CN220551058U - 一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，包括底座，底座上滑动装配有基体，基体上安装有进给驱动机构，用于驱动基体在底座上往复滑动；空心轴转动安装在所述基体内部，空心轴的内孔壁上设有沿其长度方向延伸的凸条，空心轴内滑动穿设有钻杆，该钻杆上设有沿其长度方向延伸的条形槽，条形槽与所述凸条相适应，用于限制钻杆相对于空心轴转动；所述基体上装配有限位机构和旋转驱动机构，限位机构用于限制钻杆相对于空心轴轴向滑动，旋转驱动机构用于驱动空心轴转动。有益效果是：简化了顶拉钻设备的结构紧凑度，装置更容易下放安装至检修井内，具备结构简单、传动效率高、紧凑型好、以及现场施工效率高等优点。

Description

一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置

技术领域

本实用新型属于管道施工技术领域，具体涉及一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置。

背景技术

开挖施工和非开挖施工是市政管线施工较为常见的两种施工手段。其中，开挖施工需要利用开挖设备对管道铺设的沟渠进行开挖，并在管道安装、维护或更换后进行填充，相对来说工期较长、对周边环境破坏大。非开挖施工则是指利用各种岩土钻探设备，直接更换和修复各种地下管道，不会阻碍交通，破坏绿地和植被。因非开挖施工技术具备环境影响小、占地面积小、施工周期短、对交通影响小等诸多优势，目前已被大范围推广使用。

为此，市面上出现了大量的非开挖地下管道钻探设备。比如：公告号为CN112943281A的中国实用新型专利公开了一种水平导向式顶拉钻机成套设备，该设备包括钻机和铺管组件，钻机在井下钻出水平通道后，将铺管组件连接在钻杆远端，钻机通过钻杆将铺管组件从水平通道原路拖回，即可实现扩孔和铺管。在该文献的记载中，钻机实现钻杆旋转和轴向进给的机构复杂，涉及机台、滑轨、滑台、第一驱动组件、法兰盘、第二驱动组件等诸多组成部分。

如以上专利文献所记载的钻机，现目前的非开挖地下管道钻探设备均存在结构复杂、庞大，不便于现场组装和使用的问题，从而影响施工效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，旨在降低设备臃肿度，提升现场使用的便捷性。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其关键在于，包括：

底座，所述底座上滑动装配有基体，所述基体上安装有进给驱动机构，用于驱动基体在底座上往复滑动；

空心轴，其转动安装在所述基体内部，所述空心轴的内孔壁上设有沿其长度方向延伸的凸条，所述空心轴内滑动穿设有钻杆，该钻杆上设有沿其长度方向延伸的条形槽，条形槽与所述凸条相适应，用于限制钻杆相对于空心轴转动；

所述基体上装配有限位机构和旋转驱动机构，限位机构用于限制钻杆相对于空心轴轴向滑动，旋转驱动机构用于驱动空心轴转动。

优选的，所述旋转驱动机构包括的电机和水平传动轴，所述电机的输出轴沿竖直方向布置在水平传动轴上方，输出轴与水平传动轴之间经锥齿轮组动力衔接，水平传动轴平行布置在所述空心轴上方，两者之间经圆柱齿轮组动力衔接。

优选的，所述锥齿轮组和圆柱齿轮组均为减速传动。

优选的，所述钻杆表面设有若干组沿其周向环绕的环形槽，各个所述环形槽沿钻杆的长度方向均匀分布，所述限位机构包括两组正对布置的箍紧部件，所述箍紧部件内侧均设有弧形定位块，两个正对设置的弧形定位块能够围成环形卡圈，环形卡圈能够卡入或者退出所述环形槽；

所述进给驱动机构为液压油缸，其包括固定在基体上的缸体、以及一端伸缩安装在缸体内的活塞杆，活塞杆的另一端设有支撑盘。

优选的，所述限位机构还包括两组弹性组件和两组驱动器，弹性组件设置在两组所述箍紧部件之间，用于使两组箍紧部件箍紧合拢；两组所述驱动器与两组所述箍紧部件一一对应，均用于驱动箍紧部件克服弹性组件的阻力向外移动。

优选的，两组所述箍紧部件内部设有位于同一轴向的装配通道，所述弹性组件包括导杆和两组弹簧，所述导杆两端分别滑动安装在两组箍紧部件的装配通道内，所述导杆两端端部均设有支撑结构，所述装配通道底部设有支撑台，所述弹簧安装在支撑台与所述支撑结构之间。

优选的，所述底座呈矩形框构造，其由四根矩形钢围成，所述基体包括滑移板以及通过螺栓可拆卸安装在滑移板上的框体，所述滑移板两端均设有外侧敞口的滑槽，所述滑槽滑动套装在所述底座两侧的矩形钢上，所述框体两侧设有向下延伸的遮挡部，遮挡部位于滑槽的外侧敞口处，用以限制滑槽从矩形钢上脱出。

优选的，所述钻杆一端设有螺纹接头，另一端设有与螺纹接头相匹配的螺纹内孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、采用本实用新型提供的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，在非开挖钻孔施工时，旋转驱动机构驱动空心轴转动，钻杆能够随空心轴同步转动，从而实现顶拉钻设备对土质的旋转切削运动。顶拉钻设备下放安装至地下管网的检修井内后，进给驱动机构和轴向限位机构交替动作，即可实现钻杆的连续进给运动。

2、采用本实用新型提供的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，钻杆采用滑动花键方式连接在空心轴内，并在基体侧部对应钻杆穿出的位置设置限位机构来对钻杆进行轴向定位，如此设计，相较于传统拉钻设备，简化了顶拉钻设备的结构紧凑度，装置更容易下放安装至检修井内，具备结构简单、传动效率高、紧凑型好、以及现场施工效率高等诸多优点。

3、设备结构设计合理，兼具紧凑度高、现场安装与拆卸方便、无需扩孔即可执行非开挖维修或新建施工等诸多优势，市场应用前景广阔。

4、采用全新设计的进给与旋转控制方式，使得装置能够集成旋转-切割-盾构等多工种作业。

附图说明

图1为能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置A在井下非开挖施工的使用状态参考图；

图2为能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置A的立体结构示意图；

图3为能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置A的剖视图；

图4为展现限位机构6工作原理的剖视图；

图5为限位机构6中两组箍紧部件6a及其内部弹性组件6b的爆炸示意图；

图6为钻杆5的结构示意图；

图7为空心轴4的结构示意图；

图8为展现基体2结构、底座1结构以及两者之间滑动装配连接关系的示意图；

图9为钻头8的结构示意图；

图10为沿图9中C-C的剖视图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图2和3所示，一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置A，该装置主要涉及底座1、基体2，以及装配在基体2上的进给驱动机构3、空心轴4、钻杆5、限位机构6和旋转驱动机构7。其中，空心轴4转动安装在基体2内部，旋转驱动机构7则用于驱动空心轴4转动。从附图7可以看出，空心轴4的内孔壁上设有沿其长度方向延伸的凸条4a，从附图6可以看出钻杆5外表面设有沿其长度方向延伸的条形槽5a，条形槽5a与所述凸条4a相适应，钻杆5可沿轴线滑动地穿设在空心轴4内，条形槽5a与凸条4a相匹配，能够保证钻杆5随着空心轴4同步转动。限位机构6装配在基体2侧部，其作用是限制钻杆5轴向滑动。基体2滑动装配在底座1上，进给驱动机构3为固定在基体2上的液压油缸，液压油缸包括固定在基体2上的缸体3a以及一端伸缩安装在缸体3a内的活塞杆3b，活塞杆3b的另一端设有支撑盘3c。

基于以上结构设置，在非开挖钻孔施工时，旋转驱动机构7驱动空心轴4转动，钻杆5随空心轴4同步转动，即可实现顶拉钻设备A对土质的旋转切削运动。与此同时，请参附图1所示，顶拉钻设备A下放安装至地下管网的检修井B后，具体的安装包括将底座1固定于检修井B内，将支撑盘3c固定在检修井B孔壁上。然后液压油缸的活塞杆3b伸缩运动，即可带动基体2相对于底座1往复滑动，从而实现顶拉钻设备A中钻杆5的轴向进给运动。

请参图3，钻杆5采用滑动花键方式连接在空心轴4内，并在基体2侧部对应钻杆5穿出的位置设置限位机构6来对钻杆5进行轴向定位，如此设计，相较于传统拉钻设备，大大简化顶拉钻设备A的结构紧凑度，装置更容易下放安装至检修井B内，具备结构简单、传动效率高、紧凑型好、以及现场施工效率高等诸多优点。

在本实施例中，请参图8，底座1被构造成矩形框，其由四根矩形钢1a围成，基体2包括滑移板2a以及通过螺栓可拆卸安装在滑移板2a上的框体2b，滑移板2a两端均设有外侧敞口的滑槽2a1，滑槽2a1滑动套装在底座1两侧的矩形钢1a上，框体2b两侧设有向下延伸的遮挡部2b1，遮挡部2b1位于滑槽2a1的外侧敞口处，用以限制滑槽2a1从矩形钢1a上脱出。底座1的四角位置设有固定座1b。如此设计，在地下管网施工现场位置，先将通过4个固定座1b将底座1固定在检修井B底部，再将滑移板2a两端的滑槽2a1套设于矩形钢1a上，然后在下放框体2b至滑移板2a上，并在螺丝孔b处打上螺栓进行锁付连接，即可实现基体2的井下装配。由此可知，采用这样的基体2结构、底座1结构以及两者之间滑动装配连接方式，能够方便在施工现场组装搭建顶拉钻设备A。

在本实施例中，请参附图3，旋转驱动机构7包括的电机7a和水平传动轴7c，电机7a的输出轴7a1沿竖直方向布置在水平传动轴7c上方，输出轴7a1与水平传动轴7c之间经锥齿轮组7b动力衔接，水平传动轴7c平行布置在空心轴4上方，两者之间经圆柱齿轮组7d动力衔接。如此设计，旋转驱动机构7整体以竖向姿态安装在基体2框体2b内，能够与检修井B的深度结构相适应，进而提升进行组装的便捷性。进一步的，锥齿轮组7b和圆柱齿轮组7d均为减速传动组件，如此考虑，能够对钻杆5提供更大的旋转扭矩，提升非开挖扩孔效率和可靠性。

请参图6，为方便限位机构6对钻杆5实施轴向限位，在钻杆5表面设有若干组沿其周向环绕的环形槽5b，各个环形槽5b沿钻杆5的长度方向均匀分布。结合附图4、图5可以看出，限位机构6包括两组正对布置在钻杆5两侧的箍紧部件6a，箍紧部件6a内侧均设有弧形定位块6a1，箍紧部件6a为半圆环构造，两组箍紧部件6a合围在一起后，两个正对设置的弧形定位块6a1能够围成环形卡圈a，环形卡圈a卡入环形槽5b即可对钻杆5进行轴向限位。为提升限位可靠性，箍紧部件6a内侧轴向的两端各设有一组弧形定位块6a1，两组弧形定位块6a1之间形成有避让槽6a3，避让槽6a3能够避免箍紧部件6a与钻杆5两个环形槽5b之间的环状凸出部发生物理干涉。

为了实现钻杆5连续轴向进给，应当要求进给驱动机构3与限位机构6交替动作。具体为：首先，限位机构6对钻杆5施加轴向限位，进给驱动机构3带动钻杆5、基体2以及空心轴4等整体前进运动，然后限位机构6释放对钻杆5轴向限制，进给驱动机构3再向后移动，回到初始位置。以此类推，即可实现钻杆5连续轴向进给。

为此，本实施例还提供了一种能够使限位机构6对钻杆5轴向限位和解除限位交替动作的具体设计结构，如下：

请参图4、图5所示，限位机构6配置有两组弹性组件6b和两组驱动器6c，两组弹性组件6b对称布置在两组箍紧部件6a直径方向的两端，并且任一弹性组件6b均连接在两组箍紧部件6a之间，在弹性组件6b的作用下，两组箍紧部件6a的弧形定位块6a1能够箍紧合拢钻杆5的环形槽5b内，实现轴向限位。两组驱动器6c与两组箍紧部件6a一一对应，均用于驱动箍紧部件6a克服弹性组件6b的阻力向外移动，使得弧形定位块6a1能够离开环形槽5b，以实现解除限位。

在本实施例中，两组箍紧部件6a内部设有位于同一轴向的装配通道6a2，弹性组件6b包括导杆6b1和两组弹簧6b2，导杆6b1两端分别滑动安装在两组箍紧部件6a的装配通道6a2内，导杆6b1两端端部均设有支撑结构6b11，装配通道6a2底部设有支撑台6a21，弹簧6b2支撑安装在支撑台6a21与支撑结构6b11之间。基于此，在无外力作用时，两套弹性组件6b的四个弹簧6b2能够保证两组箍紧部件6a稳定、可靠地合围在钻杆5周向。

在本实施例中，驱动器6c包括安装在基体2侧部的油缸6c2、以及能够沿箍紧部件6a径向滑动的滑移部件6c1，滑移部件6c1与箍紧部件6a固定连接，基于此，油缸6c2驱动滑移部件6c1沿钻杆5径向向外移动，即可带动对应的箍紧部件6a克服弹簧6b2阻力向外移动，从而解除对钻杆5轴向的限制。进一步的，为方便安装，请参图2和图4，滑移部件6c1包括弧形片6c11以及两根从弧形片6c11外侧向外延伸的导柱6c12，弧形片6c11内侧通过磁钢6c3与箍紧部件6a固接，基体2侧部安装有滑接支座2c，两根导柱6c12滑动连接有在滑接支座2c上。

再如图6所示，钻杆5一端设有螺纹接头5c，另一端设有与螺纹接头5c相匹配的螺纹内孔5d，如此设计，再结合限位机构6对钻杆5轴向限位和解除限位的交替运行，可以在检修井B下逐节组合拼装钻杆5，大大提升顶拉钻设备在非开挖现场使用的便捷性。

进一步的，方便操作连接，请参图3、图6，螺纹接头5c被构造成锥形环台结构，钻杆5为空心杆，其内部设有沿其轴向贯穿的空心通道5e。

再如图1所示，本实施例还为顶拉钻设备配置有一款钻头8，钻头8可拆卸地装配在钻杆5前端。结合附图9可以看出，钻头8周向阵列设置有圆形锯片8a，圆形锯片8a的旋切方向与钻头8进给方向平行，且圆形锯片8a至少部分突出于钻头8外表面，钻头8一端被构造成锥形结构8g，另一端设有液压马达8b，液压马达8b用于驱动各个圆形锯片8a转动。

请参图1，采用以上设计的钻头8，顶拉钻设备的钻杆5在相邻两个检修井B之间钻出小孔后，在钻杆5的远端安装钻头8，然后顶拉钻设备借助其轴向进给控制功能，将钻头8向顶拉钻设备所处的检修井回拖，回拖过程中，液压马达8b驱动各个圆形锯片8a转动，则可以轻松实现地下管网的扩孔施工。

再结合附图10可以看出，钻头8内转动安装有四根呈正方形四点布置的锯片轴8c，四根锯片轴8c的中心线均位于钻头8圆形截面的割线方向上，各个圆形锯片8a一一对应地固套在四根锯片轴8c上。钻头8内转动安装有一根沿其中心线方向布置的中心传动轴8d、以及四根沿其径向方向布置的径向传动轴8e，四根径向传动轴8e外端一一对应地与四根锯片轴8c动力衔接，内端均与中心传动轴8d动力衔接。液压马达8b通过联轴器8f与中心传动轴8d同轴动力连接。基于此，液压马达8b工作，即可驱动四个圆形锯片8a同步转动，具备结构设计合理、紧凑度高、可靠性好的优势。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置(A)，其特征在于，包括：

底座(1)，所述底座(1)上滑动装配有基体(2)，所述基体(2)上安装有进给驱动机构(3)，用于驱动基体(2)在底座(1)上往复滑动；

空心轴(4)，其转动安装在所述基体(2)内部，所述空心轴(4)的内孔壁上设有沿其长度方向延伸的凸条(4a)，所述空心轴(4)内滑动穿设有钻杆(5)，该钻杆(5)上设有沿其长度方向延伸的条形槽(5a)，条形槽(5a)与所述凸条(4a)相适应，用于限制钻杆(5)相对于空心轴(4)转动；

所述基体(2)上装配有限位机构(6)和旋转驱动机构(7)，限位机构(6)用于限制钻杆(5)相对于空心轴(4)轴向滑动，旋转驱动机构(7)用于驱动空心轴(4)转动。

2.根据权利要求1所述的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其特征在于：所述旋转驱动机构(7)包括的电机(7a)和水平传动轴(7c)，所述电机(7a)的输出轴(7a1)沿竖直方向布置在水平传动轴(7c)上方，输出轴(7a1)与水平传动轴(7c)之间经锥齿轮组(7b)动力衔接，水平传动轴(7c)平行布置在所述空心轴(4)上方，两者之间经圆柱齿轮组(7d)动力衔接。

3.根据权利要求2所述的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其特征在于：所述锥齿轮组(7b)和圆柱齿轮组(7d)均为减速传动。

4.根据权利要求1所述的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其特征在于：所述钻杆(5)表面设有若干组沿其周向环绕的环形槽(5b)，各个所述环形槽(5b)沿钻杆(5)的长度方向均匀分布，所述限位机构(6)包括两组正对布置的箍紧部件(6a)，所述箍紧部件(6a)内侧均设有弧形定位块(6a1)，两个正对设置的弧形定位块(6a1)能够围成环形卡圈(a)，环形卡圈(a)能够卡入或者退出所述环形槽(5b)；

所述进给驱动机构(3)为液压油缸，其包括固定在基体(2)上的缸体(3a)、以及一端伸缩安装在缸体(3a)内的活塞杆(3b)，活塞杆(3b)的另一端设有支撑盘(3c)。

5.根据权利要求4所述的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其特征在于：所述限位机构(6)还包括两组弹性组件(6b)和两组驱动器(6c)，弹性组件(6b)设置在两组所述箍紧部件(6a)之间，用于使两组箍紧部件(6a)箍紧合拢；两组所述驱动器(6c)与两组所述箍紧部件(6a)一一对应，均用于驱动箍紧部件(6a)克服弹性组件(6b)的阻力向外移动。

6.根据权利要求5所述的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其特征在于：两组所述箍紧部件(6a)内部设有位于同一轴向的装配通道(6a2)，所述弹性组件(6b)包括导杆(6b1)和两组弹簧(6b2)，所述导杆(6b1)两端分别滑动安装在两组箍紧部件(6a)的装配通道(6a2)内，所述导杆(6b1)两端端部均设有支撑结构(6b11)，所述装配通道(6a2)底部设有支撑台(6a21)，所述弹簧(6b2)安装在支撑台(6a21)与所述支撑结构(6b11)之间。

7.根据权利要求1所述的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其特征在于：所述底座(1)呈矩形框构造，其由四根矩形钢(1a)围成，所述基体(2)包括滑移板(2a)以及通过螺栓可拆卸安装在滑移板(2a)上的框体(2b)，所述滑移板(2a)两端均设有外侧敞口的滑槽(2a1)，所述滑槽(2a1)滑动套装在所述底座(1)两侧的矩形钢(1a)上，所述框体(2b)两侧设有向下延伸的遮挡部(2b1)，遮挡部(2b1)位于滑槽(2a1)的外侧敞口处，用以限制滑槽(2a1)从矩形钢(1a)上脱出。

8.根据权利要求1所述的能够方便现场拆装使用的非开挖顶拉钻装置，其特征在于：所述钻杆(5)一端设有螺纹接头(5c)，另一端设有与螺纹接头(5c)相匹配的螺纹内孔(5d)。