專利名稱：用于更新地下管道的打孔設(shè)備和打孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將已有管道打孔并更新的打孔設(shè)備。本發(fā)明也涉及更新地下管道的打孔方法。
當(dāng)在一根已有管道上打孔以便更新時(shí)，一般在沖擊鉆頭的前面安裝一打孔設(shè)備導(dǎo)向件。該導(dǎo)向件往往將沖擊能量傳遞到前面的管道上，這樣將其擊碎并防止導(dǎo)向件留在待打孔的管道內(nèi)。從國際申請(qǐng)公開文本W(wǎng)O95/22677中可以得知這種結(jié)構(gòu)。
根據(jù)芬蘭專利申請(qǐng)No.954309，在導(dǎo)向件和鉆頭本身之間可以沿軸向存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以避免這一問題。導(dǎo)向件軸向穿過鉆頭，并連接于打孔設(shè)備本體，然后打孔設(shè)備本體為沖擊鉆頭的沖擊力形成支承?？山柚谝延泄艿纼?nèi)的鉆桿從前面牽引和轉(zhuǎn)動(dòng)打孔設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一種芬蘭專利申請(qǐng)No.954309沒有公開的最佳方案，用以排除切屑并移動(dòng)打孔設(shè)備。為達(dá)到此一目的，將打孔設(shè)備設(shè)計(jì)成利用繞鉆桿設(shè)置的螺旋輸送器并使之與鉆桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)而向前方排除切屑。
下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的打孔設(shè)備的一部件。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的處于工作狀態(tài)的打孔設(shè)備。
圖3示出了地下打孔方法。
對(duì)于打孔設(shè)備的部件，采用了下述的表達(dá)方式打孔設(shè)備本體是包含一沖擊活塞并支承一鉆頭的部件，沖擊工具指的是安裝在其上的本體和鉆頭，鉆頭組件是指在本體的最前端完成沖擊動(dòng)作的部件。
圖1示出了打孔設(shè)備的一個(gè)部件一沖擊工具，它包括打孔設(shè)備的本體1和相對(duì)于本體1可運(yùn)動(dòng)的沖擊鉆頭組件2，其中本體1包括一工作空腔1a和一相對(duì)于工作空腔可運(yùn)動(dòng)的活塞1b。一導(dǎo)向件3從沖擊工具伸出并穿過沖擊鉆頭組件2。導(dǎo)向件3可相對(duì)于沖擊鉆頭組件2軸向運(yùn)動(dòng)，并且它與本體1一起作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)整體向進(jìn)給方向移動(dòng)，以避免將沖擊力傳遞到導(dǎo)向件3上。在導(dǎo)向件3之內(nèi)設(shè)置有用于沖擊工具所需的加壓介質(zhì)的導(dǎo)管4。導(dǎo)管4沿軸向通過鉆頭組件2，通過活塞1b并通過工作空腔1a直到位于本體1后部的分配件9。使鉆頭組件產(chǎn)生沖擊運(yùn)動(dòng)的原理是眾所周知的，因此這里不再詳細(xì)描述。
導(dǎo)向件3穿過形成在鉆頭組件2上的一個(gè)孔。鉆頭組件的環(huán)形打孔區(qū)環(huán)繞前表面上的導(dǎo)入點(diǎn)并大致垂直于進(jìn)給方向。打孔區(qū)沖擊待更新管道的端面并接受來自活塞1b的沖擊能。所示的鉆頭組件是一個(gè)部件，它也可由一外圈鉆頭和一內(nèi)部鉆頭構(gòu)成。外圈鉆頭是圓形鉆頭組件2的最外面的可更換環(huán)形件，并可用來使鉆頭組件的直徑適配待打孔的管道的直徑。
圖2所示的打孔設(shè)備包括用以沿進(jìn)給方向排除切屑的輸送裝置。待鉆開的管道用虛線表示。沖擊工具的結(jié)構(gòu)與圖1相同，不同之處是實(shí)現(xiàn)鉆頭組件沖擊運(yùn)動(dòng)的力是經(jīng)由沿離開方向的軟管11提供，所以導(dǎo)向件3不再需要導(dǎo)管。輸送裝置是剛性安裝在桿狀鉆桿段5a上的螺旋輸送器6，鉆桿段5a則安裝在導(dǎo)向件3的前面。螺旋輸送器以螺旋的方式繞在鉆桿段5a上。在固定于導(dǎo)向件前面的鉆桿5的接連的鉆桿段5a上也可設(shè)置類似的螺旋輸送器。將繞鉆桿5形成的螺旋輸送器設(shè)置成與鉆桿5一起轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆桿為螺旋輸送器和沖擊工具形成了一共同的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，所以這也帶動(dòng)鉆頭組件旋轉(zhuǎn)。在打孔位置轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭組件的優(yōu)點(diǎn)早已眾所周知。
如圖2所示，穿過鉆頭組件2的導(dǎo)向件3較短且無螺旋輸送器，但也可以繞桿狀導(dǎo)向件3設(shè)置第一螺旋輸送器。在導(dǎo)向件3和第一螺旋部分之間設(shè)有一個(gè)從鉆桿5和導(dǎo)向件3的共同中心線向外延伸的中間伸出部分7。伸出部分在鉆頭組件的前面為太大塊的切屑形成了一止擋，這些大塊的切屑在鉆頭和伸出部分之間變小，然后才能通過各伸出部分7之間的空隙進(jìn)入螺旋輸送器。作為另一種選擇，這些伸出部分也可安裝在導(dǎo)向件3上或第一螺旋部分上。所有上述部分都可以用適當(dāng)?shù)倪B接件安裝在一起，例如沿與鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向加工的螺紋連接件。
從后面進(jìn)入的軟管1通過一轉(zhuǎn)動(dòng)連接件12安裝在本體1的后端。圖2還示出了一待安裝的新管道8，該管道8從后面隨著打孔設(shè)備的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)地被推入，并且在其前端安裝有一對(duì)中套筒13，該套筒13恰可裝入繞本體1定位的保護(hù)外殼10。在管道重量較輕的情況下，可與打孔設(shè)備本身一起拉動(dòng)新管道，在這種情況下管道被安裝在打孔設(shè)備的本體1上或保護(hù)外殼10上。
朝打孔方向排出主要由舊管道構(gòu)成的且由鉆頭組件2產(chǎn)生的切屑十分有利，這是因?yàn)椴槐匾龑?dǎo)切屑通過后面的沖擊工具，而是將它們沿原封不動(dòng)的管道從它們產(chǎn)生之處向前輸送。同時(shí)，螺旋輸送器在管道(即一很長的導(dǎo)向件)內(nèi)形成一導(dǎo)向和對(duì)中結(jié)構(gòu)，用以拉動(dòng)沖擊工具。
圖3示出了打孔原理。在待打孔和更新的地下管道的兩端，先挖一起點(diǎn)豎井A和一終點(diǎn)豎井B。打孔設(shè)備的本體1位于起點(diǎn)豎井內(nèi)，在終點(diǎn)豎井內(nèi)裝有螺旋輸送器的鉆桿5的各段5a端部靠端部地連接在一起并將之沿著管道向后輸送直到其后端到達(dá)起點(diǎn)豎井A，在此將它們連接于本體1。沿著在待打孔管道內(nèi)如此形成的螺旋輸送系統(tǒng)，螺旋輸送器的寬度可以不同，靠近本體1的螺旋輸送器最好較寬。螺旋輸送器的寬度也根據(jù)管道尺寸決定。從起點(diǎn)豎井A開始，隨著打孔的推進(jìn)，同時(shí)將形成新管道的管段8a一個(gè)接一個(gè)地送到打孔設(shè)備的本體1的后面。如果需要(根據(jù)新管道的工作狀態(tài))，可以將管段8a密封在前面的管段上。相應(yīng)地，在終點(diǎn)豎井B內(nèi)將鉆桿段5a卸下。打孔設(shè)備所需的動(dòng)力(進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng))由位于終點(diǎn)豎井B內(nèi)的機(jī)器M提供，在這種情況下該機(jī)器是一臺(tái)連接于鉆桿5的牽引和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，類似于以前所知的用于推動(dòng)沖擊工具的推動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
利用鉆桿5通過已有管道從前面引入轉(zhuǎn)動(dòng)力和牽引力，這樣借助于其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并借助于與之形成一運(yùn)動(dòng)整體的螺旋輸送結(jié)構(gòu)，就可以向前輸送切屑。在圖3中，產(chǎn)生沖擊動(dòng)作所需的加壓介質(zhì)如壓縮空氣由軟管11從后面提供，這是因?yàn)楣馑璧膲嚎s機(jī)不需占用起點(diǎn)豎井A內(nèi)或豎井上方地面很大的空間。在終點(diǎn)豎井B內(nèi)采用僅僅機(jī)械地傳遞運(yùn)動(dòng)的設(shè)備可更為簡單。在起點(diǎn)豎井A內(nèi)，打孔設(shè)備后面的軟管的輸入速度可用來監(jiān)測打孔的進(jìn)度并用以決定管段8a的送入速度。這就有可能使管段的推動(dòng)速度自動(dòng)化以使它能夠跟隨打孔的進(jìn)給速度，這是因?yàn)橥苿?dòng)一較重的管段都是由機(jī)器實(shí)現(xiàn)的?？梢允孪葘④浌?1穿過單個(gè)的管段8a，這樣它就保持位于新的管道內(nèi)。作為另一種選擇，也可以通過鉆桿5沿著其內(nèi)的導(dǎo)管并沿著導(dǎo)向件3的導(dǎo)管4從前面供給介質(zhì)，如圖1所示。
如果舊的管道包含積累的物質(zhì)或樹根，當(dāng)將鉆桿5向后輸送時(shí)在鉆桿5的頂端采用一切削刀具很有效，并且可以轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿5以轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀具。然后在鉆桿的頂端到達(dá)起點(diǎn)豎井A之后可將切削刀具卸下，并將該頂端連接于沖擊工具。
本發(fā)明并不受圖中所示結(jié)構(gòu)的限制，它可以利用本領(lǐng)域已知的所有結(jié)構(gòu)。一般說，空氣用作一種加壓介質(zhì)，它也可用來進(jìn)行沖洗，本發(fā)明也可應(yīng)用于介質(zhì)是液體的場合，它可具有一獨(dú)立的返回通道，沖洗介質(zhì)也有自己的通道。待更新的地下管道可以是可被鉆開的任何管道，如污水管、供水管、供氣管或輸送物料的一般管道。
權(quán)利要求
1.一種更新地下管道的打孔設(shè)備，用以在已有管道上打孔，所述設(shè)備帶有一沖擊鉆頭組件(2)和一安裝在一結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)向件(3)，相對(duì)于所述導(dǎo)向件所述沖擊鉆頭是可動(dòng)的，并在導(dǎo)向件(3)的前面連接有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和牽引鉆桿(5)，用以從打孔設(shè)備的進(jìn)給方向通過導(dǎo)向件(3)向打孔設(shè)備提供旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其特征在于繞所述鉆頭(5)設(shè)置有一個(gè)可由鉆桿(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器(6)，用以沿已有管道從打孔位置向前輸送切屑。
2.如權(quán)利要求1所述的打孔設(shè)備，其特征在于一根用以供給產(chǎn)生打孔設(shè)備沖擊力所需介質(zhì)的軟管(11)連接于打孔設(shè)備本體(1)的后端，以便沿新管道從后面供給介質(zhì)。
3.一種更新地下管道的方法，包括用一帶有沖擊鉆頭組件的打孔設(shè)備在已有地下管道上打孔，用一個(gè)沿已有管道延伸并連接于導(dǎo)向件(3)的鉆桿(5)拉動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)打孔設(shè)備的沖擊工具，相對(duì)于所述導(dǎo)向件(3)所述鉆頭組件沿軸向是可動(dòng)的，并在沖擊工具的后面插入新的管道(8)，其特征在于用一螺旋輸送器(6)向前排出切屑，所述螺旋輸送器繞鉆桿(5)設(shè)置并由驅(qū)動(dòng)打孔設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆桿的同一轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的更新地下管道的方法，其特征在于它包括下述步驟1)將帶有螺旋輸送器(6)的鉆桿段(5a)沿著待打孔的管道長度從打孔作業(yè)的終點(diǎn)位置向后插入到起點(diǎn)位置，并將它們連接在一起形成一根連續(xù)的鉆桿(5)和一繞鉆桿的連續(xù)的輸送器，2)將鉆桿(5)的后端連接于在起點(diǎn)位置的導(dǎo)向件(3)上，3)用位于終點(diǎn)位置的轉(zhuǎn)動(dòng)和牽引裝置拉動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿，以使沖擊工具進(jìn)給并旋轉(zhuǎn)以及使連續(xù)輸送器轉(zhuǎn)動(dòng)，從而沿著待打孔的管道長度朝終點(diǎn)位置向前輸送切屑。
全文摘要
本發(fā)明涉及更新地下管道的打孔設(shè)備,用以在已有管道上打孔,所述設(shè)備帶有一沖擊鉆頭組件(2)和一安裝在一結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)向件(3),相對(duì)于所述導(dǎo)向件所述沖擊鉆頭是可動(dòng)的,并在導(dǎo)向件(3)的前面連接有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和牽引鉆桿(5),用以從打孔設(shè)備的進(jìn)給方向通過導(dǎo)向件(3)向打孔設(shè)備提供旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng),其特征在于繞所述鉆頭(5)設(shè)置有一個(gè)可由鉆桿(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器(6),用以沿已有管道從打孔位置向前輸送切屑。
文檔編號(hào)E21B3/00GK1179498SQ9711955
公開日1998年4月22日 申請(qǐng)日期1997年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月13日
發(fā)明者R·維利沙羅 申請(qǐng)人:Rd特倫茨萊斯有限公司