非开挖导向仪.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410032021.8

申请日:

2004.03.27

公开号:

CN1563904A

公开日:

2005.01.12

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权全部无效IPC(主分类):G01D 21/02授权公告日:20071205无效宣告决定日:20110719无效宣告决定号:16923|||专利权的转移IPC(主分类):G01D 21/02变更事项:专利权人变更前权利人:赵晶变更后权利人:北京凯迪思电路板有限公司变更事项:地址变更前权利人:310012 浙江省杭州市文二西路369号南都德加公寓西区6-2-501室变更后权利人:102600 北京市大兴区黄村镇东磁各庄北京凯迪思电路板有限公司登记生效日:20101231|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

G01D21/02; E21F17/00

主分类号:

G01D21/02; E21F17/00

申请人:

赵晶;

发明人:

赵晶

地址:

310012浙江省杭州市文二西路369号南都德加公寓西区6-2-501室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种非开挖导向仪,一种由探测导向发射探头、跟踪接收导向器、钻机同步显示器构成的非开挖导向仪,可以将地下钻头工况姿态通过低频无线电波准确无误地发送给地面,经显示屏将导向钻头的面向角、俯仰角、深度、温度、电池剩余能量等参数全部直观动态地显示出来,同时经电脑接口将检波出的串行信号送入PC机形象地显示出地下钻头实时状态。达到可以在地表不开挖沟槽的条件下,铺设、更换各种电信、电力、石油、煤气、自来水、排污等地下管线的目的。本发明不仅具有国外同类产品的全部性能,而且性能优良、工作时间长、精度可靠性高、成本低廉、能够确稳定地工作。

权利要求书

1.一种非开挖导向仪,其特征是:它由探测导向发射探头、跟踪接收导
向器、和钻机同步显示器三部分构成。
2.根据权利要求1所述的非开挖导向仪,其特征是:可以测量钻头倾角
(以水平面为基准-50度-+50度)、面向角(以钻头轴芯为基准0度-360
度)、工作温度、电池剩余能量的探测导向发射探头置于地下导向钻头的内部,
用来监测钻头所处的工况姿态,把导向钻头的面向角、倾角、温度、电池剩余
能量等重要信息参数通过低频无线电波准确无误地发送给地面跟踪接收导向
器,跟踪接收导向器跟踪于地下探测导向发射探头位于其垂直位置地面,用
来接收地下探测导向发射探头发来的地下导向钻头的无线电信号,通过显示
屏将导向钻头的面向角、倾角、温度、电池剩余能量等参数全部直观动态地
显示出来,同时将全部信息通过高频无线电波转发给钻机同步显示器,钻机
同步显示器位于钻机驾驶舱内,用来接收跟踪接收导向器发来的无线电信号,
通过显示屏将地下导向钻头的面向角、倾角、深度、温度、电池剩余能量等
参数全部直观动态地显示出来,同时经电脑通讯接口将检波出的串行信号送
入PC机形象地显示出地下钻头实时状态。

说明书

非开挖导向仪

技术领域

本发明涉及一种非开挖导向仪。尤其是涉及一种具有不破坏环境、不影
响交通、铺管精度高、施工安全性好、周期短、成本低,并可广泛用于市政、
电信、电力、石油、天然气、煤气、自来水、热力、排污等一些无法实施开
挖作业的地区,在地表不挖槽的情况下,铺设地下管线工程的非开挖水平钻进
孔内随钻高精度非开挖导向仪。

背景技术

目前在我国大部分地区的市政、电信、电力、石油、天然气、煤气、自
来水、热力、排污等的地下铺设管线工程仍采用人工或机械设备进行开放挖
槽埋管埋线方法作业,普遍存在着环境污染严重、施工安全性差、铺管精度
低、交通堵塞频繁、费工费时作业成本大大提高,很不经济。因此,国际上
少数发达国家已开发使用非开挖铺管技术,即在地表不开放挖槽的情况下,利
用水平钻进孔内随钻检测及地面跟踪指挥地下钻头钻进方向的导向系统铺设
地下管线。这项技术除了美、英、日等少数发达国家开始使用外,其他国家包
括我国还处于开发的空白。从国外的一些公司的产品来看,其导向的精度,深
度和功能虽然能满足某些工程的作业要求。但是,从技术角度分析,这些导向
系统在功能上还不够全面,还不适合我国的国情。在性能和可靠性上还不够完
善,同时其价格也极其昂贵。不利于在我国大量推广使用。

非开挖铺管技术是指利用各种岩土钻掘的设备和技术手段,在地表不开
挖沟槽的条件下,铺设、更换各种地下管线的施工技术。它与传统的挖槽铺
管的施工方法相比,具有不影响交通、环保、施工时间短、成本低、应用广
泛等许多特点。非开挖施工法中应用较广的为水平导向钻进法,它可根据预
先设计好的铺管线路驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入,并用非开挖导向
仪导向,引导地下钻头进行定向钻进来实施非开挖铺设地下管线的目的。在非
开挖导向钻进中,关键技术是应用高精度非开挖导向仪对钻孔轨迹进行控制。
而高精度非开挖导向仪又是整个钻进机械设备的核心。所以解决非开挖导向
仪系统的技术问题对我国大量推广使用现代非开挖铺管技术将带来深远的意
义。

由于非开挖导向仪及时地将地下钻头所处的工况姿态实时、动态、形象
地显示出来,让地面操作人员根据所按收的信号参数实时掌握钻孔轨迹,并
指挥钻机驾驶员及时修正和更改当前的操作对轨迹实时控制;所以保证了钻
头按照设计的路线轨迹完成非开挖施工,达到精确定向的目的。同时将各种
数据保存起来。

由于非开挖导向仪必须面对各类岩土地层对不同频谱电磁波穿透能力的
阻碍,各种复杂的电磁干扰。因此对非开挖导向仪的发明设计要求很高。在
设计时必须考虑高精度、抗温漂、抗干扰、抗震动,发射功率大、耗能低、
接收灵敏度高、动态显示性能好,并选择具有地层穿透力强、衰减小的发射频
率及在体积外型方面小型化。

发明内容

综上所述,为了解决上述非开挖导向设计过程中的一系列技术问题。本
发明提供一种具有探测导向精度高、温度漂移小、抗干扰、抗震动能力强,
发射功率大、地层穿透力强、衰减小、耗能低、接收灵敏度高、动态显示性
能好、体积小的非开挖导向仪。该非开挖导向仪不仅具有国外同类产品的全
部性能,而且性能优良、可靠性高,稳定性好,成本低廉,并完全适合我国的
国情,再加上市场价格极其低廉,利于在我国大量推广使用。可广泛用于市
政、电信、电力、石油、天然气、煤气、自来水、热力、排污等一些无法实
施开挖作业的地区铺设管线的建设工程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:它由探测导向发射探头、
跟踪接收导向器、和钻机同步显示器三部分构成。它包括可以测量钻头倾角
(以水平面为基准-50度-+50度)、面向角(以钻头轴芯为基准0度-360度)、
工作温度、电池剩余能量的探测导向发射探头置于地下导向钻头的内部,用
来监测钻头所处的工况姿态,把导向钻头的面向角、倾角、温度、电池剩余能
量等重要信息参数通过低频无线电波准确无误地发送给地面跟踪接收导向
器,跟踪接收导向器跟踪于地下探测导向发射探头位于其垂直位置地面,用
来接收地下探测导向发射探头发来的地下导向钻头的无线电信号,通过显示
屏将导向钻头的面向角、倾角、温度、电池剩余能量等参数全部直观动态地
显示出来,同时将全部信息通过高频无线电波转发给钻机同步显示器,钻机
同步显示器位于钻机驾驶舱内,用来接收跟踪接收导向器发来的无线电信号,
通过显示屏将地下导向钻头的面向角、倾角、深度、温度、电池剩余能量等
参数全部直观动态地显示出来,同时经电脑通讯接口将检波出的串行信号送
入PC机形象地显示出地下钻头实时状态。

由于本发明采用上述技术方案,不仅具有国外同类产品的全部性能,而
且性能优良、工作时间长、可靠性高、稳定性好、成本低廉、能够精确稳定
地工作,并完全适合我国的国情,再加上市场价格极其低廉,利于在我国大
量推广使用,达到了广泛用于市政、电信、电力、石油、天然气、煤气、自
来水、热力、排污等一些无法实施开挖作业的地区铺设管线工程的目的。

本发明的有益效果是:

1.由于采用了地下探测导向发射探头、地面跟踪接收导向器和钻机同步
显示器组成的非开挖导向仪系统,所以在地表不开挖沟槽的条件下,
达到了铺设、更换各种地下管线施工的目的,它与传统的挖槽铺管的
施工方法相比,具有不影响交通、环保、施工时间短、显著提高了综
合性能。

2.本发明导向精度高、温度漂移小、抗干扰、抗震动能力强,发射功率
大、地层穿透力强、衰减小、耗能低、接收灵敏度高、动态显示性能
好、体积小。

附图说明

图一是本发明的电原理框图。

图中:1探测导向发射探头、2跟踪接收导向器、3钻机同步显示器。

具体实施方式

在图一中,非开挖导向仪主要由探测导向发射探头(1)、跟踪接收导向
器(2)、和钻机同步显示器(3)三部分构成。

参照图一,可以测量钻头倾角(以水平面为基准-50度-+50度)、面向
角(以钻头轴芯为基准0度-360度)、工作温度、电池剩余能量的探测导向
发射探头(1)置于地下导向钻头的内部,用来监测钻头所处的工况姿态参数,
把导向钻头的面向角、俯仰角、温度、电池剩余能量等重要信息参数通过低
频无线电波准确无误地发送给地面跟踪接收导向器(2),跟踪接收导向器(2)
跟踪于地下探测导向发射探头(1)位于其垂直位置地面,用来接收地下探测
导向发射探头(1)发来的地下导向钻头的无线电信号,通过显示屏将导向钻
头的面向角、俯仰角、温度、电池剩余能量等参数全部直观动态地显示出来,
同时将全部信息通过高频无线电波转发给钻机同步显示器(3),钻机同步显
示器(3)位于钻机驾驶舱内,用来接收跟踪接收导向器(2)发来的无线电
信号,通过显示屏将地下导向钻头的面向角、俯仰角、深度、温度、电池剩
余能量等参数全部直观动态地显示出来,同时经电脑通讯接口将检波出的串
行信号送入PC机形象地显示出地下钻头实时状态。

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一种非开挖导向仪,一种由探测导向发射探头、跟踪接收导向器、钻机同步显示器构成的非开挖导向仪,可以将地下钻头工况姿态通过低频无线电波准确无误地发送给地面,经显示屏将导向钻头的面向角、俯仰角、深度、温度、电池剩余能量等参数全部直观动态地显示出来,同时经电脑接口将检波出的串行信号送入PC机形象地显示出地下钻头实时状态。达到可以在地表不开挖沟槽的条件下,铺设、更换各种电信、电力、石油、煤气、自来水、排污等。

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