CN109681226B - 非开挖顶管钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非开挖顶管钻机，包括刀盘、移动钻头座、固定钻头座和外壳，刀盘、移动钻头座、固定钻头座和外壳同轴线，刀盘可旋转的设置在移动钻头座一端，刀盘可绕移动钻头座中心轴旋转，移动钻头座另一端与固定钻头座一端连接，固定钻头座另一端与外壳连接，刀盘包括支撑架、取芯钻头、中心刀盘和中间铣刀，取芯钻头前端设置有取芯铣刀，取芯钻头设置在支撑架上，中心刀盘设置在取芯钻头中心，中间铣刀设置在支撑架上，中间铣刀围绕中心刀盘设置，中间铣刀设置在取芯钻头内部，本钻机的刀盘承载力较小，刀盘不易磨损，钻孔效率更高。且体形较小，可适应复杂多变的地形环境，从而降低钻孔成本。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔技术，具体涉及一种非开挖顶管钻机。
背景技术
目前，在进行地下管道的铺设时，通常是先将埋设管道的沟槽挖好，然后将管道铺设在沟槽内，然后用土将沟槽填平，这种施工方式施工量大，铺设管道效率低。为了减少施工量，提高施工效率，人们开始采用盾构掘进方式进行施工，在施工时，通过盾构机前部的切削装置加工出铺设管道所需要的孔洞，将所要铺设的管道推靠在盾构机的后部，通过位于管道后部的顶管机将管道顶入盾构机所加工的孔洞中，从而完成管道的铺设。现在所使用的盾构机或钻机一般是包括圆筒形的壳体，壳体前部设置有切削装置，切削装置包括圆形的刀盘，在刀盘上固定连接有若干把切削刀，切削刀位于同一径向平面内，在切削过程中，切削刀受力大，切削刀容易磨损，切削效率低，从而降低了管道铺设的效率。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种非开挖顶管钻机，本钻机的刀盘承载力较小，刀盘不易磨损，钻孔效率更高。且体形较小，可适应复杂多变的地形环境，从而降低钻孔成本。
针本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：本发明提供的一种非开挖顶管钻机，包括刀盘、移动钻头座、固定钻头座和外壳，所述刀盘、移动钻头座、固定钻头座和外壳同轴线，所述刀盘可旋转的设置在移动钻头座一端，所述刀盘可绕移动钻头座中心轴旋转，所述移动钻头座另一端与固定钻头座一端连接，所述固定钻头座另一端与外壳连接，所述刀盘包括支撑架、取芯钻头、中心刀盘和中间铣刀，所述取芯钻头前端设置有取芯铣刀，所述支撑架设置在取芯钻头内部，所述取芯钻头可旋转的设置在移动钻头座上，所述中心刀盘设置在取芯钻头中心，所述中间铣刀设置在支撑架上，所述中间铣刀围绕中心刀盘设置，所述中间铣刀设置在取芯钻头内部，所述外壳内部设置有电机，所述电机上设置有齿轮泵，所述齿轮泵通过多路阀进行供油，所述支撑架上还设置有用于驱动中心刀盘转动的中心刀马达，所述支撑架上还设置有用于驱动中间铣刀转动的中间铣刀马达。
进一步所述固定钻头座上设置有用于驱动刀盘向前移动的顶升油缸，所述顶升油缸缸体端固定设置在固定钻头座上，活塞端固定设置在移动钻头座上，所述移动钻头座和固定钻头座间还设置有导向柱，所述导向柱和顶升油缸平行设置。
进一步，所述导向柱和顶升油缸均设置有若干个。
进一步，还设置有纠偏油缸，所述纠偏油缸两端分别与外壳和钻头固定钻头座铰接，所述纠偏油缸包括用于纠正左右方向的左右纠偏油缸和纠正上下方向的上下纠偏油缸。
进一步，所述支撑架上还设置有用于清扫泥土的收纳器，所述收纳器设置在中间铣刀两侧，所述收纳器靠近取芯钻头内壁，所述支撑架上还设置有用于驱动收纳器的双轴马达。
进一步，所述移动钻头座内还设置有气管和污泥吸管，所述气管设置在移动钻头座上方的内壁上，所述污泥吸管设置在移动钻头座下方的内壁上，所述气管的出口靠近刀盘，所述气管的另一端连接有鼓风机，所述污泥吸管的入口靠近刀盘，所述污泥吸管的另一端连接有离心式风机。
进一步，所述外壳内壁上还设置有张紧器。
进一步，所述移动钻头座内设置有用于驱动刀盘转动的刀盘马达，所述刀盘马达与刀盘间通过涡轮蜗杆传动。
进一步，所述取芯铣刀和中间铣刀在同一平面上，所述中心刀盘相对于取芯铣刀轴向伸出量为5～15厘米。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：本发明提供的一种非开挖顶管钻机，包括刀盘、移动钻头座、固定钻头座和外壳，所述刀盘、移动钻头座、固定钻头座和外壳同轴线，所述刀盘可旋转的设置在移动钻头座一端，所述刀盘可绕移动钻头座中心轴旋转，所述移动钻头座另一端与固定钻头座一端连接，所述固定钻头座另一端与外壳连接，所述刀盘包括支撑架、取芯钻头、中心刀盘和中间铣刀，所述取芯钻头前端设置有取芯铣刀，所述支撑架设置在取芯钻头内部，所述取芯钻头可旋转的设置在移动钻头座上，所述中心刀盘设置在取芯钻头中心，所述中间铣刀设置在支撑架上，所述中间铣刀围绕中心刀盘设置，所述中间铣刀设置在取芯钻头内部，所述外壳内部设置有电机，所述电机上设置有齿轮泵，所述齿轮泵通过多路阀进行供油，所述支撑架上还设置有用于驱动中心刀盘的中心刀马达，所述支撑架上还设置有用于驱动中间铣刀的中间铣刀马达。本钻机的每一个铣刀都有动力使得刀盘承载力较小，刀盘不易磨损，钻孔效率更高。且体形较小，可适应复杂多变的地形环境，从而降低钻孔成本。同时，本钻机使用风机吸走泥沙，使得钻机内的工作条件较好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的立体结构图
图2为本发明的侧视图
图3为图2在D-D位置的剖视图；
图4为图3在E-E位置的剖视图。
附图标记：
1-刀盘；2-移动钻头座；3-固定钻头座；4-外壳；
11-支撑架；12-取芯钻头；13-中心刀盘；14-中间铣刀；15-刀盘马达；
31-顶升油缸；32-导向柱；33-纠偏油缸；41-电机；42-齿轮泵；43-张紧器；
111-收纳器；112-双轴马达；121-取芯铣刀；131-中心刀马达；141-中间铣刀马达；331-左右纠偏油缸；332-上下纠偏油缸。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语‘上’，‘下’，‘左’，‘右’等指示方位或位置关系均为本申请的钻机工作状态下，面向刀盘前端时的方位。
请参阅图1-4，本发明提供的一种非开挖顶管钻机，包括刀盘1、移动钻头座2、固定钻头座3和外壳4，所述刀盘1、移动钻头座2、固定钻头座3和外壳4同轴线，所述刀盘1可旋转的设置在移动钻头座2一端，所述刀盘1可绕移动钻头座2中心轴旋转，所述移动钻头座2另一端与固定钻头座3一端连接，所述固定钻头座3另一端与外壳4连接，所述刀盘1包括支撑架11、取芯钻头12、中心刀盘13和中间铣刀14，所述取芯钻头12前端设置有取芯铣刀121，所述支撑架11设置在取芯钻头12内部，所述取芯钻头12可旋转的设置在移动钻头座2上，所述中心刀盘13设置在取芯钻头12中心，所述中间铣刀14设置在支撑架11上，所述中间铣刀14围绕中心刀盘13设置，所述中间铣刀14设置在取芯钻头12内部，所述外壳4内部设置有电机41，所述电机41上设置有齿轮泵42，所述齿轮泵42通过多路阀进行供油，所述支撑架11上还设置有用于驱动中心刀盘13转动的中心刀马达131，所述支撑架11上还设置有用于驱动中间铣刀14转动的中间铣刀马达141。工作时启动中心马达实现中心刀盘13转动钻孔定位；接着启动刀盘马达15再通过蜗杆带动前部整体刀盘1转动，取芯铣刀121工作，铣去周边泥土，同时中间铣刀马达141带动中间铣刀14旋转，铣去中间部位的泥土。优选地，设置多组中间铣刀14，且多个中间铣刀14错位设置，即在周向上以取芯钻头的圆心圆周阵列设置，同时在径向上等距设置在不同半径的圆上，使中间铣刀14能完全完成整个面的切削。本钻机每一个铣刀都有动力，承载力较小，刀盘1不易磨损。钻孔效率更高。且体形较小，可适应复杂多变的地形环境，从而降低钻孔成本。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述固定钻头座3上设置有用于驱动刀盘1向前移动的顶升油缸31，所述顶升油缸31缸体端固定设置在固定钻头座3上，活塞端固定设置在移动钻头座2上，所述移动钻头座2和固定钻头座3间还设置有导向柱32，所述导向柱32和顶升油缸31平行设置。所述导向柱32采取柱体和柱管，柱体滑动套和在柱管内，顶升油缸31伸出设导向柱32同步伸长，顶升油缸31缩回时导向柱32同步缩短，在钻孔过程中通过顶升油缸31给刀盘1一个向前的作用力，同时使中心刀盘13、取芯钻头12和中间铣刀14同时转动达到钻孔的目的。整个钻架的移动与现有的盾构机移动方式相同。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述导向柱32和顶升油缸31均设置有若干个。设置多组导向柱32用于提高移动钻头座2与固定钻头座3间的同轴度，设置多组顶升油缸31提升其顶升作用力，提高钻机的掘进速度。优选地，顶升油缸31和导向柱32分别以固定钻头座3的轴线圆周阵列在固定钻头座3上。
作为对上述技术方案的进一步改进，还设置有纠偏油缸33，所述纠偏油缸33两端分别与外壳4和钻头固定钻头座3铰接，所述纠偏油缸33包括用于纠正左右方向的左右纠偏油缸331和纠正上下方向的上下纠偏油缸332。设置纠偏油缸33用于防止钻孔转偏。左右纠偏油缸331分别设置在在工作状态时的左右方向，上下纠偏油缸332分别设置在工作状态时的上下方向。在钻机转偏时进行纠偏校正。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述支撑架11上还设置有用于清扫泥土的收纳器111，所述收纳器111设置在中间铣刀14两侧，所述收纳器111靠近取芯钻头12内壁，所述支撑架11上还设置有用于驱动收纳器111的双轴马达112。在双轴马达112的两端分别设置一个收纳器111对中间铣刀14切削下的泥沙进行清扫。优选地，在每一个中间铣刀14两侧均设置收纳器111，提高清扫效率和使其清扫得更彻底，降低钻机内的泥沙。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述移动钻头座2内还设置有气管和污泥吸管，所述气管设置在移动钻头座2上方的内壁上，所述污泥吸管设置在移动钻头座2下方的内壁上，所述气管的出口靠近刀盘1，所述气管的另一端连接有鼓风机，所述污泥吸管的入口靠近刀盘1，所述污泥吸管的另一端连接有离心式风机。通过鼓风机向孔内输送空气，然后通过离心式风机将泥沙吸走，降低钻机内人工工作强度，提高其工作条件。将气管设置在上方，将污泥吸管设置在下方，使得高压气体从上方向下翻吹出，泥土在重力作用下向下脱落后再在离心式风机的作用下通过污泥吸管排出钻机。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述外壳4内壁上还设置有张紧器43。设置张紧器43使外壳4变形后与地表保持静止。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述移动钻头座2内设置有用于驱动刀盘1转动的刀盘马达15，所述刀盘马达15与刀盘1间通过涡轮蜗杆传动。刀盘马达15通过涡轮蜗杆驱动刀盘1整体转动完成最后的钻孔作业。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述取芯铣刀121和中间铣刀14在同一平面上，所述中心刀盘13相对于取芯铣刀121轴向伸出量为5～15厘米。将中心刀盘13伸出一段距离使得在钻孔时优先将中心部位的泥土钻松，更有利于整个钻孔的进行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种非开挖顶管钻机，其特征在于：包括刀盘(1)、移动钻头座(2)、固定钻头座(3)和外壳(4)，所述刀盘(1)、移动钻头座(2)、固定钻头座(3)和外壳(4)同轴线，所述刀盘(1)可旋转的设置在移动钻头座(2)一端，所述刀盘(1)可绕移动钻头座(2)中心轴旋转，所述移动钻头座(2)另一端与固定钻头座(3)一端连接，所述固定钻头座(3)另一端与外壳(4)连接，所述刀盘(1)包括支撑架(11)、取芯钻头(12)、中心刀盘(13)和中间铣刀(14)，所述取芯钻头(12)前端设置有取芯铣刀(121)，所述支撑架(11)设置在取芯钻头(12)内部，所述取芯钻头(12)可旋转的设置在移动钻头座(2)上，所述中心刀盘(13)设置在取芯钻头(12)中心，所述中间铣刀(14)设置在支撑架(11)上，所述中间铣刀(14)围绕中心刀盘(13)设置，所述中间铣刀(14)设置在取芯钻头(12)内部，所述外壳(4)内部设置有电机(41)，所述电机(41)上设置有齿轮泵(42)，所述齿轮泵(42)通过多路阀进行供油，所述支撑架(11)上还设置有用于驱动中心刀盘(13)转动的中心刀马达(131)，所述支撑架(11)上还设置有用于驱动中间铣刀(14)转动的中间铣刀马达(141)。
2.根据权利要求1所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：所述固定钻头座(3)上设置有用于驱动刀盘(1)向前移动的顶升油缸(31)，所述顶升油缸(31)缸体端固定设置在固定钻头座(3)上，活塞端固定设置在移动钻头座(2)上，所述移动钻头座(2)和固定钻头座(3)间还设置有导向柱(32)，所述导向柱(32)和顶升油缸(31)平行设置。
3.根据权利要求2所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：所述导向柱(32)和顶升油缸(31)均设置有若干个。
4.根据权利要求1所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：还设置有纠偏油缸(33)，所述纠偏油缸(33)两端分别与外壳(4)和钻头固定钻头座(3)铰接，所述纠偏油缸(33)包括用于纠正左右方向的左右纠偏油缸(331)和纠正上下方向的上下纠偏油缸(332)。
5.根据权利要求1所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：所述支撑架(11)上还设置有用于清扫泥土的收纳器(111)，所述收纳器(111)设置在中间铣刀(14)两侧，所述收纳器(111)靠近取芯钻头(12)内壁，所述支撑架(11)上还设置有用于驱动收纳器(111)的双轴马达(112)。
6.根据权利要求1所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：所述移动钻头座(2)内还设置有气管和污泥吸管，所述气管设置在移动钻头座(2)上方的内壁上，所述污泥吸管设置在移动钻头座(2)下方的内壁上，所述气管的出口靠近刀盘(1)，所述气管的另一端连接有鼓风机，所述污泥吸管的入口靠近刀盘(1)，所述污泥吸管的另一端连接有离心式风机。
7.根据权利要求1所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：所述外壳(4)内壁上还设置有张紧器(43)。
8.根据权利要求1所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：所述移动钻头座(2)内设置有用于驱动刀盘(1)转动的刀盘马达(15)，所述刀盘马达(15)与刀盘(1)间通过涡轮蜗杆传动。
9.根据权利要求1所述的非开挖顶管钻机，其特征在于：所述取芯铣刀(121)和中间铣刀(14)在同一平面上，所述中心刀盘(13)相对于取芯铣刀(121)轴向伸出量为5～15厘米。
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