CN116591601A - 一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于市政管网成孔设备技术领域，公开了一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置及使用方法，主体框架；钻具移动组件，所述钻具移动组件包括水平设置在所述主体框架底部的轨道、匹配设置在所述轨道上的移动轮以及与所述移动轮相连并位于所述移动轮上方的钻具支撑板；钻具组件，所述钻具组件包括设置在所述钻具支撑板上端面的钻杆旋转驱动装置以及连接在所述钻杆旋转驱动装置的输出端的钻杆，所述钻杆与所述轨道平行设置。本发明不用大面积的开挖路面，能够大大降低施工成本，缩短施工周期，降低对道路交通的影响。

Description

一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置及使用方法

技术领域

本发明属于市政管网成孔设备技术领域，具体涉及一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置及使用方法。

背景技术

当前居民生活便利需求跟随技术发展及社会进步日益增长，城市配套设施也在不断更新升级。市政管道或单独维修，或随着线路更新重新铺设，其中末端管道(连接主管与居民连接段，可以是给排水也可以是电力电讯等)连接各户情况不同，且数量庞杂。由于末端管道埋深较浅且埋设距离短，传统埋设方式均为开槽施工，即通过路面工具从地面向下开挖用于埋设末端管道的埋设槽，使埋设槽与用于埋设主管道的主沟槽连通，最后将末端管道埋设在埋设槽内。但开槽施工存在如下缺陷：硬化地段破除噪音大、部分地上结构物难以跨越或不得损坏、土方堆积散乱、施工影响通行，一挖一填工作量增加较大、效率降低。经市场考察，目前也无成熟的适用于狭窄工作面的一体成型成孔设备。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置及使用方法，不用大面积的开挖路面，能够大大降低施工成本，缩短施工周期，降低对道路交通的影响。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，包括：

主体框架；

钻具移动组件，所述钻具移动组件包括水平设置在所述主体框架底部的轨道、匹配设置在所述轨道上的移动轮以及与所述移动轮相连并位于所述移动轮上方的钻具支撑板；

钻具组件，所述钻具组件包括设置在所述钻具支撑板上端面的钻杆旋转驱动装置以及连接在所述钻杆旋转驱动装置的输出端的钻杆，所述钻杆与所述轨道平行设置。

进一步地，所述钻具移动组件还包括位于所述钻具支撑板的两侧上方并与所述轨道平行的导向杆，所述导向杆的两端与所述主体框架相连，所述导向杆上滑动套设有套管，所述套管与所述钻具支撑板相连。

进一步地，所述钻具移动组件还包括摇把、连接在所述钻具支撑板的底部且位于所述移动轮两侧的第一轴承座以及设置在所述第一轴承座上的第一轴承，所述摇把的一端贯穿所述第一轴承和所述移动轮的中心并与所述第一轴承和所述移动轮连接。

进一步地，所述钻具移动组件还包括第二轴承座，所述第二轴承座连接在所述钻具支撑板的底部且位于所述钻具支撑板的一侧，所述第二轴承座上设置有第二轴承，所述摇把还穿过所述第二轴承的中心并与所述第二轴承连接。

进一步地，所述钻具移动组件还包括分别连接在所述第一轴承座与所述钻具支撑板上以及所述第二轴承座与所述钻具支撑板上的加劲板。

进一步地，所述成孔装置还包括：

悬吊架，所述悬吊架的两端固定搭设在主沟槽上方，所述悬吊架与所述主体框架可升降连接。

进一步地，所述主体框架的竖杆上沿高度方向开设有若干第一通孔，所述悬吊架上开设有能够与任一所述第一通孔对应的第二通孔，所述第二通孔与任一所述第一通孔正对后通过插销插接。

进一步地，所述钻杆包括若干钻杆单元，若干所述钻杆单元依次可拆卸连接。

进一步地，所述轨道为齿条轨道，所述移动轮为与所述齿条轨道啮合的齿轮。

一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置的使用方法，包括：

将所述开孔装置放置在主沟槽内；

调整所述钻杆的钻进方向与主沟槽侧壁上待开孔方向一致后，将所述主体框架固定；

控制所述钻杆旋转驱动装置驱动所述钻杆旋转，控制所述移动轮沿所述轨道向钻进方向移动，所述移动轮带动所述钻具支撑板一起移动，实现在主沟槽侧壁开孔。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，无需从路面向下开挖埋设槽，只需要将开孔装置放置在已经开挖好的主沟槽内，根据预先规划的末端管道铺设方向，在主沟槽侧壁上放样出带开孔位置，并且调整钻杆的钻进方向与主沟槽侧壁上待开孔方向一致并将主体框架固定好之后，开启钻杆旋转驱动装置进而驱动钻杆旋转，同时使得移动轮沿着轨道向钻进方向前进，移动轮前进带动钻具支撑板一起前进，进而带动钻杆一起前进，钻杆在前进和旋转的共同作用下，可方便快速的完成对主沟槽侧壁开孔。由此可见，本发明的开孔装置借助已有主沟槽，纵向移动钻具组件，即可实现垂直主沟槽方向大体量小直径管道开设；本发明通过非开槽施工，减少既有路面结构物等的破坏，保护环境，减少了建筑垃圾及污染；本发明实现开槽机械化，较人工开槽修整大大提高了工作效率。

综上，本发明公开的开孔装置，在作业过程中不用拆除架体，可随便移动，提高了施工速度，无需开槽施工，无须泥浆水循环，无需大设备及大工作面，工作效率较开槽施工高，轻巧灵活，适应于大面积短管道非开挖铺设，能够大大降低施工成本，缩短施工周期，保障管道的铺设成功率，做到了高效、节能、环保，并且本发明制造加工简便，可重复利用，节约资源。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置的侧视图；

图2为本发明一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置的正视图；

图3为本发明一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置中轨道与移动轮详图；

图4为本发明一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置中插销连接详图。

图中：1-主体框架；100-第一通孔；2-钻具移动组件；200-轨道；201-移动轮；202-钻具支撑板；203-导向杆；204-套管；205-第一轴承座；206-第一轴承；207-摇把；208-第二轴承座；209-第二轴承；210-加劲板；3-钻具组件；300-钻杆旋转驱动装置；301-钻杆；4-悬吊架；400-第二通孔5-插销；6-枕木。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明实施例的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，如图1至图3所示，开孔装置包括主体框架1、钻具移动组件2和钻具组件3。其中，钻具移动组件2包括水平设置在主体框架1底部的轨道200、匹配设置在轨道200上的移动轮201以及与移动轮201相连并位于移动轮201上方的钻具支撑板202；钻具组件3包括设置在钻具支撑板202上端面的钻杆旋转驱动装置300以及连接在钻杆旋转驱动装置300的输出端的钻杆301，钻杆301与轨道200平行设置。

根据本发明实施例的开孔装置，在使用时，首先，将开孔装置放置在主沟槽内；然后，调整钻杆301的钻进方向与主沟槽侧壁上待开孔方向一致后，将主体框架1固定；最后，控制钻杆旋转驱动装置300驱动钻杆301旋转，控制移动轮201沿轨道200向钻进方向移动，移动轮201带动钻具支撑板202一起移动，实现在主沟槽侧壁开孔。

具体地说，在需要铺设末端管道的施工区域，采用本实施例的开孔装置进行开孔时，无需从路面向下开挖埋设槽，只需要将本实施例的开孔装置放置在已经开挖好的主沟槽内，根据预先规划的末端管道铺设方向，在主沟槽侧壁上放样出带开孔位置，并且调整钻杆301的钻进方向与主沟槽侧壁上待开孔方向一致后，对主体框架1进行固定。将主体框架1固定好之后，开启钻杆旋转驱动装置300进而驱动钻杆301旋转，同时使得移动轮201沿着轨道200向钻进方向前进，移动轮201前进带动钻具支撑板202一起前进，进而带动钻杆301一起前进，钻杆301在前进和旋转的共同作用下，可方便快速的完成对主沟槽侧壁开孔。开孔完成后，使得移动轮201沿着轨道200向背离钻进方向后退，移动轮201后退带动钻具支撑板202一起后退，进而带动钻杆301一起后退，使得钻杆301从开孔中退出。

示例的，钻杆旋转驱动装置300采用可正反转动的电机，可通过开关实现控制电机实现钻杆的正反旋转，钻杆旋转驱动装置300通过螺栓与钻具支撑板202连接；轨道200焊接固定在主体框架1的底部。

在一些实施例中，如图1和图2所示，钻具移动组件2还包括位于钻具支撑板202的两侧上方并与轨道200平行的导向杆203，导向杆203的两端与主体框架1相连，导向杆203上滑动套设有套管204，套管204与钻具支撑板202相连。

具体地说，当移动轮201带动钻具支撑板202一起前进或者后退的过程中，套管204在导向杆203上滑动，通过套管204与导向杆203的滑动配合，可以对钻具支撑板202的前进或者后退方向起到限位导向作用，防止钻具支撑板202在前进或者后退中发生晃动，进而确保主沟槽侧壁上的成孔质量。

示例性的，套管204与钻具支撑板202之间通过焊接的方式固定连接，通过润滑油实现二者之间相对滑动。

在一些实施例中，如图1和图2所示，钻具移动组件2还包括摇把207、连接在钻具支撑板202的底部且位于移动轮201两侧的第一轴承座205以及设置在第一轴承座205上的第一轴承206，摇把207的一端贯穿第一轴承206和移动轮201的中心并与第一轴承206和移动轮201连接。

具体地说，在开孔过程中，通过手动转动摇把207，可以控制移动轮201的前进或者后退，过手动转动摇把207弥补钻具组件3自攻力不足，操作方便灵活。

需要说明的是，第一轴承206的外圈固定在第一轴承座205上，摇把207依次穿过移动轮201左侧的第一轴承206的内圈、移动轮201中心孔和移动轮201右侧的第一轴承206的内圈，并且摇把207与第一轴承206的内圈为固定连接，摇把207与移动轮201中心孔为固定连接，因此通过转动摇把207即可驱动移动轮201沿着轨道200移动。示例的，第一轴承206的外圈采用焊接的方式固定在第一轴承座205上，摇把207与第一轴承206以及摇把207与移动轮201中心孔之间均采用焊接的方式进行固定连接。

应当理解的是，移动轮201的中心轴线与其两侧第一轴承座205上安装的第一轴承206的中心轴线是位于同一直线上的。

在一些实施例中，如图1和图2所示，钻具移动组件2还包括第二轴承座208，第二轴承座208连接在钻具支撑板202的底部且位于钻具支撑板202的一侧，第二轴承座208上设置有第二轴承209，摇把207还穿过第二轴承209的中心并与第二轴承209连接。

具体地说，通过在钻具支撑板202的一侧底部安装第二轴承座208以及第二轴承209，并将摇把207穿过第二轴承209的中心并与之连接，可以对摇把207起到更好的限位固定作用，使得摇把207在转动的时候更加稳定可靠。

此处同样应当理解的是，第二轴承209的中心轴线与移动轮201的中心轴线也位于同一直线上，第二轴承209的外圈也采用焊接的方式固定在第二轴承座208上，摇把207与第二轴承209的内圈采用焊接的方式固定连接。

在一些实施例中，如图1和图2所示，钻具移动组件2还包括分别连接在第一轴承座205与钻具支撑板202上以及第二轴承座208与钻具支撑板202上的加劲板210。

具体地说，通过设置加劲板210加强了各个轴承座与钻具支撑板202连接强度，使得钻具移动组件2整体结构稳定牢固，提高了整体刚度。

在一些实施例中，如图1和图2所示，成孔装置还包括悬吊架4，悬吊架4的两端固定搭设在主沟槽上方，悬吊架4与主体框架1可升降连接。

具体地说，在该实施例中，利用悬吊架4将主体框架1进行固定，并且主体框架1相对于悬吊架4可以升降，通过调节主体框架1的高度，可以使得钻杆301处于不同的高度位置，进而可以方便的实现在主沟槽侧壁不同高度位置进行开孔，使得本实施例的开孔装置能够满足对数量庞杂的末端管道所需安装孔的开设需求。

在一些实施例中，如图1、图2和图4所示，在主体框架1的竖杆上沿高度方向开设有若干第一通孔100，在悬吊架4上开设有能够与任一第一通孔100对应的第二通孔400，第二通孔400与任一第一通孔100正对后通过插销5插接。

具体地说，该实施例中，根据侧壁开孔位置以及开孔方向的实际需求，可以改变插销5穿过主体框架1上不同的第一通孔100，并穿过悬吊架4上的第二通孔400后，实现对主体框架1与悬吊架4的插接固定。也就是说，这样的设计，不仅可以改变钻杆301的高度，还可以改变钻杆301的倾斜角度，使得开孔装置的适用性更加广泛。换句话说，主体框架1与悬吊架4形成交角，可实现钻进方向多角度调节以及高程调节。

优选的，请结合图1和图2所示，主体框架1的结构具体包括：底部由四条横杆焊接组成的矩形框、顶部由四条横杆焊接组成的矩形框以及将底部矩形框和顶部矩形框采用焊接方式连接起来的四条竖杆，四条竖杆分别位于矩形框的四角位置。在每条竖杆上沿高度方向均布间隔开设有多个第一通孔100。

悬吊架4的结构具体包括：由四条横杆焊接组成的矩形框，在该矩形框上正对的两条横杆上开设有第二通孔400，开设第二通孔400的两条横杆与轨道200平行。该矩形框能够套设在主体框架1外侧，且第二通孔400的中心轴线与第一通孔100的中心轴线是平行的，且开设第二通孔400的横杆与竖杆之间是间隙配合的。

更佳的，如图1所示，在相邻两条竖杆之间还焊接固定有斜拉杆，主体框架1刚度稳定性好。

在一些实施例中，如图1所示，钻杆301包括若干钻杆单元，若干钻杆单元依次可拆卸连接。也就是说，采用可拆卸连接的方式可以将不同数量的钻杆单元进行组装连接，实现钻杆301的长度及孔径的变化，根据实际开孔深度需求可以灵活调节钻杆301的长度和直径。

示例的，钻杆301为螺旋钻杆，钻杆单元采用螺纹连接的方式进行连接。

在一些实施例中，如图1、图2和图3所示，轨道200为齿条轨道，移动轮201为与齿条轨道啮合的齿轮。

具体地说，采用齿轮与齿条的啮合方式，齿轮传动平稳、传动比精确以及工作可靠性高。

结合图1和图2所示，一实施例的开孔装置进行作业时的操作过程如下：

①根据需钻孔孔径及长度配置相应钻具组件3，组装完成该装置。

②根据钻孔深度及角度，将悬吊架4搭设在主沟槽上方，通过人工或小设备配合将主体框架1放入主沟槽内，通过两侧插销5固定至相应位置，然后在主体框架1下设置适当支撑物件，主体框架1置于槽内后在非钻孔侧壁处设置枕木6。

③开动钻杆旋转驱动装置300(电机)，螺旋钻杆301进吃土，自行前进动力不足时通过摇把207手动给予前进力，通过螺旋钻杆301进自攻及手动加力，实现装置钻进成孔。

④钻进长度如过长时，可通过调节加设标准螺旋钻杆实现长度调节。

⑤钻孔到位后，按步骤③反向操作，退钻，实现成孔，然后安装相应的管线。

⑥换位后重复②～⑤，实现大体量小直径成孔。

本发明提供的开孔装置主要涉及短距离(<3m)土质区域(Ⅰ～Ⅲ土)大面积非开挖铺管作业。本发明提供的开孔装置是能够在不开挖地表的条件下(多数情况下利用既有主沟槽工作面)，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种成孔设备，辅助实现末端支管道与主管道连接。本发明尤其适用于主管道沟槽开挖完成，形成工作坑的前提下，大面积施做垂直于主管道的短距离支管的非开挖成孔，可实现穿越硬化道路、顶部有外露结构物以及其他被保护区域等不便开挖的条件下(适应于土质地层大面积短管道非开挖铺设)，进行供水、电力、电讯等小管线的铺设或更新。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，包括：

主体框架(1)；

钻具移动组件(2)，所述钻具移动组件(2)包括水平设置在所述主体框架(1)底部的轨道(200)、匹配设置在所述轨道(200)上的移动轮(201)以及与所述移动轮(201)相连并位于所述移动轮(201)上方的钻具支撑板(202)；

钻具组件(3)，所述钻具组件(3)包括设置在所述钻具支撑板(202)上端面的钻杆旋转驱动装置(300)以及连接在所述钻杆旋转驱动装置(300)的输出端的钻杆(301)，所述钻杆(301)与所述轨道(200)平行设置。

2.根据权利要求1所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述钻具移动组件(2)还包括位于所述钻具支撑板(202)的两侧上方并与所述轨道(200)平行的导向杆(203)，所述导向杆(203)的两端与所述主体框架(1)相连，所述导向杆(203)上滑动套设有套管(204)，所述套管(204)与所述钻具支撑板(202)相连。

3.根据权利要求1所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述钻具移动组件(2)还包括摇把(207)、连接在所述钻具支撑板(202)的底部且位于所述移动轮(201)两侧的第一轴承座(205)以及设置在所述第一轴承座(205)上的第一轴承(206)，所述摇把(207)的一端贯穿所述第一轴承(206)和所述移动轮(201)的中心并与所述第一轴承(206)和所述移动轮(201)连接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述钻具移动组件(2)还包括第二轴承座(208)，所述第二轴承座(208)连接在所述钻具支撑板(202)的底部且位于所述钻具支撑板(202)的一侧，所述第二轴承座(208)上设置有第二轴承(209)，所述摇把(207)还穿过所述第二轴承(209)的中心并与所述第二轴承(209)连接。

5.根据权利要求4所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述钻具移动组件(2)还包括分别连接在所述第一轴承座(205)与所述钻具支撑板(202)上以及所述第二轴承座(208)与所述钻具支撑板(202)上的加劲板(210)。

6.根据权利要求1所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述成孔装置还包括：

悬吊架(4)，所述悬吊架(4)的两端固定搭设在主沟槽上方，所述悬吊架(4)与所述主体框架(1)可升降连接。

7.根据权利要求6所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述主体框架(1)的竖杆上沿高度方向开设有若干第一通孔(100)，所述悬吊架(4)上开设有能够与任一所述第一通孔(100)对应的第二通孔(400)，所述第二通孔(400)与任一所述第一通孔(100)正对后通过插销(5)插接。

8.根据权利要求1所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述钻杆(301)包括若干钻杆单元，若干所述钻杆单元依次可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置，其特征在于，所述轨道(200)为齿条轨道，所述移动轮(201)为与所述齿条轨道啮合的齿轮。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种适用于在主沟槽侧壁开孔的开孔装置的使用方法，其特征在于，包括：

将所述开孔装置放置在主沟槽内；

调整所述钻杆(301)的钻进方向与主沟槽侧壁上待开孔方向一致后，将所述主体框架(1)固定；

控制所述钻杆旋转驱动装置(300)驱动所述钻杆(301)旋转，控制所述移动轮(201)沿所述轨道(200)向钻进方向移动，所述移动轮(201)带动所述钻具支撑板(202)一起移动，实现在主沟槽侧壁开孔。