CN206429752U - 用于无挖掘地敷设管道的钻孔及敷设装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于无挖掘地敷设管道的钻孔及敷设装置，包括钻头用于松开岩石，其中钻头具有接头用于先导钻柱，还包括泵用于抽吸和运走由钻头松开的钻粉，包括在钻头之后的输送部分，在其中设置至少一个抽吸元件用于容纳和运走被松开的岩石，并且包括连接部分，其具有用于管道的接头，并且涉及一种用于无挖掘地敷设管道的钻孔及敷设方法，在其中沿预定的钻孔线从起点到目标点制造先导钻孔，通过具有先导钻柱的先导钻头的进给来获得先导钻孔，其中在到达所述目标点以后在先导钻柱的一端上连接钻孔及敷设头，该钻孔及敷设头与管道连接，并且经由钻孔及敷设头扩宽钻孔，并且同时通过在一侧从钻孔中拉出先导钻柱和/或通过将管道推入钻孔中来敷设管道；在钻孔及敷设装置的钻头之后液压地接纳通过钻头松开的钻粉并且借助于在钻孔中设置的泵将该钻粉从钻孔中运走。

Description

用于无挖掘地敷设管道的钻孔及敷设装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于无挖掘地敷设管道(其例如具有大于350mm或大于500mm的直径)的钻孔及敷设装置，包括钻头用于松开岩石，该钻头具有用于先导钻柱的接头和用于钻孔及敷设装置的接下来的元件的接头，还包括旋转元件和作为用于管道的接头的连接部分，并且涉及一种用于无挖掘地敷设管道的钻孔及敷设方法，其中沿预定的钻孔线从起点到目标点制造先导钻孔，其中通过具有小于800mm的先导钻柱的先导钻头的进给来获得先导钻孔，其中在到达所述目标点以后在先导钻柱的一端上连接钻孔及敷设头，该钻孔及敷设头与管道连接，并且经由钻孔及敷设头扩宽钻孔，并且同时通过在一侧从钻孔中拉出先导钻柱和/或通过将管道推入钻孔中来敷设管道。
背景技术
由EP 2 447 462已知这样的装置和这样的方法。EP 2 447 462公开一种用于无挖掘地敷设管道的方法。从起点到目标点实施HDD先导钻孔。在所述目标点上先导钻柱连接于铰刀。铰刀将钻孔扩大到最终直径。在铰刀与管道之间设置旋转元件，从而铰刀可以与先导钻柱一起旋转，而管道被无旋转地拉入。将管道经由推进装置推入钻孔中，同时在另外对置的侧面上从钻孔中拉出先导钻柱元件。该公开的方法的使用范围是用于不过硬的土壤。在这种情况下不利的是，如由各图中可看出的，需要显著的过度切削，以便确保由铰刀松开的钻粉的运走。
由EP 0360 321同样已知一种所谓HDD方法(水平方向钻孔)，在其中为了在障碍下方无挖掘地敷设管道，沿预定的钻孔线从起点到目标点制造先导钻孔。紧接着在先导钻柱上在目标侧安装铰刀，其连接于待敷设的管道。通过先导钻柱的旋转驱动铰刀。通过拉出先导钻柱实现铰刀的进给和同时管道的拉入。铰刀在此设计成在向管道的连接侧面上是闭合的。在钻孔导管中仅仅设置排出管道，用于排出松开的土壤与用于润滑管道的悬浮液的组合体，以便使得钻孔保持畅通和用于排出钻粉。铰刀在前侧构成为敞开的，从而通过铰刀松开的土壤可以进入铰刀中并且在那里可以与水混合而排走。铰刀本身构成圆柱形体，其在其前侧上具有多个齿，通过这些齿松开土壤。该方法的使用限于疏松岩石、即非稳定的地基如土壤、砂子等。
DE 198 08 478同样公开一种方法用于无挖掘地敷设管道。在这里同样HDD先导钻孔从起点移到目标点。在该目标点HDD先导钻柱连接于微隧道钻机，在微隧道钻机上抗拉地设置管道。微隧道钻机松开土壤并且通过管道将其运走。在这里公开的该方法同样使用于疏松岩石中。
US 5 269 384公开一种方法和一种装置用于扩宽和净化钻孔。在这里同样借助于HDD钻孔来获得先导钻孔。紧接着将铰刀安装在先导钻柱上。在铰刀之后设置管道，其基本上对应于先导钻柱的直径。为了排出通过铰刀松开的土壤，设置文杜里效应泵，其经由钻孔悬浮液驱动。通过在泵的吸入侧形成的负压，钻粉在铰刀之后被抽吸并且通过管道运走。在这里描述的方法和在这里描述的装置的应用特别是在下面的情况下看成是有利的：由于在疏松岩石中不稳定的钻孔情况或钻孔，钻孔不通过钻孔冲洗液的流速的提高就可以更好地排出，因为这在所述的条件导致钻孔壁中的冲净。应用范围在这里为在疏松岩石中的钻孔及敷设。钻孔装置的这种结构特别在坚硬的岩石中已证明是很复杂的和不实用的。
在这些装置和方法中不利的是，它们只可在疏松岩石中使用。此外不能轻易实现钻粉的受控输出。此外利用实施部分地显著的过度切削来补偿这一点。
实用新型内容
本实用新型的目的是，提供一种钻孔及敷设装置和一种方法，借其克服上述缺点。
关于钻孔及敷设装置按照本实用新型的方案设定，在钻头之后设置输送部分，在该输送部分中设置至少一个容纳元件用以容纳被松开的岩石，设置功能部分，在该功能部分中设置泵用于抽吸和运走由钻头松开的钻粉，并且在功能部分上设置连接部分，并且旋转元件设置在钻头与功能部分之间，从而功能部分和钻头是旋转去耦的
对此有利的是，可以针对地排出钻粉。此外令人意想不到地表明，通过这样的结构可以特别是在坚硬的岩石中敷设管道，而不必提供显著的过度切削。
本实用新型的一个有利的教导设定，钻头是天井钻头或扩大钻孔，其优选具有多个切削辊。由此管道在坚硬岩石中的敷设可以特别简单地实现。
本实用新型的一个有利的教导设定，输送部分是与功能部分连接的掩护支架部分。此外有利的是，掩护支架部分设计成相对于功能部分是可移动的、优选可被移动的，特别优选经由液压缸实施这种运动。通过液压缸的液压的控制这可以有利地用作为营救工具。通过油缸的变换的压力负载，可以使卡死的管线重新晃动成自由的。通过掩护支架部分，改善钻粉的排出。通过液压缸按简单的方式改善钻孔及敷设装置在钻孔中的可移动性。此外有利的是，在掩护支架部分上设置至少一个切削工具。借此简单地松脱在钻孔壁中仍可能存在的松动的岩石。这导致磨损减少。
本实用新型的一个有利的教导设定，设置液压缸作为测量元件。由此按简单的方式有可能检测拉力或占主要的摩擦。此外经由活塞的检测可以检测装置中的角度。经由角度的检测也可以实施钻孔的再次测量。
本实用新型的一个有利的教导设定，设置润滑装置，该润滑装置优选设置在容纳部分和/或功能部分之后或设置在容纳部分和/或功能部分上，其中为此设置排出口用以排出润滑剂、优选钻孔悬浮液。
本实用新型的一个有利的教导设定，容纳元件是抽吸元件、优选是抽吸管和/或抽吸漏斗。由此能够或便于吸出钻粉。此外有利的是，，在抽吸元件上设置按照钻粉的颗粒大小分离钻粉的分离元件。该分离元件起颗粒限制作用。对此阻止过大的固体粒子或块堵塞输送管路或泵。
本实用新型的一个有利的教导设定，输送部分是具有多个进口部分的旋转体，这些进口部分优选设计成具有多个集成的进口的叶片形状。此外有利的是，泵是喷射泵。本实用新型的另一替代的教导规定，泵是离心泵。通过这两种方案可以磨损少地和有效地在低成本的情况下排出钻粉。此外有利的是，旋转元件设计成使得通过旋转元件能泵送钻孔冲洗液。
本实用新型的有利的教导设定，可在平均强度大于150MPa、优选大于200MPa的坚硬岩石中实施钻孔及敷设。
关于钻孔及敷设方法，按照本实用新型的方案设定，在钻孔及敷设装置的钻头之后液压地接纳通过钻头松开的钻粉并且借助于在钻孔中设置的泵将该钻粉从钻孔中运走，在平均强度大于150MPa、优选大于200MPa的稳固岩石中实现敷设，其中特别是敷设具有大于350mm、500mm或800mm的管道。
本实用新型的一个有利的教导设定，将天井钻头、优选具有多个切削辊的天井钻头用作为钻头。
本实用新型的一个有利的教导设定，管道是由抗拉地相互连接的多个管部分构成的管道，其中将钻探管或产品管用作为管部分，这些管部分或者单个地敷设成由多个管部分构成的管段或作为完整准备的管线敷设。
本实用新型的一个有利的教导设定，钻孔及敷设头是上述型式的钻孔及敷设装置。
附图说明
以下与附图相结合更详细地描述本实用新型。其中：
图1按照本实用新型的装置的第一实施形式的剖视图；和
图2按照本实用新型的装置的第二实施形式的剖视图。
具体实施方式
图1示出在钻孔100中的按照本实用新型的钻孔及敷设装置10。钻孔100设置在坚硬岩石101中。在钻孔100的上游连接先导钻孔102，该先导钻孔借助于HDD方法从起点(未示出)到目标点(未示出)借助于相应适合的钻孔装置制造。在图1中除先导钻孔102外还示出先导钻柱103。钻孔及敷设装置10具有钻头11，其具有接头12用于先导钻柱103。在扩宽区域104中在钻头11上设置多个切削辊13。这些切削辊在钻孔及敷设过程中与开掘面105处于嵌接。在钻头11的背面上设置接头14，在该接头上旋转元件15连接于钻头11。旋转元件15用于钻头相对管道110的去耦，该管道设置在钻孔及敷设装置的背面上。
旋转元件15在其对置的侧面上经由接头16连接于容纳元件17。容纳元件17包括基体18和掩护支架部分19，该掩护支架部分相对于基体18可移动地设置。为了在基体18与掩护支架部分19之间的连接，设置液压缸20，其经由连接元件21、22在一侧连接于基体18并且在另一侧连接于掩护支架部分19。掩护支架部分19在其内侧具有成圆锥形渐缩的容纳部分23。在容纳部分23之内设置容纳元件24，该容纳元件在按图1的实施形式中构成为抽吸管。抽吸管24的前部25穿过掩护支架部分19的容纳部分23伸入容纳空间26中。功能部分27设置在容纳元件17背面并且与该容纳元件固定连接，泵28处于该功能部分的内部。抽吸管24与泵28经由管路29相连接。在管路29中在泵28与抽吸管24之间设置分配元件30。该分配元件此外将抽吸管与泵28连接。
此外设置另一抽吸管37，其是吸出装置36的组成部分。经由吸出装置36吸出钻粉的细微部分(其也沉积在钻孔底部109上)。由此避免钻粉的细微部分在钻孔底部109上的积聚，已证明的是：在钻孔底部109上的沉积可能导致管线的卡住。该细微部分吸出装置连接于分配器30或直接连接于抽吸管24的管路29。
此外设置润滑剂装置40。为此例如分配器30连接于一个管路(未示出)，该管路将润滑剂引入钻孔中。然后例如如图1中所示，设置一个从分配器30出发的管路38，该管路连接于排出口39以排出润滑剂。该排出口39环绕地设置。
在泵28的背面上(即泵的输出侧)设置输送管路31。经由输送管路31将通过钻头11松开的钻粉(未示出)与钻孔冲洗液(未示出)一起输出。然后在地面上钻粉与钻孔冲洗液分离并且钻孔冲洗液再供给钻孔。在功能部分27的背面上设置接头32以用于将管道110与钻孔及敷设装置10连接。
通过先导钻柱103例如沿旋转方向106的旋转而旋转钻头11。同时经由先导钻柱103沿拉力方向107将拉力施加到钻孔及敷设装置10上，从而钻头11以其各切削辊13被压向开掘面105并且通过沿旋转方向106的旋转在开掘面105上运转并同时松开在现场的坚硬岩石101。被松开的钻粉经由在各切削辊上排出的钻孔冲洗液被冲到钻头11的背面。附加经由泵28和抽吸管24吸入钻孔冲洗液并且由此导致钻粉从开掘面向抽吸管的传送。
附加地或替代地，例如利用所谓管推进器作为进给装置(未示出)经由管道110沿推动方向108施加推力，借助于该推力一方面将管道110装入钻孔100中并且另外一方面也使得可以将钻头11的各切削辊13压入开掘面105中。通过旋转元件15(转环)的设置，钻头11和管道110或钻孔及敷设装置的在后面设置的各构件是旋转去耦的。
在图1所示的钻头11是所谓的天井钻头(raise-boring head)。借助于天井钻头将坚硬岩石101在一个阶段中这样扩宽，使得管道110直接装入钻孔中。在容纳部分23的面向钻头11的一侧上设置冲洗液排出口33和/或切削凿34。也在钻头11的背面上设置冲洗液排出口35。通过冲洗液排出口33、35移动处在钻孔底部109上的钻粉或处于容纳空间26中的钻粉，从而通过泵28可以实现向抽吸管24中的吸入。
切削凿34一方面有助于更好地容纳粗的钻粉并且另一方面有助于松开仍处在钻孔底部109上的或从钻孔壁111突出的和仍未完全松开的岩石或疏松岩石。
图2示出钻孔及敷设装置10的一个替代的实施形式。在这里也在坚硬岩石101中设置钻孔100，其具有先导钻孔102，先导钻柱103处在该先导钻孔上。先导钻柱103经由接头12固定到具有多个切削辊13的钻头11上。用于旋转元件15的接头14处在钻头11的背面上。旋转元件经由接头16连接于容纳元件17。在容纳元件17上设置各冲洗液排出口33和切削工具34。在钻头11的背面上设置各冲洗液排出口35。在容纳元件17之后在未剖开的视图中示出功能部分27。在功能部分27的内部设置泵28。在功能部分27的背面上设置接头32，在该接头上固定管道110。容纳元件17未设有掩护支架部分19。当存在坚硬岩石101时就可以设置这样的应用，其中不考虑崩落，从而容纳空间26可以保持没有掩护支架铠装。利用按图2的钻孔及敷设装置10类似于按图1的装置10实现管道110的引入。
附图标记清单
10 钻孔及敷设装置 25 前部
11 钻头 26 容纳空间
12 接头 27 功能部分
13 切削辊 28 泵
14 接头 29 管路
15 旋转元件 30 分配元件
16 接头 31 输送管路
17 容纳元件 32 接头
18 基体 33 冲洗液排出口
19 掩护支架部分 34 切削工具
20 液压缸 35 冲洗液排出口
21 连接元件 36 吸出装置
22 连接元件 37 抽吸管
23 容纳部分 38 管路
24 容纳元件/抽吸管 39 润滑剂排出口
40 润滑装置 106 旋转方向
100 钻孔 107 拉力方向
101 坚硬岩石 108 推动方向
102 先导钻孔 109 钻孔底部
103 先导钻柱 110 管道
104 扩宽区域 111 钻孔壁
105 开掘面

Claims (18)

1.一种用于无挖掘地敷设管道(110)的钻孔及敷设装置，包括钻头(11)用于松开岩石(101)，钻头具有用于先导钻柱(103)的接头(12)和用于钻孔及敷设装置的接下来的元件的接头(14)，钻孔及敷设装置还包括旋转元件(15)和作为用于管道的接头的连接部分(32)，在钻头(11)之后设置输送部分，在该输送部分中设置至少一个容纳元件(17)用以容纳被松开的岩石，设置功能部分，在该功能部分中设置泵(28)用于抽吸和运走由钻头(11)松开的钻粉并且在该功能部分上设置连接部分，其特征在于，旋转元件(15)设置在钻头(11)与功能部分(27)之间，使得功能部分(27)和钻头(11)是旋转去耦的，钻头(11)是经由先导钻柱(103)驱动的，并且钻头经由至少一个在输送部分和钻头(11)之间的接头(14，16)相对于输送部分是可枢转的。
2.按照权利要求1所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，钻头(11)是天井钻头。
3.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，在输送部分中设置与功能部分(27)连接的掩护支架部分(19)。
4.按照权利要求3所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，掩护支架部分(19)设计成相对于功能部分是可移动的。
5.按照权利要求4所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，掩护支架部分(19)设计成经由液压缸(20)相对于功能部分是可被移动的。
6.按照权利要求5所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，液压缸(20)设计成测量元件。
7.按照权利要求1所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，容纳元件是抽吸元件(24)。
8.按照权利要求7所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，抽吸元件(24)是抽吸管和/或抽吸漏斗。
9.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，能在平均强度大于150Mpa的坚硬岩石中实施钻孔及敷设。
10.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，在输送部分中设置具有多个进口部分的旋转体。
11.按照权利要求10所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，这些进口部分设计成具有多个集成的进口的叶片形状。
12.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，泵(28)是喷射泵或离心泵。
13.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，旋转元件(15)设计成使得通过旋转元件能泵送钻孔冲洗液。
14.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，设置润滑装置(40)，该润滑装置设置在容纳部分和/或功能部分之后或设置在容纳部分和/或功能部分上，其中，为此设置排出口(39)用以排出润滑剂。
15.按照权利要求1所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，钻头(11)是具有多个切削辊的天井钻头。
16.按照权利要求14所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，排出口(39)设置用以排出钻孔悬浮液。
17.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，容纳元件是这样的抽吸元件(24)，在该抽吸元件上设置按照钻粉的颗粒大小分离钻粉的分离元件。
18.按照权利要求1或2所述的钻孔及敷设装置，其特征在于，能在平均强度大于200MPa的坚硬岩石中实施钻孔及敷设。
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