專利名稱：管破裂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用被稱為管破裂裝置來更換地下管。特別的，本發(fā)明涉及一種通過在原位使管破裂或劈裂、同時將更換管拉到基本上相同的位置來更換地下管的改進(jìn)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
管破裂技術(shù)是用于更換諸如下水管、水和天然氣管的地下管、而不必挖條溝來移去舊管和定位新管的已知的技術(shù)。在管破裂時，破裂頭或掘進(jìn)器被推或拉過舊管來使舊管破裂或劈裂，通常同時將更換管饋送到位。更換管通常是柔性的，并且優(yōu)選為高密度聚乙烯(HDPE)。起初，大多數(shù)管破裂裝置使用絞盤、滑輪、和其他相對較大的部件來提供必要的力量。為了適當(dāng)?shù)囟ㄎ贿@樣的設(shè)備，設(shè)備通常還需要在被更換的管部段的兩端有相當(dāng)大的挖掘。后來隨著設(shè)計的進(jìn)步，產(chǎn)生了更小、更輕質(zhì)的設(shè)備，美國專利號6，305，880中表示和描述了一個示例。在被更換的管段的兩端處需要較小的挖掘，該設(shè)備可以手動安置以進(jìn)行使用。這開啟了將管破裂技術(shù)用于較小的應(yīng)用場合，比如更換住宅側(cè)向下水管和水管線之路。不過，較小應(yīng)用場合中的管破裂裝置仍然相當(dāng)大，重和復(fù)雜。因此，操作這樣的設(shè)備體力上是困難的，材料和制造的成本相當(dāng)大。同時，由于在拉動過程中需要大的拉力，常使用高壓液壓裝置，進(jìn)一步增加了制造成本。因此，需要這樣一種管破裂裝置，它成本低、復(fù)雜度小、易于操作和設(shè)立并能以較低壓力的液壓裝置來操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的裝置可滿足前述需要。使用以新穎組合作用的若干特征，以提供相對輕質(zhì)和低成本的穩(wěn)固裝置，該裝置易于使用，并且能夠以相對較低的液壓壓力操作。特別是，本發(fā)明的裝置包括一對液壓缸，每個液壓缸具有從缸的相對兩端突出的缸桿。液壓缸彼此基本平行地安裝，以基本垂直于反作用板地延伸，缸桿的相鄰的突出端部分別被固定在反作用板內(nèi)的匹配凹槽內(nèi)。在它們的相對端部處，缸桿被類似地固定，每個缸桿被固定在牽拉橋內(nèi)的對應(yīng)匹配凹槽內(nèi)。牽拉橋配備了纜索夾持器，其在牽拉行沖程期間固定纜索，并且允許纜索在返回行沖程期間滑過纜索夾持器。反作用板帶有一個形成有位于其內(nèi)的寬槽，在牽拉過程中纜索通過寬槽，并且在設(shè)置過程中纜索可以側(cè)向通過寬槽。液壓缸關(guān)于寬槽不對稱地安置，以使它們之間的側(cè)向距離最大。還設(shè)有橫跨反作用板上的槽的保持橋，該保持橋可移去地固定于反作用板。保持橋支承與纜索對準(zhǔn)的第二纜索夾持器，以在返回行程期間保持纜索在位。在牽拉過程結(jié)束時，保持橋可被移去，以使掘進(jìn)器拉過反作用板上的槽遠(yuǎn)到足以使更換管露出。這就消除了需要進(jìn)一步開挖來使更換管露出。


圖1是本發(fā)明的裝置的立體圖，其示出在位的牽拉纜索，但沒有示出保持橋。圖1A是本發(fā)明的裝置的一部分的剖視圖。圖2是本發(fā)明的裝置的立體圖，其示出在位的牽拉纜索和保持橋。圖3到5是本發(fā)明的裝置的分解圖，其示出出現(xiàn)掘進(jìn)器和通過阻力板內(nèi)的槽的順序。
具體實施例方式參見圖1和2，描述了本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選形式。反作用板10，也稱為阻力板，較佳是18到24英寸寬，大致相同尺寸的高度，且一到兩英寸厚。反作用板10優(yōu)選是鋼或類似材料。反作用板被定位在被更換的管段一端的一個凹坑內(nèi)，以抵靠凹坑的壁，管段通常從凹坑的壁出現(xiàn)。木材或同等材料可如期望地安置在反作用板和凹坑壁之間，以分配負(fù)載。在任何情況下，反作用板如將描述那樣支承裝置的其它部件。如圖所示，為便于操作和減少重量，反作用板可具有未編號的開口。反作用板10也提供另一個開口或槽21以允許牽拉纜索19通過反作用板。因為槽21貫通反作用板10的一側(cè)，反作用板可以放置在位，而不必將纜索19穿過槽21。槽21也有足夠的寬度，以允許破裂頭，也稱為掘進(jìn)器(mole)，被拉入甚至穿過反作用板。為提供拉動纜索的力，一對液壓缸11和12以基本上彼此平行的關(guān)系安裝在反作用板上。液壓缸優(yōu)選是通常具有5000psi或更小的最大設(shè)計壓力的所謂的低壓缸。每個液壓缸分別有從液壓缸的一端突出的缸桿Ilb和12b。圖1和2中不可見但表不在圖1A中的是下面描述的安裝桿，該安裝桿與缸桿軸向?qū)?zhǔn)地從每個缸伸出。為將液壓缸安裝在反作用板，板上形成凹槽來與每個安裝桿的近端配合和接納該近端。這表示在圖1A中，其中安裝桿12d被焊接到安裝在液壓缸端部上面的杯形物12e。螺紋軸向開口設(shè)置在活塞桿Ilb和12b和安裝桿12d的端部內(nèi)以用螺栓將端部在凹槽12f內(nèi)固定在位。墊圈Ila和12a也可以用來幫助將液壓缸11和12固定至反作用板。如圖1A描述了連接到反作用板的安裝桿Ilb的剖視圖。應(yīng)理解，安裝桿和缸桿在所有端部處的連接基本上如在此描述的那樣進(jìn)行。缸桿的在反作用板遠(yuǎn)側(cè)的端部固定于牽拉橋13。該牽拉橋13最好是鋼或類似材料的，且設(shè)計成將液壓缸11和12產(chǎn)生的力傳遞到纜索19。與反作用板的情況一樣，牽拉橋13提供一對凹槽，以與缸桿Ilb和12b之一的端部匹配并接納該端部。也與反作用板的情況一樣，通過螺栓Ilc使缸桿固定在位，該螺栓通過牽拉橋13延伸到桿上的軸向螺紋開口內(nèi)。為了夾緊纜索的目的，牽拉橋設(shè)有夾持器14。夾緊器14可以是用于在牽拉行程期間牢固地夾緊纜索19并在返回行程期間釋放纜索的任何合適的設(shè)計。用于此目的的機(jī)構(gòu)可以是主動的或被動的，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的。美國專利6，305，880展示和描述了這種機(jī)構(gòu)的一個例子。在這里舉例說明的實施例中，舉例說明的夾持器包括與蓋板17 —起保持在位的一對細(xì)長卡盤指狀物(chuck finger)或夾頭15。該指狀物上面向內(nèi)的齒由彈簧加載器16彈性偏置，以便纜索在牽拉行程被固定，但在牽拉橋沿相反的方向移動時的返回循環(huán)過程中釋放纜索。在圖中示出所述實施例的液壓連接。在牽拉行程期間，借助供給軟管23將壓力供給到液壓缸、液壓缸11和12的內(nèi)部活塞(未示出)，以移動活塞，并且因此使?fàn)坷瓨螂x開反作用板10。這樣將纜索及因此掘進(jìn)器拉過舊管，從而使舊管破裂和/或劈裂，并將新管拉到位。還設(shè)有以25表示的壓力指示器。為了將牽拉橋和液壓缸返回到起動下一個牽拉行程的位置，設(shè)有供給軟管27。在牽拉行程結(jié)束時，壓力借助供給軟管23釋放，并且借助供給軟管27增大。設(shè)有連接器28和29以連接到泵或類似的液壓源。作為替代，返回行程可以由彈簧機(jī)構(gòu)或類似機(jī)構(gòu)完成。在優(yōu)選實施例中還設(shè)有未在圖1中示出的保持橋33。如圖所示,保持橋由底板34構(gòu)成，該底板可移除地螺栓連接到阻力板10，以使保持橋33跨過槽21。保持橋33也包括纜索導(dǎo)向塊35，該纜索導(dǎo)向塊從底板延伸，并且形成有兩個角板37。纜索導(dǎo)向塊有位于其內(nèi)的中央纜索導(dǎo)向槽，該中央纜索導(dǎo)向槽具有向外傾斜的端部，以協(xié)助保持纜索對準(zhǔn)，如眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)。纜索保持夾緊組件39被支撐在導(dǎo)向槽內(nèi)。與夾緊組件14的情況一樣，夾緊組件39可呈在返回行程期間、即當(dāng)夾持器14已經(jīng)釋放了纜索并且牽拉橋13正返回到另一個牽拉行程的位置時將纜索保持在位的任何合適的設(shè)計。需要注意的是在這一點上，牽拉橋13和保持橋33的形狀和位置較佳對稱地形成。這樣，兩個橋的方向可以顛倒，以適應(yīng)使用者的選擇。另外，由于保持橋可以從組件完全移去，掘進(jìn)器可以從管開口完全撤出并進(jìn)入該組件。這便于掘進(jìn)器脫開，并消除了進(jìn)一步挖掘以接近新管的端部的需要。一旦掘進(jìn)器被拉過舊管，而更換管在舊管后面被拉到位，就需要抽取出掘進(jìn)器并接近更換管以完成管連接。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，頻繁需要從掘進(jìn)器斷開纜索，從挖掘坑移動牽拉裝置和掘進(jìn)器，并在挖掘坑內(nèi)進(jìn)一步挖掘來使更換管的端部露出。由于本發(fā)明的裝置，這些步驟變得不需要了。在牽拉結(jié)束時的順序圖示在圖3到5中。掘進(jìn)器41在圖3中恰好示出為被拉出舊管(沒有示出)并拉到本發(fā)明的裝置內(nèi)。應(yīng)理解，該裝置定位于被更換的管段的端部所在的挖掘坑內(nèi)。掘進(jìn)器可以是管更換行業(yè)中已知的任何結(jié)構(gòu)，只要它的大小允許將它拉過反作用板10的槽21。通常，掘進(jìn)器具有用于使舊管破裂或擴(kuò)張的截錐形表面43，并可具有切開刀片(slitter blade) 46以進(jìn)一步協(xié)助破裂或劈裂處理，如本領(lǐng)域中已知的那樣。連接器法蘭45連接到未示出的牽引纜索。螺紋連接件或等同物47從掘進(jìn)器后面延伸，以連接到也未示出的更換管。在圖4中，將掘進(jìn)器進(jìn)一步拉入裝置。應(yīng)注意的是，在這些最后的順序期間移除保持橋，以允許掘進(jìn)器進(jìn)入裝置。在圖5所示的最終位置，掘進(jìn)器完全從舊管抽出并且進(jìn)入裝置。因而更換管的端部露出，以便于接近，并且裝置和掘進(jìn)器可容易地從坑移出。由前述裝置得到各種優(yōu)勢。因為牽拉橋和阻力板直接連接到活塞缸桿，以最小的重量獲得相當(dāng)大的剛度。通過使用可移除的保持橋，通過將其安裝到阻力板并與夾持組件內(nèi)的可打開的纜索通道結(jié)合，掘進(jìn)器可完全被拉入裝置，從而簡化了牽拉過程結(jié)束時的程序。液壓缸的非對稱間隔使可用的液壓缸空間最大化。這使得能夠使用更大的活塞表面面積的液壓缸，這樣以較低壓力的液壓裝置就可以獲得足夠的牽引力。最后，使用對稱的橋使得橋位置能被“顛倒”，這為操作者添加了多用性和方便。本發(fā)明的各種變化通過前述和所附的附圖對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是清楚的，這些改變意在落入所附的權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于更換地下管的裝置，所述裝置包括用于抵靠壁定位的阻力板、牽拉橋和一對液壓缸，纜索穿過所述壁突出，所述牽拉橋具有適于與所述纜索循環(huán)配合和釋放的纜索夾緊組件，所述一對液壓缸基本互相平行地從所述反作用板延伸，每個液壓缸具有軸向?qū)?zhǔn)并從兩端伸出的缸桿和安裝桿，所述阻力板和所述牽拉橋具有形成于其內(nèi)的凹槽，所述凹槽與所述液壓缸的對應(yīng)端部匹配，并連接桿以使所述液壓缸相對于彼此固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述缸桿通過軸向?qū)?zhǔn)的螺栓固定在所述牽拉橋的所述凹槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述安裝桿通過軸向?qū)?zhǔn)的螺栓固定在所述反作用板的所述凹槽內(nèi)。
4.一種用于更換地下管的裝置，所述裝置包括用于抵靠壁定位的阻力板、一對液壓缸以及牽拉橋，纜索穿過所述壁突出，所述纜索的另一端被連接到掘進(jìn)器，所述阻力板具有位于其內(nèi)的槽，所述槽的尺寸足以允許所述掘進(jìn)器通過所述槽，所述一對液壓缸基本上彼此平行地并基本上垂直于所述反作用板延伸，所述液壓缸以相對于所述槽為非對稱的關(guān)系定位在所述槽的相對兩側(cè)，所述牽拉橋在液壓缸的與所述反作用板的相對端部處固定于所述液壓缸，所述牽拉橋具有位于其上的纜索夾持組件，所述纜索夾持組件適于循環(huán)地夾緊和釋放所述纜索。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，還包括可釋放地安裝到所述阻力板并跨越所述槽的保持橋，所述保持橋具有用于循環(huán)地夾緊和釋放纜索的纜索夾持組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，所述保持橋和所述牽拉橋在構(gòu)造和安裝上基本對稱，因而，它們均能關(guān)于至夾持組件的通路相反定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，每個液壓缸具有從相對的兩端伸出的缸桿和安裝桿，所述阻力板和所述牽拉橋具有位于其內(nèi)的凹槽，所述凹槽與所述安裝桿和所述缸桿的突出端部軸向?qū)?zhǔn)。
全文摘要
描述了一種用于更換埋地管的裝置，包括阻力板，從該阻力板彼此大致平行地垂直伸出一對液壓缸。液壓缸借助牽拉橋循環(huán)操作，牽拉橋有纜索夾持器，以向牽拉掘進(jìn)器的纜索提供一系列的牽拉行程。掘進(jìn)器拉動位于其后的更換管通過已被掘進(jìn)器破裂、劈裂、漲裂的舊管。阻力板設(shè)有槽，并且液壓缸被定位成允許掘進(jìn)器基本完全牽拉入裝置。保持橋可釋放地安裝，從而橫跨反作用板上的槽，以在牽拉橋的返回行程期間定位用于保持纜索的第二纜索夾持器。保持橋在牽拉操作結(jié)束時可以被移去，以容納掘進(jìn)器。描述了一種穩(wěn)固、輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
文檔編號F16L55/18GK103221730SQ201180031024
公開日2013年7月24日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者羅伯特·沃德·卡特爾, 羅伯特·M·j·丁 申請人:羅伯特·沃德·卡特爾, 羅伯特·M·j·丁