CN216811725U - 一种隧道伸缩超前管棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道伸缩超前管棚，通过在相互套接的管棚钢管及顶进钻杆的连接部设置滑板及滑槽结构，使所述伸缩超前管棚可通过液压马达的转动带动其实现旋进式钻入；所述伸缩超前管棚通过顶进钻杆的第一定位传感器与底板的第二定位传感器组合应用，准确判断隧道伸缩超前管棚的伸缩距离，在隧道伸缩超前管棚实现预设的伸缩距离时，启动液压制动工具，使得制动过程更加精确。

Description

一种隧道伸缩超前管棚

技术领域

本实用新型涉及隧道技术领域，尤其适用于隧道的设计施工技术领域。

背景技术

公开号为CN111502699A的发明专利公开了一种适用于矿山法软土隧道的伸缩超前管棚，其所述超前管棚采用电动液压泵驱动的方式，通过管棚的伸缩结构，代替直接钻孔的方式，简化了施工流程，然而，其所述超前管棚仅仅通过液压泵向管棚钢管内注入液压油，使管棚通过液压油的压力，推动活塞移动，实现向软土内的挤压式前进；由于管棚钢管的挤压需要克服相当大的摩擦力，这就使得管棚钢管内需要保持较高的油压，既提高了管棚钢管的密封要求，又增加了液压泵的负担。

为此，需要研发一种新型管棚结构，可以通过旋转伸缩的驱动及控制方式，使伸缩超前管棚可以更为高效快捷的钻入软土内。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型旨在提供一种隧道伸缩超前管棚，使该隧道伸缩超前管棚可通过液压马达控制管棚钢管的转向，使隧道伸缩超前管棚的钻头实现旋进式钻入，将现有的推进式钻入中与管棚钢管前进方向相反的摩擦阻力，通过管棚钢管旋转产生与管棚钢管旋转方向相反的摩擦阻力，大大减小了与管棚钢管前进方向相反的摩擦阻力，进而降低了液压泵注油的输出压力，也降低了对多节管棚钢管之间的密封要求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，包括：管径依次增大的多级套接管棚钢管、底板、多级套接活塞、换向阀、顶进钻杆、第一定位传感器、第二定位传感器。

所述顶进钻杆主体为实心钢管，实心钢管外壁设有沿实心钢管轴线延伸的限位板，所述实心钢管顶端设有第一定位传感器。

最外侧的管棚钢管底部与底板转动连接，且靠近底板的侧壁上还设有换向阀。

所述多级套接活塞内均设有双向压力阀，当活塞两侧油缸内的压力差达到预定阈值，即自动开启压力阀。

所述多级套接管棚钢管为无缝钢管，管棚钢管内壁及外壁均设有沿管棚钢管轴线延伸的限位板，采用多个管径依次增大的管棚钢管依次套接在顶进钻杆外。

所述管棚钢管顶端设有限位台阶，用于限制活塞行程和防止管棚钢管间错位弯折；限位台阶内侧面均设有与管棚钢管外壁及顶进钻杆外壁的限位板匹配的限位槽。

所述底板与最外侧的管棚钢管底部端面转动密闭连接，且底板上设置有液压马达，所述底板上还设有第二定位传感器。

除最外侧管棚钢管外，内部管棚钢管底端均固定连接多级套接活塞，且多级套接活塞外侧均设有与管棚钢管内壁限位板匹配的限位槽。

第一定位传感器外套设锥形钻头，所述锥形钻头固定连接在实心钢管钻进软土的顶端，实心钢管底部固定连接一级活塞，一级活塞外侧面设有沿实心钢管轴线延伸的限位槽。

液压马达的输出端穿过底板设置于最外侧的管棚钢管内，且与最外侧的管棚钢管通过联轴器相连或直接固定连接或通过减速器连接。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型通过在相互套接的管棚钢管及顶进钻杆的连接部设置滑板及滑槽结构，使所述伸缩超前管棚可通过液压马达的转动带动其相互套接的管棚钢管及顶进钻杆实现旋进式钻入。

(2)本实用新型所述伸缩超前管棚通过顶进钻杆的第一定位传感器与底板的第二定位传感器组合应用，准确判断隧道伸缩超前管棚的伸缩距离，在隧道伸缩超前管棚实现预设的伸缩距离时，启动液压制动工具，使得制动过程更加精确。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型隧道伸缩超前管棚结构示意图；

其中，1、顶进钻杆，2、第一定位传感器，3、一级活塞，4、一级管棚钢管， 5、管棚钢管，6、限位台阶，7、多级套接活塞，8、双向压力阀，9、油缸，10、换向阀，11、底板，12、第二定位传感器，13、四级活塞，14、三级管棚钢管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

术语解释部分：本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，或为一体式连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系；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实用新型的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一：

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行详细说明，具体的结构如下：

本实施例提供了一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，包括：管径依次增大的多级套接管棚钢管5、底板11、多级套接活塞7、换向阀10、顶进钻杆1、第一定位传感器2、第二定位传感器12。

所述顶进钻杆主体为实心钢管，实心钢管外壁设有沿实心钢管轴线延伸的限位板，实心钢管顶端设有第一定位传感器，第一定位传感器外套设锥形钻头，所述锥形钻头固定连接在实心钢管钻进软土的顶端，实心钢管底部固定连接一级活塞，一级活塞外侧面设有沿实心钢管轴线延伸的限位槽，一级活塞与套设在顶进钻杆外的一级管棚钢管内壁密闭连接，且一级管棚钢管内壁设有与一级活塞外侧面的限位槽匹配的限位板，使一级活塞3沿一级管棚钢管4内壁的限位板滑动，且在一级管棚钢管旋转时，由限位板和限位槽的组合传动带动顶进钻杆同步旋转。

所述多级套接管棚钢管为无缝钢管，管棚钢管内壁及外壁均设有沿管棚钢管轴线延伸的限位板，采用多个管径依次增大的管棚钢管依次套接在顶进钻杆外；所述管棚钢管顶端设有限位台阶，用于限制活塞行程和防止管棚钢管间错位弯折；限位台阶内侧面均设有与管棚钢管外壁及实心钢管外壁的限位板匹配的限位槽，使最外侧的管棚钢管旋转时带动内侧管棚钢管和顶进钻杆同步旋转，实现隧道伸缩超前管棚的旋进式钻入；所述限位台阶与内侧管棚钢管或顶进钻杆密闭连接，且可沿内侧管棚钢管的外壁或顶进钻杆的外壁的限位板滑动。

所述管棚钢管施作完成后用于承担围岩压力。

除最外侧管棚钢管外，内部管棚钢管底端均固定连接多级套接活塞7，所述多级套接活塞内均设有双向压力阀8，当活塞两侧油缸内的压力差达到预定阈值，即自动开启压力阀；且多级套接活塞7外侧均设有与管棚钢管5内壁限位板匹配的限位槽。

管棚钢管5与底板11及各级套接活塞所形成的内腔设置为油缸9，所述油缸 9容纳施作时使管棚顶进的承压液。

所述底板与最外侧的管棚钢管底部端面转动密闭连接，用于承担施作时管棚顶进的支撑反力，且底板上设置有液压马达，液压马达的输出端穿过底板设置于最外侧的管棚钢管内，且与最外侧的管棚钢管通过联轴器相连或直接固定连接，用于驱动最外侧的管棚钢管以管棚钢管的轴向中心轴顺时针或逆时针旋转。

所述液压马达与最外侧的管棚钢管之间还设有减速器，用以改变管棚钢管的转速，减速器采用行星荷载分流式减速器，所述减速器具有良好的工作可靠性，且承载能力大，占用体积小。

所述底板上还设有第二定位传感器，与顶进钻杆上的第一定位传感器组合使用，用于获取伸缩超前管棚的伸缩距离。

最外侧的管棚钢管底部靠近底板的侧壁上还设有换向阀10，所述换向阀用于在伸缩超前管棚钻入时，向油缸内注入承压液，或在伸缩超前管棚钻出时，将油缸内的承压液排出。

工作原理：

本实施例所述隧道伸缩超前管棚，当换向阀正向打开时，通过换向阀10向管棚钢管内注入承压液，当最外侧的管棚钢管与套接在内的四级活塞13及底板组成的油缸被注满承压液时，活塞推动三级管棚钢管14向上滑动，增加内部油缸的容积，从而使隧道伸缩超前管棚伸长。

而当换向阀10反向打开时，油缸内的承压液则通过换向阀向外排出，进而油缸内的压力小于外部压力，油缸不断被外部压力挤压缩小，从而使隧道伸缩超前管棚缩短。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，包括：管径依次增大的多级套接管棚钢管、底板、多级套接活塞、换向阀、顶进钻杆、第一定位传感器、第二定位传感器；

所述顶进钻杆主体为实心钢管，所述实心钢管顶端设有第一定位传感器，所述多级套接管棚钢管为无缝钢管，多个管径依次增大的管棚钢管依次套接在顶进钻杆外；

最外侧的管棚钢管底部与底板转动连接，且靠近底板的侧壁上还设有换向阀，除最外侧管棚钢管外，内部管棚钢管底端均固定连接多级套接活塞；

所述底板上还设有第二定位传感器。

2.根据权利要求1所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，所述实心钢管外壁设有沿实心钢管轴线延伸的限位板。

3.根据权利要求1所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，所述多级套接活塞内均设有双向压力阀，当活塞两侧油缸内的压力差达到预定阈值，即自动开启压力阀。

4.根据权利要求1所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，所述管棚钢管内壁及外壁均设有沿管棚钢管轴线延伸的限位板。

5.根据权利要求2或4所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，所述管棚钢管顶端设有限位台阶，用于限制活塞行程和防止管棚钢管间错位弯折；限位台阶内侧面均设有与管棚钢管外壁及顶进钻杆外壁的限位板匹配的限位槽。

6.根据权利要求1所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，所述底板与最外侧的管棚钢管底部端面转动密闭连接，且底板上设置有液压马达。

7.根据权利要求4所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，所述多级套接活塞外侧均设有与管棚钢管内壁限位板匹配的限位槽。

8.根据权利要求1所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，第一定位传感器外套设锥形钻头，所述锥形钻头固定连接在实心钢管钻进软土的顶端，实心钢管底部固定连接一级活塞，一级活塞外侧面设有沿实心钢管轴线延伸的限位槽。

9.根据权利要求6所述的一种隧道伸缩超前管棚，其特征在于，液压马达的输出端穿过底板设置于最外侧的管棚钢管内，且与最外侧的管棚钢管通过联轴器相连或直接固定连接或通过减速器连接。

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