CN103189590B - 地下扩孔机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于地下通道的扩孔机，这些通道例如是为了安装缆线或管道而建设的，以便将多种服务分配到一个网格化的网络中。它包括一个支撑壳体，该支撑壳体具有多个整体对的间隔开的横向延伸的支撑翼，其中每对支撑翼之间都有一个纵向延伸的槽缝以便接纳一个横向延伸的切削翼，这样使得每个切削翼被捕获在对应的一对支撑翼之间。一个稳定环包括由多个径向支撑柱支撑的一个环形套管，这些支撑柱从一个中心环圈上延伸。其中，这些切削翼与该支撑壳体相接合以对抗向后的纵向移动、与这些支撑翼相接合以对抗扭转力、并与该稳定环的环形套管相接合以对抗径向移动。

Description

地下扩孔机

技术领域

本发明涉及一种用于地下通道的扩孔机，这些通道例如是为了安装缆线或管道而建设的，以便将多种服务分配到一个网格化的网络中。

背景技术

用于缆线和管道的较小的地下通道一般是通过首先用钻柱钻出一个导向孔来创建的。一旦该导向孔的近端和远端均打开，那么在该近端或远端处将一个扩孔机附接至该钻柱上。然后迫使该扩孔机在旋转的同时沿着该孔的长度前进以便将该孔扩大到所需直径；这取决于待安装的管道或缆线的尺寸。根据所需要的最终直径，可以使用尺寸逐渐增加的若干扩孔机。若干变化是有可能的，例如，可以推动该扩孔机穿过该孔（向前扩孔）或向后拉动而穿过该孔（向后扩孔）。

现在参照图1，看到一种现有的地下扩孔机10包括一个圆柱形本体12，该圆柱形本体在使用中连接到该钻柱上。该圆柱形本体具有三个横向延伸的切削翼14，这些切削翼被焊接到该圆柱形本体上或栓接在该圆柱形本体12中的多个凹陷16中。

当在例如箭头18所指示的方向上行进穿过该孔时，该扩孔机在顺时针方向（如箭头20所示，从后面看是逆时针方向）上被该钻柱旋转。这些翼片的旋转将该孔扩大。

具有通过焊接而固定的翼片的扩孔机存在的主要问题是它们不能被轻易地在现场被修复。令人满意的修复只能在装备精良的工程车间里进行。这显示了另一个困难，即，制造工艺中所需要的轴向跳动公差很难实现。随着后来的发展，具有栓接到圆柱形本体上或栓接到具有固定基准的内轴上的翼的扩孔机有望解决这些问题。然而，这种扩孔机出现的问题是：在使用中，这些螺栓22被置于高扭转荷载下并且能松脱，从而导致这些翼片14发生偏转。这种类型的偏转增大了该扩孔机的直径并使其易于束缚在孔中；这会导致该扩孔机和钻柱的损耗并且有时导致该孔的废弃。另一个问题是，该扩孔机可能不会在该孔中得到很好的稳定。这会引起振动，这种振动进一步加剧了束缚问题。

因此，被焊接或栓接至该圆柱形本体12上的这些翼片14经常使用被焊接到这些切削翼14顶端上的一个稳定环24。将这些翼片焊接到一个稳定环上具有两个作用：

将这些切削翼结合在一起，以便为这些翼片提供横向稳定性。

使扩孔机在孔中的旋转顺畅、减少振动的发生并提供稳定性。

这有效地使它们成为固定的翼并且消除了用于在现场更换这些切削翼14的工具。因此，需要将它们返回到车间以便进行修复。

发明的披露内容

本发明是一种用于地下通道的扩孔机，该扩孔机包括：

一个支撑壳体，该支撑壳体具有多个整体对的间隔开的横向延伸的支撑翼，其中每对支撑翼之间都有一个纵向延伸的槽缝以便接纳一个横向延伸的切削翼，这样使得每个切削翼被捕获在对应的一对支撑翼之间。

一个稳定环包括由多个径向支撑柱支撑的一个环形套管，这些支撑柱从一个中心环圈上延伸。

其中，这些切削翼与该支撑壳体相接合以对抗向后的纵向移动、与这些支撑翼相接合以对抗扭转力、并与该稳定环的环形套管相接合以对抗径向移动。

这些切削翼可以可释放地与其他部件相接合，以使这些翼片是在现场可更换的而无需将该扩孔机返回车间。

此外，这些切削翼可以与该稳定环的对应支撑柱相接合，以便对抗它们之间的相对转动。

一个堵塞件可以用来将该稳定环连接到该支撑壳体上并使该环形套管保持与这些切削翼相接合。

当该稳定环的中心环圈将该堵塞件连接到该支撑壳体上时，该堵塞件可以捕获该稳定环的中心环圈。

这些切削翼与该支撑壳体之间的对抗向后纵向移动的这种接合在各自情况下可以包括从该翼延伸的一个凸缘，该凸缘进入该纵向延伸的槽缝底部的一个凹陷中。

这些切削翼与这些支撑翼之间的对抗扭转力的这种接合可以依靠它们之间的紧密配合以及螺栓的使用，这些螺栓用于将这些切削翼与它们对应的支撑翼进行相互连接。为了这个目的，这些切削翼上可以存在多个螺栓孔，在该扩孔机被正确组装时这些螺栓孔与这些支撑翼上的螺栓孔对准。在一个实例中，有四个切削翼被装配到四个对应槽缝中，并且有四对支撑翼各自用两个螺栓被栓接到这些切削翼上。

这些切削翼与该稳定环的环形套管之间的对抗径向移动的这种接合可以涉及在每个切削翼后部的一个台阶，该台阶接纳该环形套管的前端。用这种方法，该环形套管覆盖在这些切削翼的一个后部凸缘上。

这些切削翼与这些支撑柱之间的接合可以涉及一方中的凸缘进入另一方中的封闭槽缝中。

可以存在四对支撑翼、四个切削翼和四个支撑柱。

该稳定环的每个支撑柱都可以被一个螺栓孔所穿透，当该扩孔机被组装时该螺栓孔与这些支撑翼上的一个螺栓孔对准，从而可以将它们栓接在一起。

这些切削翼的大小可以被确定成用于不同直径的通道，并且它们的形状可以被确定成根据要求进行向前扩孔或向后扩孔。它们一般具有适合于地形的切削刃。

附图简要说明

参照附图中的图1描述了现有技术的一个实例，其中：

图1(a)是现有技术扩孔机的一个横截面图。

图1(b)是图1(a)中的扩孔机的一个立面图

现在将参照以下附图来描述本发明的一个实例，其中：

图2(a)是该支撑壳体一个简化的立面图，该立面图仅显示了这些支撑翼中两个支撑翼的侧面。

图2(b)是该支撑壳体的一个后视图。

图3(a)是一个切削翼的侧视立面图。

图3(b)是一个切削翼的后视立面图。

图3(a)是一个切削翼的底面。

图4(a)是该稳定环及其支撑结构的一个横截面。

图4(b)是该稳定环及其支撑结构的一个后视立面图。

图5是一个扩孔机的核心的立面图。

图6(a)是组装后的扩孔机的一个简化立面图，仅显示了这些支撑翼中两个支撑翼的侧面。

图6(b)是组装后的扩孔机的后视图。

发明的最佳模式

现在参照图2，看到该地下扩孔机（组装后的扩孔机100见图6）的支撑壳体102包括环绕一个中空核心104的一个钢质圆柱形本体。在使用中，该钻柱穿过该钢质圆柱形本体并在前端处通过结构105与其连接。该支撑壳体本身包括四对整体浇铸或加工的横向延伸的钢质支撑翼106，每对支撑翼106之间都有一个开口槽缝108。每个开口槽缝108的前端都有一个凹陷110，该凹陷的大小被确定成用于接纳一个切削翼的紧密配合凸缘132（切削翼见图3）。各个支撑翼106被三个螺栓孔112、113和114穿透。在支撑壳体102的后部有用于连接到一个堵塞件上的结构109（堵塞件150见图5）。

现在参照图3，看到每个切削翼130配备有一个向下延伸的凸缘132以用于与该支撑壳体102的开口槽缝108接合。并且，每个切削翼具有两个螺栓孔134和135。沿着前导弯曲表面137安排了多个切削镶片136。并且，存在一个向后延伸的凸缘138，它被一个封闭槽缝139穿透。

现在参照图4，一个稳定环140包括由四个径向支撑柱144支撑的一个环形套管142，这些支撑柱从一个中心环圈146延伸。通过将这些零部件相互焊接，整个稳定环结构被集成为一个单件。每个支撑柱144被一个螺栓孔147穿透，并且每个支撑柱具有一个向前延伸的凸缘148，该凸缘的大小被确定成用于紧密配合到对应的切削翼130的封闭槽缝139中。

现在参照图5，中空堵塞件或轴150具有结构151，该结构被设计成与支撑壳体102后部的结构109形成螺纹接合。该堵塞件是中空的，因此钻孔液可以穿过该堵塞件并通过在后端处的结构152连接至该堵塞件。该结构152可以用于在向前扩孔时连接一个驱动钻杆或者在向后钻孔时连接一个拖拽环。平坦部158的大小被确定成用于灵活装配到稳定环140的环圈146中。

现在将参照图6对该组装后的扩孔机进行描述。在使用前，将这四个切削翼130插入这些成对的支撑翼106之间的对于槽缝108中。将这些切削翼130向下移动，直到凸缘132被完全插入该支撑壳体102上的凹陷110中。然后将这些切削翼130栓接在相邻对的支撑翼106上；其中两个螺栓分别穿过这些支撑翼106上的孔112和113以及这些切削翼130上的孔134和135。这种组装形成了该扩孔机100的前部160。

下一步是将该稳定环140安装到该扩孔机100的前部160的后端上。为此，将这些支撑柱144与这些切削翼130对准并从后端滑动进入这些槽缝108中。使该稳定环140向前移动，直到这些凸缘148进入对应切削翼130上的槽缝139中。在使用过程中，这种接合将对抗该稳定环140相对于该扩孔机由于扭转力引起的转动。并且，在这个位置中，该环形套管142的前部覆盖在从这些切削翼130后部向后延伸的凸缘138顶部的台阶上。用这种方法，该环形套管142限制了这些切削翼的后部凸缘138并对抗它们的径向移动。一旦该稳定环被正确安装，便将其通过多个螺栓而栓接到该扩孔机上，这些螺栓穿过这些支撑翼106上的孔114和这些支撑柱144上的孔147。

最后，将该堵塞件150插入该稳定环中的环圈146并连接到该支撑壳体102的中空核心上。该环圈146被该堵塞件150牢固地支撑在该支撑壳体102上。

在使用中，当在例如箭头400所指示的方向上行进穿过孔时，该扩孔机在顺时针方向（如箭头420所示，从后面看是逆时针方向）上被该钻柱旋转。这些切削翼130的旋转将该孔扩大。施加到这些切削翼130上的力被传递给这些支撑翼106、并且不被这些将切削翼130与支撑翼106彼此进行固定的螺栓所吸收。总的来说，支撑这些切削翼的金属比上述现有技术安排中的多很多。这一安排的结果是这些螺栓不受力并且不会变松。作为附加的安全措施，将多个锁紧螺母应用到这些主要螺栓上，以便将它们变松的几率最小化。

该钻柱以及扩孔机的中央核心是中空的，并且典型地，一种润滑剂‘泥浆’被抽入这个核心中以便从该扩孔机中逸出并从孔中冲走新的切屑。

装配到这些切削翼130的前导面上的这些切削镶片136在使用过程中被磨损并且需要被定期更换。为了更换这些切削翼130，将这个组装过程反向进行，并且在重组前安装新的翼。因为这些切削翼可以通过拔掉螺栓而简单地从该扩孔机上卸掉，所以它们在切削镶片被磨损时可以在现场进行更换。然后，可以将旧的切削翼送回车间以便翻新。

虽然是根据一个具体实例描述了本发明，但是技术人员将认识到，多种修改和添加是有可能的。例如，沿着这些切削翼的面向前和面向后的边缘，该扩孔机的切削表面是可反转的。

Claims (16)

1.一种用于地下通道的扩孔机，该扩孔机包括：

一个支撑壳体，该支撑壳体具有多个整体对的间隔开的横向延伸的支撑翼，其中每对支撑翼之间都有一个纵向延伸的槽缝以便接纳一个横向延伸的切削翼，这样使得每个切削翼被捕获在对应的一对支撑翼之间；

一个稳定环，该稳定环包括由多个径向支撑柱支撑的一个环形套管，而这些支撑柱从一个中心环圈上延伸；

其中，这些切削翼与该支撑壳体相接合以对抗向后的纵向移动、与这些支撑翼相接合以对抗扭转力、并且与该稳定环的环形套管相接合以对抗径向移动。

2.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，这些切削翼可释放地与其他部件相接合，以使这些翼在现场是可更换的而无需将该扩孔机返回车间。

3.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，这些切削翼与该稳定环的多个对应的支撑柱相接合以便对抗它们之间的相对转动。

4.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，一个堵塞件被用来将该稳定环连接到该支撑壳体上并使该环形套管保持与这些切削翼相接合。

5.根据权利要求4所述的扩孔机，其中，当该稳定环的中心环圈将该堵塞件连接到该支撑壳体上时，该堵塞件捕获该稳定环的中心环圈。

6.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，在这些切削翼与该支撑壳体之间的接合包括从该翼上延伸的一个凸缘，该凸缘进入该纵向延伸的槽缝底部的一个凹陷中。

7.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，在这些切削翼与支撑翼之间的接合依赖于它们之间的一种紧密配合以及使用多个螺栓来将这些切削翼与它们对应的支撑翼相互连接。

8.根据权利要求7所述的扩孔机，其中，在这些切削翼上存在多个螺栓孔，在该扩孔机被正确地组装时这些螺栓孔与这些支撑翼上的多个螺栓孔对准。

9.根据权利要求8所述的扩孔机，其中存在着装配到四个对应槽缝中的四个切削翼，并且存在着四对支撑翼，这些支撑翼各自用两个螺栓被栓接到这些切削翼上。

10.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，在这些切削翼与该稳定环的环形套管之间的接合包括在每个切削翼后部的一个台阶，该台阶接纳该环形套管的前端。

11.根据权利要求10所述的扩孔机，其中，该环形套管覆盖在这些切削翼的一个后部凸缘上。

12.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，这些切削翼与这些支撑柱之间的接合包括一方中的一个凸缘进入另一方中的一个封闭槽缝中。

13.根据权利要求1所述的扩孔机，其中存在着四对支撑翼、四个切削翼以及四个支撑柱。

14.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，该稳定环的这些支撑柱各自被一个螺栓孔所穿透，当该扩孔机被组装时该螺栓孔与这些支撑翼上的一个螺栓孔对准，这样使得它们能被栓接在一起。

15.根据权利要求1所述的扩孔机，其中，这些切削翼的大小被确定成用于不同直径的通道，并且它们的形状能够被确定成根据要求进行向前扩孔或向后扩孔。

16.根据权利要求15所述的扩孔机，其中，这些切削翼具有适合于地形的切削刃。