CN1179498A - 用于更新地下管道的打孔设备和打孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及更新地下管道的打孔设备,用以在已有管道上打孔,所述设备带有一冲击钻头组件(2)和一安装在一结构上的导向件(3),相对于所述导向件所述冲击钻头是可动的,并在导向件(3)的前面连接有一个转动和牵引钻杆(5),用以从打孔设备的进给方向通过导向件(3)向打孔设备提供旋转和进给运动,其特征在于绕所述钻头(5)设置有一个可由钻杆(5)的转动带动旋转的螺旋输送器(6),用以沿已有管道从打孔位置向前输送切屑。

Description

用于更新地下管道的打孔设备和打孔方法

本发明涉及一种将已有管道打孔并更新的打孔设备。本发明也涉及更新地下管道的打孔方法。

当在一根已有管道上打孔以便更新时，一般在冲击钻头的前面安装一打孔设备导向件。该导向件往往将冲击能量传递到前面的管道上，这样将其击碎并防止导向件留在待打孔的管道内。从国际申请公开文本WO95/22677中可以得知这种结构。

根据芬兰专利申请No.954309，在导向件和钻头本身之间可以沿轴向存在相对运动，以避免这一问题。导向件轴向穿过钻头，并连接于打孔设备本体，然后打孔设备本体为冲击钻头的冲击力形成支承。可借助于已有管道内的钻杆从前面牵引和转动打孔设备。

本发明的目的是提供一种芬兰专利申请No.954309没有公开的最佳方案，用以排除切屑并移动打孔设备。为达到此一目的，将打孔设备设计成利用绕钻杆设置的螺旋输送器并使之与钻杆一起转动而向前方排除切屑。

下面将参照附图更详细地描述本发明，其中

图1示出了根据本发明的打孔设备的一部件。

图2示出了根据本发明的处于工作状态的打孔设备。

图3示出了地下打孔方法。

对于打孔设备的部件，采用了下述的表达方式：打孔设备本体是包含一冲击活塞并支承一钻头的部件，冲击工具指的是安装在其上的本体和钻头，钻头组件是指在本体的最前端完成冲击动作的部件。

图1示出了打孔设备的一个部件：一冲击工具，它包括打孔设备的本体1和相对于本体1可运动的冲击钻头组件2，其中本体1包括一工作空腔1a和一相对于工作空腔可运动的活塞1b。一导向件3从冲击工具伸出并穿过冲击钻头组件2。导向件3可相对于冲击钻头组件2轴向运动，并且它与本体1一起作为一个运动整体向进给方向移动，以避免将冲击力传递到导向件3上。在导向件3之内设置有用于冲击工具所需的加压介质的导管4。导管4沿轴向通过钻头组件2，通过活塞1b并通过工作空腔1a直到位于本体1后部的分配件9。使钻头组件产生冲击运动的原理是众所周知的，因此这里不再详细描述。

导向件3穿过形成在钻头组件2上的一个孔。钻头组件的环形打孔区环绕前表面上的导入点并大致垂直于进给方向。打孔区冲击待更新管道的端面并接受来自活塞1b的冲击能。所示的钻头组件是一个部件，它也可由一外圈钻头和一内部钻头构成。外圈钻头是圆形钻头组件2的最外面的可更换环形件，并可用来使钻头组件的直径适配待打孔的管道的直径。

图2所示的打孔设备包括用以沿进给方向排除切屑的输送装置。待钻开的管道用虚线表示。冲击工具的结构与图1相同，不同之处是实现钻头组件冲击运动的力是经由沿离开方向的软管11提供，所以导向件3不再需要导管。输送装置是刚性安装在杆状钻杆段5a上的螺旋输送器6，钻杆段5a则安装在导向件3的前面。螺旋输送器以螺旋的方式绕在钻杆段5a上。在固定于导向件前面的钻杆5的接连的钻杆段5a上也可设置类似的螺旋输送器。将绕钻杆5形成的螺旋输送器设置成与钻杆5一起转动，钻杆为螺旋输送器和冲击工具形成了一共同的转动轴线，所以这也带动钻头组件旋转。在打孔位置转动钻头组件的优点早已众所周知。

如图2所示，穿过钻头组件2的导向件3较短且无螺旋输送器，但也可以绕杆状导向件3设置第一螺旋输送器。在导向件3和第一螺旋部分之间设有一个从钻杆5和导向件3的共同中心线向外延伸的中间伸出部分7。伸出部分在钻头组件的前面为太大块的切屑形成了一止挡，这些大块的切屑在钻头和伸出部分之间变小，然后才能通过各伸出部分7之间的空隙进入螺旋输送器。作为另一种选择，这些伸出部分也可安装在导向件3上或第一螺旋部分上。所有上述部分都可以用适当的连接件安装在一起，例如沿与钻杆转动方向相反的方向加工的螺纹连接件。

从后面进入的软管1通过一转动连接件12安装在本体1的后端。图2还示出了一待安装的新管道8，该管道8从后面随着打孔设备的进给运动同时地被推入，并且在其前端安装有一对中套筒13，该套筒13恰可装入绕本体1定位的保护外壳10。在管道重量较轻的情况下，可与打孔设备本身一起拉动新管道，在这种情况下管道被安装在打孔设备的本体1上或保护外壳10上。

朝打孔方向排出主要由旧管道构成的且由钻头组件2产生的切屑十分有利，这是因为不必引导切屑通过后面的冲击工具，而是将它们沿原封不动的管道从它们产生之处向前输送。同时，螺旋输送器在管道(即一很长的导向件)内形成一导向和对中结构，用以拉动冲击工具。

图3示出了打孔原理。在待打孔和更新的地下管道的两端，先挖一起点竖井A和一终点竖井B。打孔设备的本体1位于起点竖井内，在终点竖井内装有螺旋输送器的钻杆5的各段5a端部靠端部地连接在一起并将之沿着管道向后输送直到其后端到达起点竖井A，在此将它们连接于本体1。沿着在待打孔管道内如此形成的螺旋输送系统，螺旋输送器的宽度可以不同，靠近本体1的螺旋输送器最好较宽。螺旋输送器的宽度也根据管道尺寸决定。从起点竖井A开始，随着打孔的推进，同时将形成新管道的管段8a一个接一个地送到打孔设备的本体1的后面。如果需要(根据新管道的工作状态)，可以将管段8a密封在前面的管段上。相应地，在终点竖井B内将钻杆段5a卸下。打孔设备所需的动力(进给运动和转动)由位于终点竖井B内的机器M提供，在这种情况下该机器是一台连接于钻杆5的牵引和转动装置，类似于以前所知的用于推动冲击工具的推动和转动装置。

利用钻杆5通过已有管道从前面引入转动力和牵引力，这样借助于其旋转运动并借助于与之形成一运动整体的螺旋输送结构，就可以向前输送切屑。在图3中，产生冲击动作所需的加压介质如压缩空气由软管11从后面提供，这是因为供气所需的压缩机不需占用起点竖井A内或竖井上方地面很大的空间。在终点竖井B内采用仅仅机械地传递运动的设备可更为简单。在起点竖井A内，打孔设备后面的软管的输入速度可用来监测打孔的进度并用以决定管段8a的送入速度。这就有可能使管段的推动速度自动化以使它能够跟随打孔的进给速度，这是因为推动一较重的管段都是由机器实现的。可以事先将软管11穿过单个的管段8a，这样它就保持位于新的管道内。作为另一种选择，也可以通过钻杆5沿着其内的导管并沿着导向件3的导管4从前面供给介质，如图1所示。

如果旧的管道包含积累的物质或树根，当将钻杆5向后输送时在钻杆5的顶端采用一切削刀具很有效，并且可以转动钻杆5以转动切削刀具。然后在钻杆的顶端到达起点竖井A之后可将切削刀具卸下，并将该顶端连接于冲击工具。

本发明并不受图中所示结构的限制，它可以利用本领域已知的所有结构。一般说，空气用作一种加压介质，它也可用来进行冲洗，本发明也可应用于介质是液体的场合，它可具有一独立的返回通道，冲洗介质也有自己的通道。待更新的地下管道可以是可被钻开的任何管道，如污水管、供水管、供气管或输送物料的一般管道。

Claims (4)

1.一种更新地下管道的打孔设备，用以在已有管道上打孔，所述设备带有一冲击钻头组件(2)和一安装在一结构上的导向件(3)，相对于所述导向件所述冲击钻头是可动的，并在导向件(3)的前面连接有一个转动和牵引钻杆(5)，用以从打孔设备的进给方向通过导向件(3)向打孔设备提供旋转和进给运动，其特征在于绕所述钻头(5)设置有一个可由钻杆(5)的转动带动旋转的螺旋输送器(6)，用以沿已有管道从打孔位置向前输送切屑。

2.如权利要求1所述的打孔设备，其特征在于一根用以供给产生打孔设备冲击力所需介质的软管(11)连接于打孔设备本体(1)的后端，以便沿新管道从后面供给介质。

3.一种更新地下管道的方法，包括用一带有冲击钻头组件的打孔设备在已有地下管道上打孔，用一个沿已有管道延伸并连接于导向件(3)的钻杆(5)拉动和转动打孔设备的冲击工具，相对于所述导向件(3)所述钻头组件沿轴向是可动的，并在冲击工具的后面插入新的管道(8)，其特征在于用一螺旋输送器(6)向前排出切屑，所述螺旋输送器绕钻杆(5)设置并由驱动打孔设备转动的钻杆的同一转动运动驱动旋转。

4.如权利要求3所述的更新地下管道的方法，其特征在于它包括下述步骤：

1)将带有螺旋输送器(6)的钻杆段(5a)沿着待打孔的管道长度从打孔作业的终点位置向后插入到起点位置，并将它们连接在一起形成一根连续的钻杆(5)和一绕钻杆的连续的输送器，

2)将钻杆(5)的后端连接于在起点位置的导向件(3)上，

3)用位于终点位置的转动和牵引装置拉动并转动钻杆，以使冲击工具进给并旋转以及使连续输送器转动，从而沿着待打孔的管道长度朝终点位置向前输送切屑。

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