專利名稱：掩護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)筑水平和垂直孔洞，隧道或類似的地下設(shè)施的掩護(hù)裝置。
作為用于不需挖掘泥土而使用如打樁驅(qū)動機那樣壓實泥土來構(gòu)筑隧道或類似設(shè)施的一種掩護(hù)裝置，已公開的這類裝置之一包括一個圓柱形掩護(hù)體，一根由掩護(hù)體繞自身軸可轉(zhuǎn)動地支承并帶有一個偏心部的曲軸，一個位于掩護(hù)體前面并由曲軸以偏心部分可轉(zhuǎn)動地支承的轉(zhuǎn)動體，轉(zhuǎn)動體具有一大致上為圓錐形或截頭圓錐形的外表面，以及一用于使曲軸繞掩護(hù)體軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)(日本專利公開No.59-192193)。
這種本身已公知的掩護(hù)裝置由位于啟動軸或類似裝置上的管推動裝置推進(jìn)，而曲軸由驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動體根據(jù)曲軸的回轉(zhuǎn)而繞曲軸的旋轉(zhuǎn)軸作回轉(zhuǎn)運動(公轉(zhuǎn))，并繞曲軸的偏心部分作旋轉(zhuǎn)運動(自轉(zhuǎn))，通過繞曲軸的偏心部分的轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)動體的外圓周表面與泥土接觸。因而，這種本身已知的掩護(hù)裝置在以轉(zhuǎn)動體的外表面壓實泥土的同時在泥土中形成孔洞，如隧道。
在這種掩護(hù)裝置中，由于轉(zhuǎn)動體對泥土的壓實作用而使得反作用力沿掩護(hù)體或?qū)⒁纬傻目锥吹膹较蜃饔糜谄渖?。作用在掩護(hù)體上的反作用力將掩護(hù)體推靠在泥土上從而在掩護(hù)體前進(jìn)時，在掩護(hù)體和泥土之間產(chǎn)生一摩擦力。這種摩擦力的強度對使掩護(hù)體前進(jìn)所需推力影響很大。
然而，由于在上述已知掩護(hù)裝置中只用了一個轉(zhuǎn)動體，作用在掩護(hù)體上的反作用力與作用在轉(zhuǎn)動體上的一樣。其結(jié)果，掩護(hù)體和泥土之間的摩擦力較大，因而需要一大的推力來使掩護(hù)體前進(jìn)。此外，上述反作用力象一個彎曲力矩那樣作用在掩護(hù)體上，從而使掩護(hù)裝置的前進(jìn)方向不穩(wěn)定。
作為其它的不需挖掘泥土而僅對其壓實來構(gòu)筑隧道或類似設(shè)施的裝置之一，美國專利No.3，926，267公開了一種裝置，它包括一驅(qū)動機構(gòu)，一由驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動的曲軸，以及多個位于驅(qū)動機構(gòu)前面并可轉(zhuǎn)動地由曲軸支承的轉(zhuǎn)子。驅(qū)動機構(gòu)上設(shè)有一殼體和多個從殼體上伸出的凸出部以與由轉(zhuǎn)動體的回轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)運動形成的孔洞的內(nèi)表面接觸。
在這種已知的裝置中，驅(qū)動機構(gòu)殼體的外徑小于所要形成的孔的內(nèi)徑。由于這個原因，在形成孔洞的過程中，圍繞殼體的孔洞由圍繞孔洞而壓實的泥土保持，并且轉(zhuǎn)動體的回轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)所引起的轉(zhuǎn)動反作用力通過凸出部被傳到泥土中。
然而，在殼體外徑小于所要形成的孔的內(nèi)徑的裝置中，殼體不與圍繞孔洞的泥土接觸。因此，孔洞徑向反作用力引起的摩擦力不會引起任何問題。
然而，在外徑小于要形成的孔洞的內(nèi)徑的裝置中，由于殼體不具有防止孔洞周圍的泥土坍塌的作用，不能防止孔洞周圍的泥土坍塌。因而，上述裝置在實際上不可行。
本發(fā)明的一個目的是提供一掩護(hù)裝置，它在壓實泥土的時候通過使沿徑向作用在掩護(hù)體上的反作用力最小并減小由反作用力引起的泥土和掩護(hù)體之間的摩擦力來穩(wěn)定掩護(hù)裝置前進(jìn)方向。
本發(fā)明的掩護(hù)裝置包括一圓柱形掩護(hù)體;一由掩護(hù)體繞掩護(hù)體軸可轉(zhuǎn)動地支承的曲軸;在掩護(hù)體前部沿掩護(hù)體軸的方向連續(xù)設(shè)置并由曲軸可轉(zhuǎn)動地支承的多個轉(zhuǎn)動體;以及一使曲軸繞掩護(hù)體軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)，其中轉(zhuǎn)動體相互連接并限定出一大致為圓錐形或截頭圓錐形的外表面，并且毗連的轉(zhuǎn)動體相對于掩護(hù)體的軸相互沿不同的方向偏心。
掩護(hù)裝置由管推進(jìn)機構(gòu)或類似機構(gòu)推進(jìn)，而曲軸由驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動。每一轉(zhuǎn)動體根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動繞曲軸轉(zhuǎn)動軸作回轉(zhuǎn)運動(公轉(zhuǎn))，并且繞軸的偏心部分的軸作旋轉(zhuǎn)運動(自轉(zhuǎn))，通過回轉(zhuǎn)可使外圓周表面與泥土接觸。因而，掩護(hù)裝置通過其轉(zhuǎn)動體的外表面壓實泥土前進(jìn)而在泥土中形成例如隧道的孔洞。
當(dāng)泥土被壓實時，在每一轉(zhuǎn)動體上產(chǎn)生一沿掩護(hù)體的徑向的反作用力。然而，由于毗連的轉(zhuǎn)動體相對于掩護(hù)體的軸相互沿不同的方向偏心，每個轉(zhuǎn)動體的反作用力的方向不同。由于產(chǎn)生于每一轉(zhuǎn)動體上的反作用力相互抵消，因而作用于掩護(hù)體上的反作用力變小。結(jié)果，由于作用于掩護(hù)體上的反作用力而引起的泥土和掩護(hù)體之間的摩擦力變小，進(jìn)而使所需的使掩護(hù)體前進(jìn)的推力變小。此外，由于相應(yīng)的反作用力的減小，作用于掩護(hù)體上的彎曲力矩減小，掩護(hù)裝置的前進(jìn)方向變得穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，由于使用了多個轉(zhuǎn)動體并且毗連轉(zhuǎn)動體相對于掩護(hù)體的軸相互沿不同方向偏心，當(dāng)壓實泥土?xí)r產(chǎn)生于每一轉(zhuǎn)動體的反作用力相互抵消。結(jié)果，由于沿徑向作用于掩護(hù)體的反作用力變小，而使反作用力引起的泥土和掩護(hù)體之間的摩擦力變小，并且作用在掩護(hù)體上的彎曲力矩變小。這樣，裝置的前進(jìn)方向變得穩(wěn)定。
最好掩護(hù)體上設(shè)一圓柱形部分和位于圓柱形部分前端的壁部，該壁部將圓柱形部分的內(nèi)部與掩護(hù)體的前部區(qū)域分開，并且曲軸可轉(zhuǎn)動地由壁部支承。因此，可防止泥砂進(jìn)入掩護(hù)體中。
最好使毗連轉(zhuǎn)動體相對于掩護(hù)體的軸相互沿相反的方向偏心。由于反作用力減小的量變大，作用在掩護(hù)體上的反作用力以及由此在掩護(hù)體和泥土之間產(chǎn)生的摩擦力變小。
曲軸上可設(shè)有多個在前部區(qū)域相互毗連并分別支承轉(zhuǎn)動體的偏心部。偏心部沿曲軸的軸向連續(xù)形成，毗連的偏心部相對于掩護(hù)體的軸相互沿不同的方向偏心。
最好還包括一圍繞曲軸連續(xù)延伸的機械密封，它相對于毗連的轉(zhuǎn)動體而設(shè)置，并用作毗連轉(zhuǎn)動體之間的密封，以及另一個相對于掩護(hù)體和靠近掩護(hù)體的轉(zhuǎn)動體設(shè)置并圍繞曲軸連續(xù)延伸的機械密封，它用作掩護(hù)體和靠近掩護(hù)體的轉(zhuǎn)動體之間的密封。
因而，盡管毗連的掩護(hù)體、轉(zhuǎn)動體和靠近掩護(hù)體的轉(zhuǎn)動體沿掩護(hù)體的徑向相對移動，可防止泥沙通過毗連的轉(zhuǎn)動體以及掩護(hù)體和靠近掩護(hù)體的轉(zhuǎn)動體之間的間隙進(jìn)入轉(zhuǎn)動體和曲軸之間的間隙。
最好在位于掩護(hù)裝置的前端的轉(zhuǎn)動體的前端安裝一切割部，該部根據(jù)轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動而繞轉(zhuǎn)動體的軸挖掘泥沙。由于對圍繞掩護(hù)體軸的泥土進(jìn)行挖掘，掩護(hù)體的直線運動的能力得到改善，與當(dāng)不對圍繞掩護(hù)體的軸的泥土挖掘時相比，所需推力變小。
最好圓柱形部分有一其上帶有壁部的第一圓柱形部分和通過多個千斤頂與第一圓柱形部分相連的第二圓柱形部分，千斤頂繞軸線相隔一下距離安裝。因而，由于采用了多個相對于掩護(hù)體的軸相互沿不同的方向偏心的轉(zhuǎn)動體，可容易地校正掩護(hù)裝置的前進(jìn)方向。
本發(fā)明的上述和其它的目的和特征通過下面參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述將變得更加明顯，附圖中

圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的掩護(hù)裝置的截面圖;
圖2為圖1所示掩護(hù)裝置的部分放大的截面圖;
圖3為反作用力的示意圖;
圖4為從圖3左側(cè)看的透視圖及另一個顯示反作用力的示意圖。
參見圖1和圖2，一掩護(hù)裝置10包括一具有一軸12的圓柱形掩護(hù)體14，一由掩護(hù)體14支承并可繞軸12轉(zhuǎn)動的曲軸16，多個沿軸12方向連續(xù)設(shè)置于掩護(hù)體14前部區(qū)域并由曲軸16可轉(zhuǎn)動地支承的轉(zhuǎn)動體18和20，以及一使曲軸16繞軸12轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)22。
掩護(hù)體1上設(shè)有一第一圓柱形部分24，一部分安裝在第一圓柱形部分24后端的第二圓柱形部分26，一安裝在第一圓柱形部分2的前端并將掩護(hù)體14的內(nèi)部與掩護(hù)體14的前部區(qū)域分開的壁部28以及多個環(huán)繞軸線12相隔一定間距設(shè)置并用來使第一和第二圓柱形部分24和26相互連接的液壓千斤頂30。
正如公知的那樣，可通過使至少一個千斤頂30伸出或縮回預(yù)定的最來調(diào)整圓柱形部分26相對于第一圓柱形部分24的方向。由此校正掩護(hù)裝置10的前進(jìn)方向。
曲軸16有一主軸部32和多個連續(xù)接在主軸部32一端的偏心部34和36，主軸部32由多個軸承40支承在形成于壁部28上的凸出部38上，從而偏心部34和36從壁部28向前伸出。轉(zhuǎn)動體18和20分別由多個軸承42和44支承于偏心部34和36上。轉(zhuǎn)動體18和20的外表面相互連接并形成近似圓錐或截頭圓錐形。
在所示實施例中，提供了兩個轉(zhuǎn)動體18和20，且在曲軸16上設(shè)有兩個偏心部34和36。因此，在所示實施例中，轉(zhuǎn)動體18和20相對于軸線12在相反的方向上的偏心距離為e1和e2。當(dāng)然，也可使用三個或更多個轉(zhuǎn)動體。
安裝軸承40、42和44的空間中充有潤滑油。為保護(hù)潤滑油中不進(jìn)泥沙，在壁部28和轉(zhuǎn)動體18以及毗鄰的轉(zhuǎn)動體18和20之間分別設(shè)有機械密封52和54。此外，在驅(qū)動機構(gòu)22和凸出部38之間還設(shè)有一密封件(圖中未示)。
機械密封52包括一安裝在形成于轉(zhuǎn)動體18后表面的凹部中并圍繞曲軸16延伸的墊圈56和多個給墊圈施加壓力使其靠壓在壁部28前表面上的壓縮螺旋彈簧58。每個彈簧58設(shè)置于圍繞軸12等角距形成于轉(zhuǎn)動體18上的凹槽中。當(dāng)然，也可將墊圈56和彈簧58設(shè)在壁部28上，從而將墊圈56在靠地轉(zhuǎn)動體18的后表面上。
機械密封54包括一安裝在形成于轉(zhuǎn)動體18前表面的凹部中并圍繞曲軸16延伸的墊圈60和多個給墊圈施加壓力使其靠壓在轉(zhuǎn)動體20后表面上的壓縮螺旋彈簧62。每個彈簧62設(shè)置于圍繞軸12等角距形成于轉(zhuǎn)動體18上的凹槽中。當(dāng)然，也可將墊圈60和彈簧62設(shè)在轉(zhuǎn)動體20上，以使墊圈60壓靠在轉(zhuǎn)動體18的前表面上。
此外，在位于掩護(hù)裝置尖端的轉(zhuǎn)動體20的前端設(shè)一用于根據(jù)轉(zhuǎn)動體20繞軸12的轉(zhuǎn)動來挖掘泥沙的切割部64。
由于所示實施例是作為一種用于管推進(jìn)方法中的掩護(hù)裝置，掩護(hù)裝置10通過連接在掩護(hù)體14后部的一個或多個管子66而接受一來自管推進(jìn)機構(gòu)或類似機構(gòu)的推力而與管66一起推進(jìn)。然而，掩護(hù)裝置的前移可由設(shè)置于管66之間安裝在掩護(hù)體14的尖端和后部的多個千斤頂來完成。
當(dāng)掩護(hù)裝置10接受推力時，曲軸16由轉(zhuǎn)動機構(gòu)22帶動而轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動體18和20根據(jù)曲軸16的轉(zhuǎn)動分別繞軸12作回轉(zhuǎn)運動(公轉(zhuǎn))，并繞曲軸16的偏心部分34和36的軸線作旋轉(zhuǎn)運動(自轉(zhuǎn))，從而使其外圓周表面與泥土接觸。其結(jié)果，掩護(hù)裝置10在地下形成孔(例如地道)并用轉(zhuǎn)動體18和20的外表面將泥土壓實。
當(dāng)?shù)孛姹粔簩崟r，在轉(zhuǎn)動體18和20上產(chǎn)生一沿掩護(hù)體14徑向的反作用力。當(dāng)反作用力被傳到掩護(hù)體14時，掩護(hù)體134被緊緊壓靠的泥土上。因此，在掩護(hù)體14和泥土之間產(chǎn)生一大的摩擦力，其結(jié)果需要一大的推力來使掩護(hù)體14前進(jìn)。
由于掩護(hù)裝置10中毗連的轉(zhuǎn)動體18和20沿相互相反的方向相對于軸12偏心，因而作用在轉(zhuǎn)動體18上的反作用力的方向與作用在轉(zhuǎn)動體20上的反作用力的方向相反。因此，作用在轉(zhuǎn)動體18和20上的反作用力相互抵消，因而，作用在掩護(hù)體14上的反作用力變小。其結(jié)果，由反作用力引起的泥上和掩護(hù)體之間的摩擦力變小，因而使掩護(hù)體前進(jìn)所需的推力變小。
如果產(chǎn)生在轉(zhuǎn)動體上的反作用力方向相互相同，則反作用力在掩護(hù)體上形成一彎曲力矩。當(dāng)在掩護(hù)體作用有這樣的彎曲力矩時，掩護(hù)裝置的前進(jìn)方向變得不穩(wěn)定。尤其在圖中所示實施例中，當(dāng)采用一種利用千斤頂30來校正第一圓柱形部分24相對第二圓柱形部分26的方向，從而校正掩護(hù)體的前進(jìn)方向的裝置時，掩護(hù)裝置10的前進(jìn)方向由于作用在掩護(hù)體上的彎曲力矩而變得不穩(wěn)定。其結(jié)果，必須經(jīng)常進(jìn)行方向校正，校正方向的操作變得復(fù)雜，并且方向控制變得不穩(wěn)定。
然而，在掩護(hù)裝置10中，由于產(chǎn)生于轉(zhuǎn)動體18和20上的反作用力方向相互抵消，轉(zhuǎn)動體18和20的反作用力相互減小，因此，作用在掩護(hù)體14上的反作用力產(chǎn)生的彎曲力矩變小。其結(jié)果，掩護(hù)裝置10的前進(jìn)方向變得穩(wěn)定。此外，盡管將裝置10特別設(shè)計成可控制的方向，掩護(hù)裝置10的前進(jìn)方向被穩(wěn)定，方向校正的頻率降低，方向校正的操作變得容易并且方向控制變得穩(wěn)定。
在如圖3和4所示的實施例中，轉(zhuǎn)動體18的反作用力F18被分解成一作用在掩護(hù)體14上的反作用力F14和另一作用在轉(zhuǎn)動體20上的反作用力F20。作用在掩護(hù)體14上的反作用力F14與當(dāng)轉(zhuǎn)動體18和20相對于掩護(hù)體的軸沿相同方向偏心時作用在掩護(hù)體上的反作用力相比顯著減小。也就是說，在所示實施例中，作用在掩護(hù)體14上的反作用力由下式給出F14＝F18-F20然而，當(dāng)轉(zhuǎn)動體18和20相對于掩護(hù)體軸沿相同方向偏心時，反作用力由下式給出F14＝F18+F20反作用力F14與反作用力F20的比率由掩護(hù)體14的受壓面積與轉(zhuǎn)動體20的受壓面積的比率確定。作用在掩護(hù)體14上的反作用力F14可通過增加使用的轉(zhuǎn)動體的數(shù)量來減小。當(dāng)使用三個或更多個轉(zhuǎn)動體時，可使轉(zhuǎn)動體的偏心方向繞軸12以相等的角間距設(shè)置。不然的話，可使毗連的轉(zhuǎn)動體的偏心方向相對于軸12沿相反方向設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一掩護(hù)裝置，包括一圓柱形掩護(hù)體；一由所述掩護(hù)體繞所述掩護(hù)體的軸可轉(zhuǎn)動地支承的曲軸；在所述掩護(hù)體前部沿所述軸的方向連續(xù)設(shè)置并由所述曲軸可轉(zhuǎn)動地支承的多個轉(zhuǎn)動體；以及一使所述曲軸繞所述軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)；其中，所述轉(zhuǎn)動體相互連接并限定出一大致上為圓錐形或截頭圓錐形的外表面；并且毗連的轉(zhuǎn)動體相對于所述掩護(hù)體相互沿不同的方向偏心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的掩護(hù)裝置，其特征在于，所述掩護(hù)體包括一圓柱形部分和一位于所述圓柱形部分前端的壁部，該壁部將所述圓柱形部分的內(nèi)部與掩護(hù)體的前部區(qū)域分開，并且所述曲軸由所述壁部可轉(zhuǎn)動地支承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的掩護(hù)裝置，其特征在于，毗連的轉(zhuǎn)動體相對于掩護(hù)體的軸沿相互相反的方向偏心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的掩護(hù)裝置，其特征在于，所述曲軸有多個位于所述前部區(qū)域中的沿所述軸的方向連續(xù)形成并用于分別支承所述轉(zhuǎn)動體的偏心部，并且所述毗連的偏心部相對于掩護(hù)體軸相互沿不同的方向偏心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的掩護(hù)裝置，還包括一圍繞所述曲軸連續(xù)延伸的機械密封，該密封相對于所述毗連轉(zhuǎn)動體設(shè)置并用作毗連轉(zhuǎn)動體之間的密封;和另一圍繞所述曲軸連續(xù)延伸的機械密封，相對于所述掩護(hù)體和靠近掩護(hù)體的轉(zhuǎn)動體設(shè)置并用作掩護(hù)體和靠近掩護(hù)體設(shè)置的轉(zhuǎn)動體之間的密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的掩護(hù)裝置，其特征在于，所述位于掩護(hù)裝置前端的轉(zhuǎn)動體有一位于所述轉(zhuǎn)動體前端并用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動繞軸挖掘泥沙的切割部。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的掩護(hù)裝置，其特征在于，所述圓柱形部分有一設(shè)有一所述壁部的第一圓柱形部分和與所述第一圓柱形部分后部相連的第二圓柱形部分，所述第一和第二圓柱形部分由多個繞所述軸間隔設(shè)置的千斤頂相互連接。
全文摘要
一掩護(hù)裝置包括一圓柱形掩護(hù)體、一由掩護(hù)體繞掩護(hù)體的軸可轉(zhuǎn)動地支承的曲軸，在掩護(hù)體前部沿軸向連續(xù)設(shè)置的多個轉(zhuǎn)動體以及使曲軸繞軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)，其中轉(zhuǎn)動體相互連續(xù)地限定出一大致上為圓錐形或截頭圓錐形的外表面，毗連的轉(zhuǎn)動體相對于掩護(hù)體的軸相互沿不同的方向偏心。
文檔編號E21B7/20GK1079530SQ93106688
公開日1993年12月15日 申請日期1993年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月5日
發(fā)明者明坂登始夫 申請人:株式會社伊薩基開發(fā)工機