型实施例一提供的涡轮发电机的左视图；
[0032]图5为本实用新型实施例二提供的一种非开挖传感装置的原理示意图；
[0033]图6为本实用新型实施例三提供的一种非开挖传感钻杆的外观示意图；
[0034]图7为本实用新型实施例三提供的一种非开挖传感钻杆的结构示意图。
[0035]其中，附图标记与部件名称之间的对应关系如下:导向传感装置101，涡轮发电机102，水轮发电机103，稳压电路104，充电保护电路105，可充电电池106，钻头107，杆身108，第一出水孔109，输水通道110。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型实施例的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型实施例的范围，而是仅仅表示本实用新型实施例的选定实施例。基于本实用新型实施例的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型实施例保护的范围。
[0037]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，非开挖技术是指在钻进的过程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。现在对地下层的岩石较多的地质条件施工时，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。
[0038]有鉴于此，发明人经过长期观察和研究发现，提供了一种非开挖传感装置和钻杆，该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，水力发电机、可充电电池以及导向传感装置依次电连接。该非开挖传感装置和钻杆具有节能环保、效率高、节省成本的特点。
[0039]下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型实施例做进一步的详细描述。
[0040]参阅图1，本实用新型实施例提供了一种非开挖传感装置，包括导向传感装置101、可充电电池106以及水力发电机，水力发电机、可充电电池106以及导向传感装置101依次电连接。
[0041]如图2、图3、图4所示，所述水力发电机选用涡轮发电机102，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