專利名稱：隧道挖掘設備的制作方法
技術領域：
本發明公開內容整體上涉及非開挖式鉆挖裝備。更具體地，本發明公開內容涉及能夠保持精確的坡度和線路的隧道挖掘(例如鉆挖、倒刮井眼或回擴(backreaming)等)裝備。
背景技術：
現代安裝技術提供了公共設施所需要的服務設施的地下安裝。下水道、水、電力、 氣體和通信服務設施越來越多地被置于地下，以提高安全性和形成不與可見的服務設施混亂放置的視覺上更令人愉悅的周圍環境。用于安裝地下服務設施的一種方法涉及挖掘明渠。然而，該過程耗時且在用于支撐已有的建筑的區域中是不現實的。用于安裝地下服務設施的其它方法涉及鉆孔水平的地下孔。然而，大多數地下鉆挖操作都不太精確，對于坡度和線路上的應用是不適用的。PCT國際公開出版物No. W02007/143773公開了一種微隧道挖掘系統和設備，其能夠以精確的坡度和線路來鉆孔和擴挖地下微隧道。盡管該系統顯示出相對于大多數現有技術系統的顯著優勢，但是可以利用另外的改進以獲得甚至更好的性能。
發明內容
本發明公開內容的一個方面涉及一種隧道挖掘(例如鉆挖、回擴(backreaming) 等)設備，該設備具有鉆頭，所述鉆頭包括主體和相對于主體可移動的操縱構件。所述隧道挖掘設備還包括響應于鉆頭主體與鉆頭的操縱構件之間的相對移動而移動的位置指示器。 在某些實施例中，所述位置指示器可以位于安裝在鉆頭上的照相機的視場之內。在某些實施例中，所述隧道挖掘設備可以包括用于操縱隧道挖掘設備的激光器，鉆頭可以包括位于照相機的視場之內的激光器靶。本發明公開內容的另一方面涉及包括可操縱的鉆頭的隧道挖掘設備。鉆頭包括主體和位于所述主體周圍的操縱殼。所述鉆頭還包括用于通過在操縱殼和鉆頭主體之間產生相對的徑向運動來操縱隧道挖掘設備的多個徑向活塞。所述徑向活塞優選在平坦的區域處接觸所述殼，其允許操縱殼和徑向活塞的端部響應于徑向活塞中所選擇的活塞的伸展和/或縮回而相對于彼此更自由或容易地滑動。本發明公開內容的另一方面涉及一種具有鉆頭的隧道挖掘設備，所述鉆頭包括可旋轉地支撐驅動桿的主體。所述鉆頭的主體包括與近端相反地定位的遠端。所述鉆頭包括軸承布置，用于將驅動桿與鉆頭的主體之間傳遞軸向和徑向負載。所述軸承布置優選地配置成占據所述主體的遠端附近的相對小的空間。這允許其它結構，例如真空通路，在鉆頭的遠端附近具有較大的尺寸。本發明公開內容的還一方面涉及一種隧道挖掘設備，包括具有近端和遠端的鉆頭。切削單元位于鉆頭的遠端處。所述切削單元包括主體，所述主體包括轂和從所述轂向外伸出的多個臂。所述臂包括定位在所述臂的徑向最外部的切削器安裝件。切削鉆頭可以以可移除的方式連接在切削器安裝件上。當所述切削鉆頭連接在所述切削器安裝件上時， 切削單元切削出具有第一直徑的鉆孔，所述第一直徑大于所述鉆挖/隧道挖掘單元的操縱殼的外直徑。當所述鉆頭被從切削器安裝件移除時，切削單元切削出具有第二直徑的鉆孔， 所述第二直徑小于第一直徑。在一個實施例中，第二直徑等于或小于操縱殼的外直徑。本發明公開內容的又一方面涉及具有鉆頭的隧道挖掘設備，所述鉆頭具有近端和遠端。驅動桿以可旋轉的方式安裝在鉆頭的主體內。切削單元在鉆頭的遠端處安裝至驅動桿。切削單元通過連接裝置連接至驅動桿，其允許切削單元以順時針方向旋轉，也允許切削單元以逆時針方向旋轉。于是，在隧道挖掘設備的使用過程中，切削單元可以依賴于切削單元正在鉆挖鉆孔所穿過的地質材料的特性而順時針或逆時針旋轉。鉆頭也可以包括由驅動桿提供動力的雙向泵。來自所述泵的液壓流體可以用于控制鉆頭的操縱布置的操作。所述雙向泵生成在驅動桿沿順時針方向旋轉時由操縱布置所使用的流體壓強，也生成在驅動桿沿逆時針方向旋轉時由操縱布置所使用的流體壓強。本發明公開的的又一方面涉及用于防止鉆挖設備中真空通道阻塞的系統和方法。 在特定實施例中，所述系統/方法使用傳感器，例如真空壓強傳感器或氣流傳感器。本發明公開內容的另一方面涉及一種包括鉆頭的隧道挖掘設備，所述鉆頭具有鉆頭主體。所述鉆頭還包括可旋轉地安裝在鉆頭主體中的驅動桿。所述驅動桿限定縱向軸線， 所述鉆頭主體包括用于限定真空進入開口的前端。所述鉆頭還包括切削單元，所述切削單元安裝到驅動桿，并通過驅動桿圍繞所述驅動桿的縱向軸線旋轉。所述切削單元具有切削單元主體，所述切削單元主體包括轂和從轂向外伸出的多個臂。所述切削單元主體包括前切削側和后側。所述切削單元主體的后側配置成將泥漿流至少部分地沿向后的方向朝向所述真空進入開口引導。本發明公開內容的還一方面涉及一種回擴器(backreamer)，包括遠端和近端，所述遠端配置成連接至產品，所述近端配置成連接至鉆柱的遠端。回擴器包括回擴切削器、在回擴器的近端和回擴切削器之間延伸的近端組件以及用于將扭矩傳遞給回擴切削器以旋轉回擴切削器的驅動桿。所述驅動桿可旋轉地支撐在近端組件內以使得驅動桿和回擴切削器相對于所述近端組件是可旋轉的。所述近端組件也限定了用于移除由回擴切削器切削掉的材料的真空通路。所述回擴器還包括在回擴切削器和回擴器的遠端之間延伸的遠端組件。所述遠端組件包括相對于回擴切削器位于遠端位置處的真空阻擋板。所述回擴切削器和驅動桿能夠相對于真空阻擋板旋轉。各種另外的方面將在下面的描述中進行闡述。這些方面涉及獨立的特征以及這些
12特征的組合。應當理解，前面的總體描述和下面的詳細描述僅僅是示例性和解釋性的，而不是對在此所公開的實施例所依據的寬泛的發明構思的限制。
圖1是具有根據本發明公開內容的原理的特征的隧道挖掘設備的示意圖；圖2是示出適用于如圖1所示意性示出的隧道挖掘設備的管段的公端的透視圖；圖3是示出圖2的管段的母端的透視圖；圖4是圖2的管段的透視圖，其中外殼被去除以示出所述管段的內部部件；圖5是圖2的管段的透視剖視圖，其中所述管段被沿著平分所述管段的水平橫截面剖開；圖6是圖2的管段的透視剖視圖，其中所述管段被沿著平分所述管段的豎直橫截面剖開；圖6A是在所述管段的兩個驅動軸之間的連接界面的縱向剖視圖；圖7是示出圖2的管段的母端的端視圖；圖8是示出圖2的管段的公端的端視圖；圖9是示出安裝在圖2的管段的母端處的卡閂的剖視圖，所述卡閂在非卡接方向上示出；圖10是示出在卡接方向上的圖9的卡閂的剖視圖；圖11是穿過圖2的管段的加強板的剖視圖；圖12示出適用于如圖1示意性示出的隧道挖掘設備的示例驅動單元；圖13是圖1的隧道挖掘設備的另一示意圖；圖14是適用于圖1的隧道挖掘設備的鉆頭的遠端透視圖；圖15是圖14的鉆頭的側視圖；圖16是圖14的鉆頭的透視剖視圖，其中所述鉆頭被沿著平分鉆挖單元的豎直橫截面剖開；圖17是圖14的鉆頭的側剖視圖，其中所述鉆頭被沿著平分鉆頭的豎直橫截面剖開；圖18是圖14的鉆頭的近端視圖；圖19是圖14的鉆頭的遠端視圖，其中所述切削單元被去除
圖20是圖14的鉆頭的遠端部的側剖視圖，其中所述鉆頭的遠端部被沿著豎直橫截面剖開，所述豎直橫截面沿著鉆頭的中心縱向軸線延伸并平分所述鉆頭的遠端部；圖21是沿著圖20的剖切線21-21切割得到的剖視圖；圖22是沿著圖20的剖切線22-22切割得到的剖視圖；圖23是沿著圖20的剖切線23-23切割得到的剖視圖；圖M是沿著圖20的剖切線M-M切割得到的剖視圖；圖25示出圖14的鉆頭的俯視剖視圖，其中所述鉆頭被沿著平分鉆頭的水平橫截面剖開；圖沈是沿著圖25的剖切線沈力6切割得到的剖視圖；圖27是圖14的鉆頭的透視圖，其中外殼的一部分被移除以示出鉆頭的內部雙向泵布置；圖觀是圖14的鉆頭的側視圖，其中外殼的一部分被移除以示出雙向泵布置；圖四是示出適用于圖14的鉆頭的第一切削單元的前側/遠側的透視圖；圖30是示出圖四的切削單元的后側/近側的透視圖；圖31是圖四的切削單元的俯視圖；圖32示出根據本發明公開內容的原理的適用于鉆頭的第二切削單元的前側/遠側；圖33是圖32的切削單元的仰視圖；圖34是圖32的切削單元的俯視圖；圖35是圖32的切削單元的后/近視圖；圖36是圖32的切削單元的右端視圖；圖37是圖32的切削單元的左端視圖；圖38是圖32的切削單元的透視后/近視圖；圖39是圖32的切削單元的剖視圖；圖40是根據本發明公開內容的原理的第三切削單元的前透視圖；圖41是圖40的切削單元的后透視圖；圖42是根據本發明公開內容的原理的第四切削單元的前透視圖；圖43是圖42的切削單元的后透視圖；圖44是根據本發明公開內容的原理的另外的第五切削單元的前透視圖；圖45是圖44的切削單元的后透視圖；圖46是根據本發明公開內容的原理的第六切削單元的前透視圖；圖47是圖46的切削單元的后透視圖；圖48是根據本發明公開內容的原理的第七切削單元的前透視圖；圖49是圖48的切削單元的后透視圖；圖50是示出根據本發明公開內容的原理的可以安裝在鉆柱遠端處的回擴器的近端的透視圖；圖51是示出圖50的回擴器的遠端的透視圖；圖52是圖50的回擴器的剖視圖；圖53是圖50的回擴器的側正對視圖；圖M是沿著圖53的剖切線M-M切割得到的剖視圖；和圖55是圖50的回擴器的近端視圖。
具體實施例方式A.示例性鉆挖設備的概述圖1示出具有根據本發明公開內容的原理的特征的隧道挖掘設備20。通常，所述設備20包括多個管段22，所述管段22以首尾連接的關系或以端對端的關系連接在一起以形成鉆柱對。每一個管段22包括可旋轉地安裝在外殼體組件觀中的驅動軸沈。鉆頭30 安裝在鉆柱M的遠端，而驅動單元32位于鉆柱M的近端。驅動單元32包括扭矩驅動器和軸向驅動器，所述扭矩驅動器適用于將扭矩施加至鉆柱對，所述軸向驅動器用于將推進力或回拉力施加于鉆柱24。來自于驅動單元32的推進力或回拉力通過管段22的外殼體組件觀在鉆柱M的近端和遠端之間進行傳遞。扭矩被通過管段22的驅動軸沈從鉆柱M 的近端傳遞至鉆柱M的遠端，所述驅動軸沈相對于所述殼體組件觀旋轉。來自驅動單元 32的扭矩由驅動軸沈通過設備20傳遞，并最終被用于旋轉鉆頭30的切削單元34。管段22也可以被稱為鉆桿、鉆干或鉆構件。所述管段通常用于形成地下鉆孔，并之后在產品(例如管道)安裝到所述鉆孔中時從所述地下鉆孔中移除。鉆挖設備20的鉆頭30可以包括可旋轉地安裝在鉆頭30的主體38內的驅動桿 46。主體38可以包括單件體，或可以包括連接在一起的多個部件或模塊。驅動桿46的遠端配置成將扭矩傳遞至切削單元34。驅動桿46的近端連接至最遠的管段22的驅動軸沈， 以使得扭矩被從驅動軸26傳遞至驅動桿46。以這種方式，驅動桿46用作將扭矩從驅動單元32傳遞至切削單元34的最后一段。外殼體組件觀將推進力和/或回拉力傳遞至鉆頭的主體38。鉆頭30優選地包括軸承(例如軸向軸承/止推軸承以及徑向軸承)，所述軸承允許驅動桿46相對于主體38旋轉，還允許推進力或回拉力被從主體38通過驅動桿46傳遞至切削單元34。在某些實施例中，隧道挖掘設備20用于以精確的坡度形成地下鉆孔。例如隧道挖掘設備20可以用于以精確坡度安裝的地下管線的安裝中。在一些實施例中，隧道挖掘設備 20可以用于安裝外徑小于600mm或小于300mm的地下管線或其它產品。隧道挖掘設備20優選包括操縱布置，所述操縱布置適用于以精確的坡度和線路保持由隧道挖掘設備20鉆挖的鉆孔。例如，參照圖1，鉆頭30包括安裝在鉆頭30的主體38 之上的操縱殼36。隧道挖掘設備20通過在操縱殼36和主體38之間生成徑向運動(例如借助于徑向取向的活塞、一個或更多個氣囊、機械聯動裝置、螺旋驅動裝置等)來實現。用于操縱鉆頭30的徑向操縱力在殼36和主體38之間傳遞。所述徑向操縱力被從主體38通過驅動桿46傳遞至切削單元34。優選地結合導向系統進行隧道挖掘設備20的操縱，所述導向系統用于確保鉆柱 M沿著精確的坡度和線路前進。例如，如圖1所示，所述導向系統包括激光器40，所述激光器40引導激光束42穿過由管段22的外殼體組件觀所限定的連續軸向延伸的空氣通路 (例如圖13所示的通路43)到達位于鉆頭30附近的靶44。該空氣通路從鉆柱M的近端延伸到其的遠端，并允許空氣被提供至切削單元34。隧道挖掘設備20還包括連接至用戶接口 52和監視器M的電子控制器50(例如計算機或其它處理裝置)。用戶接口 52可以包括鍵盤、控制桿、鼠標或其它接口裝置。控制器50也可以與照相機60接口連接，所述照相機60例如是視頻照相機，用作操縱系統的一部分。例如照相機60可以生成激光撞擊靶44所在的位置的圖像。應當理解，照相機60 可以安裝在鉆頭30內或可以被安裝在隧道挖掘設備20的外部(例如在激光器附近的位置處)。如果照相機60安裝在鉆頭30處，則數據纜線可以從照相機穿過從鉆柱M的遠端延伸到其近端的通路，所述通路由管段22的外殼體組件觀所限定。在另外的實施例中，隧道挖掘設備20可以包括無線技術，其允許控制器與井下照相機60進行遠程通信。在操控隧道挖掘設備20的過程中，操作者可以經由監視器M觀看照相機生成的示出激光束42在靶44上的位置的圖像。基于激光束42撞擊靶44的位置，操作者可以確定操縱所述設備以保持由激光束42所建立的期望的線路和坡度的方向。操作者通過使用用戶接口使殼驅動器39修改鉆頭30的操縱殼36和主體38的相對徑向位置來操縱鉆柱24。 在一個實施例中，徑向操縱力/負載被沿著與使鉆柱轉向所需徑向方向相反的徑向方向施加于操縱殼36。例如，如果需要向上操縱鉆柱M，則可以將向下的力施加于操縱殼36，其對主體38和切削單元34施以向上的力，使得當鉆柱M沿著向前/向遠端的方向軸向地推進時鉆柱向上轉向。類似地，如果需要向下操縱，則可以將向上的力施加于操縱殼36，其對主體38和切削單元34施以向下的力，使得當鉆柱M沿著向前/向遠端的方向軸向地推進時鉆柱M被向下操縱。在某些實施例中，所述徑向操縱力可以由多個徑向活塞施加至操縱殼36，所述多個徑向活塞通過液壓泵和/或閥(見圖25- 所示的泵700)的操作相對于鉆柱的中心縱向軸線選擇性地徑向延伸和徑向回縮。所述液壓泵和/或閥由控制器50根據用戶接口的輸入來控制。在一個實施例中，所述液壓泵和/或閥位于所鉆孔的孔的外部，液壓流體管線從泵/閥經由從鉆柱M的遠端延伸至近端并被限定在管段22的外殼體組件觀內的通路布線或延伸(route)至徑向活塞。在另外的實施例中，所述液壓泵和/或閥可以位于鉆頭 30內，控制管線可以從控制器50通過從鉆柱M的遠端延伸至其近端并被限定在管段22的外殼體組件觀內的通路布線或延伸至所述液壓泵和/或閥。在另外其它的實施例中，隧道挖掘設備20可以包括允許控制器遠程控制鉆頭30內的液壓泵和/或閥的無線技術。為了輔助鉆挖，隧道挖掘設備20還可以包括流體泵63，用于驅使鉆削流體從鉆柱 M的近端流到其遠端。在某些實施例中，所述鉆削流體可以穿過中心通路(例如圖13所示的通路4 泵送，所述中心通路被限定成貫穿驅動軸26。被限定成貫穿驅動軸沈的中心通路可以與設置在切削單元34處的多個流體輸送口流體連通，以使得鉆削流體被容易地設置在切削單元34的切削表面處。流體可以通過位于驅動單元32處的流體轉環被提供至中心通路。隧道挖掘設備20還可以包括用于將土石和鉆削流體從所鉆挖的鉆孔去除的真空系統。例如，鉆柱M可以包括真空通路(例如圖13所示的通路47)，所述真空通路從鉆柱 24的近端連續地延伸至鉆柱M的遠端。所述真空通路的近端可以與真空裝置或真空抽吸裝置65流體連通，所述真空通路的遠端通常直接位于所述鉆孔的底部附近的切削單元34 的后面。真空裝置65將真空壓施加于真空通路，以將土石和液體(例如來自流體通路45 的鉆削流體)從所鉆挖的鉆孔中移除。通過空氣通路43提供至鉆柱M的遠端的至少一些空氣也通常被抽吸到真空通路中以輔助防止真空通路的阻塞。在某些實施例中，通過真空通路從所述鉆孔去除的液體和土石可以被輸送至存儲箱67中。B.示例性管段圖2-11示出根據本發明公開內容的原理的管段22中的一個管段的示例。管段 22沿著中心軸線120是細長的，并包括公端122(見圖2)，所述公端122被定位成與母端 124(見圖幻相反。當多個管段22串聯在一起時，母端IM被連接至相鄰的管段22的公端 122。參照圖2和圖3，所示出的管段22的外殼體組件28包括位于公端122和母端IM 處的端板126。外殼體組件28也包括從公端122延伸到母端124的外殼128。外殼1 是大體圓柱形且限定了管段22的外直徑。在優選的實施例中，外殼1 配置成將為所鉆挖的鉆孔提供支撐，以防止所述鉆孔在鉆挖過程中坍塌。
如圖3所示，外殼體組件觀還限定了具有從管段22的公端122延伸至母端IM 的長度的側開口通路段130。所述側開口通路段130由通道結構132限定(見圖11)，所述通道結構132具有固定(例如焊接)至外殼128的外部134。通道結構132限定位于外殼 128處的開口側136。所述開口側136整體上從外殼1 徑向朝外，并沿著管段22的整個長度延伸。當管段22連接在一起以形成鉆柱M時，所述側開口通路段130彼此共軸地對準，并共同操作以限定沿著鉆柱M的長度延伸的連續的側開口外部通道。管段22的外殼體組件觀還包括用于可旋轉地支撐管段22的驅動軸沈的結構。 例如，如圖4-6所示，外殼體組件觀包括管狀軸容納器140，所述管狀軸容納器沿著中心軸線120從公端122延伸至母端124。軸容納器140的相對的端部被固定(例如焊接)至端板126。所述軸容納器140包括中心部分142和端軸環144。所述端軸環144被固定(例如焊接)至中心部分142的端部。所述端軸環144的直徑比中心部分142更大。所述端軸環144也被固定(例如焊接)至端板126，以使得所述軸環144用于相對于端板固定中心部分 142。參照圖4-6，驅動軸沈可旋轉地安裝在外殼體組件28的軸容納器140內。軸承 143(例如如圖6所示的徑向軸襯式軸承)優選地設置在軸環144中的至少一個中，以將驅動軸沈可旋轉地支撐在軸容納器140內。在一些實施例中，用于支撐驅動軸沈的軸承可以設置在軸容納器140的兩個軸環144中。外殼體組件28還包括多個角撐板160，所述角撐板160固定于軸容納器140的中心部分142和外殼1 之間(參見圖4、5和11)。角撐板160輔助加強外殼128以防止外殼在操縱或其它使用中被壓碎。管段22還包括多個內通路段，所述內通路段從公端122穿過管段22軸向延伸至母端124。例如，參照圖6，外殼體組件28限定第一內通路段170和獨立的第二內通路段 172。所述第一內通路段170和第二內通路段172中的每個完全地穿過管段22的長度延伸。 第一內通路段170由沿著管段22的長度延伸并具有固定于端板126的相對端部的管結構 173來限定。端板126限定了與管結構173對準的開口 175。面密封構件177或其它密封構件可以設置在圍繞開口 175的端板126中的至少一個的外表面處，以使得當兩個管段22 連接在一起時，它們的對應的通路段170共軸地對準，并在相連接的管段22的公端122和母端IM之間的界面處密封。當管段22連接在一起以形成鉆柱M時，第一內通路段170 彼此共軸地對準，并協作以形成穿過鉆柱M的長度軸向延伸的連續的真空通路47。再次參照圖6，第二內通路段172由具有固定于端板126的相對端部的管結構180 所限定。端板126具有與管段180對準的開口 181。可以在圍繞開口 181的至少一個端板 1 的外表面處設置面密封構件179或其它密封構件，以使得當兩個管段22連接在一起時， 它們的對應的通路段172共軸對準并在相連接的管段22的公端122和母端IM之間的界面處被密封。當管段22連接在一起以形成鉆柱M時，第二內通路段172彼此同軸地對準， 并協作以形成穿過鉆柱M的長度軸向延伸的連續的空氣通路43。仍然參考圖6，驅動軸沈延伸穿過軸容納器140，并包括位于管段22的公端122 處的公扭矩傳遞特征190和位于管段22的母端124的母扭矩傳遞特征192。公扭矩傳遞特征190由從管段22的公端122處的端板126向外伸出的凸臺(stub)(例如驅動件)形成。所述公扭矩傳遞特征190具有多個平坦部(例如形成六角頭的六角圖案平坦部)，用于當管段22在鉆柱M中連接時促使將扭矩從驅動軸傳遞至驅動軸。驅動軸沈的母扭矩傳遞特征192限定了容納部件(例如插座)，其尺寸設定成容納鉆柱M內的相鄰的管段22 的驅動軸沈的公扭矩傳遞特征190。母扭矩傳遞特征192被描述成被相對于在管段22的母端1 處的端板126的外表面插入。在一個實施例中，母扭矩傳遞特征192具有與公扭矩傳遞特征190的外形互補的形狀。例如，在一個實施例中，母扭矩傳遞特征192可以采用六角形插座的形式。在公扭矩傳遞特征190和母扭矩傳遞特征192之間的接口接合允許扭矩在由互連的管段22所限定的鉆柱M中從驅動軸傳遞至驅動軸。如圖6所示，每個驅動軸沈限定從公端122縱向貫穿驅動軸沈延伸到母端IM 的中心通路段194。當管段22連以形成鉆柱M時，驅動軸沈的中心通路段194軸向對準并相互流體連通，以使得連續的、不間斷的中心通路(例如，如圖13所示的中心通路45)從鉆柱M的近端穿過鉆柱M的驅動軸沈延伸至鉆柱M的遠端。限定在驅動軸沈內的所述連續的中心通路45允許鉆削流體被通過鉆柱M泵送至切削單元34。圖6A示出在公扭矩傳遞特征190和母扭矩傳遞特征192之間的示例性聯結。母扭矩傳遞特征192被示出為具有被定位成與第二端1014相對的第一端1012的軸環1010。鉆孔1015從第一端1012穿過軸環1010到達第二端1014。鉆孔1015具有第一區域1016和第二區域1018，所述第一區域限定扭矩傳遞特征(例如在圖案(例如六角圖案、內花鍵等) 中的內部平坦部)，所述第二區域具有比第一區域1016更大的橫截面尺寸。第一區域1016 從軸環1010的第一端1012延伸至徑向軸肩1020。第二區域1018從軸環1010的第二端 1014延伸至徑向軸肩1020。軸環1010的第一端1012固定連接(例如焊接)至具有縮短的扭矩傳遞段1022的對應的驅動軸^a，該縮短的扭矩傳遞段1022適配于鉆孔1015的第一區域1016內。扭矩傳遞段1022具有扭矩傳遞特征(例如外部平坦部、花鍵等)，所述扭矩傳遞特征與第一區域1016接合，以使得扭矩可以在軸26a和軸環1010之間傳遞。在一個實施例中，扭矩傳遞段1022的長度小于軸環1010的第一區域1016的對應長度的三分之一。第一區域1016沒有被所述縮短的扭矩傳遞段1022所占據的部分配置成接受相鄰的驅動軸^b的公扭矩傳遞特征190，以使得扭矩可以在驅動軸^a、26b之間傳遞。鉆孔1015 的第二區域1018可以由軸環1010的內圓柱表面限定，其在驅動軸^a、26b軸向移動至彼此連接時輔助將公扭矩傳遞特征190引導至第一區域1016中。另外地，密封構件1024(例如徑向密封構件，如0形環密封構件)可以被安裝在第二區域1018內。密封構件IOM可以在公扭矩傳遞特征190與鉆孔1015的第二區域1018之間提供密封，以防止鉆削流體在驅動軸沈3、2乩之間的連接部處從中心通路45逸出。管段22的公端122和母端124配置成提供在鉆柱M的管段22之間的轉動對準。例如，如圖2所示，公端122包括位于中心縱向軸線120的相對兩側處的兩個對準凸起 196(例如銷)。參照圖5，每個對準凸起196包括錨定至在公端122處的端板126的基段 197。每個對準凸起196還包括從基段197軸向向外伸出的主體195。所述主體195包括具有錐狀外端的頭部198和在徑向上位于頭部198和基段197之間的頸縮部199。當使第一管段22的公端122與第二管段22的母端IM接合時，設置在公端122處的對準凸起196的主體195配合在設置在母端IM處的對應的凸起容納部件200(如圖3所示)內(例如通過軸向滑移配合來實現)。當對準凸起196的主體195在凸起容納部件200中軸向滑移時， 位于母端IM處的滑移卡閂202(見圖9)被保持在非卡接位置，在該位置處卡閂202不干擾凸起196通過容納部件200插入。所述滑移卡閂202包括對應于母端IM處的凸起容納部件200的開口 206。所述開口 206包括第一區域208和第二部分210，每個第一區域208的直徑Dl (參見圖9)大于頭部198的外直徑D2 (見圖8)，每個第二部分210的直徑D3 (參見圖9)大體上匹配由對準凸起196的頸縮頸縮部199所限定的外直徑。直徑D3小于由頭部198所限定的外直徑D2。凸起容納部件200具有僅僅略大于直徑D2的直徑D4(見圖7)。當滑移卡閂202處于非卡接位置時，開口 206的第一區域208與凸出容納部件200共軸對準。在所述對準凸起196的主體完全插入到凸起容納部件200中之后，執行獨立的連接步驟，其中卡閂202被移動(例如用錘子手動實現)至卡接位置，在卡接位置中，對準凸起196被保持在凸起容納部件200內。滑移卡閂202能夠相對于管段22的外殼體觀沿著滑移軸線212在卡接位置(見圖10)和非卡接位置(見圖9)之間滑動。在非卡接位置中，滑移卡閂202的開口 206的第一區域208與凸起容納部件200共軸對準。在卡接位置中，開口 206的第一區域208被部分地從凸起容納部件200偏移，開口 206的第二區域210至少部分地與凸起容納部件200重疊。為了將兩個管段連接在一起，所述管段中的一個的對準凸起196可以被插入到另一個管段的凸起容納部件200中。在滑移卡閂202保持在非卡接位置(即凸起間隙位置)中的情況下，對準凸起196的主體195可以被軸向插入到凸起容納部件200中并穿過開口206的第一區域208，而不與滑移卡閂202干涉。在對準凸起196已經完全插入到凸起容納部件200中且管段之間的相對軸向運動已經停止之后，滑移卡閂202可以被移動至卡接位置以實現在管段22之間的連接。當在卡接位置中時，開口 206的第二區域210配合到對準凸起196的頸縮部199之上，以使得滑移卡閂202的部分與凸起196的頭部198重疊。在滑移卡閂202與對準凸起196的頭部198之間的這種重疊/干涉防止對準凸起196的主體195從凸起容納部件200軸向回退。這樣，在相鄰的獨立管段22之間提供固定的機械連接。在管段22之間沒有進行連接，直到滑移卡閂202已經被移動至卡接位置為止。為了斷開管段22，滑移卡閂202可以返回至非卡接位置，由此允許對準凸起196容易地從凸起容納部件200軸向回退，并允許管段22相互軸向分離。每個滑移卡閂202的滑移軸線212貫穿其對應的滑移卡閂202的長度縱向延伸。每個滑移卡閂202還包括一對細長狹槽220，所述細長狹槽220具有沿著滑移軸線212延伸的長度。管段22的外殼體組件觀包括貫穿滑移卡閂202的狹槽220延伸的銷222。所述銷222防止滑移卡閂202與外殼體組件觀分離。狹槽220還提供沿著滑移軸線212的運動范圍，通過所述滑移軸線212滑移卡閂202可以在非卡接位置和卡接位置之間滑動。當兩個管段卡接時，在滑移卡閂202與凸起196的擴大的頭/端198之間的干涉將相鄰的管段22機械互鎖或連接在一起，以使得回拉負載或其它張力負載可以在鉆柱M中從管段22傳遞至管段22。這允許鉆柱M通過將鉆柱M朝近端方向回拉而從所鉆孔的孔回退。所述回拉負載通過/由管段22的殼體組件觀而不通過驅動軸沈來承載。在于鉆柱M上回拉之前，鉆頭30可以被替換成回擴器，所述回擴器適合于在鉆柱M被回拉出所鉆孔的孔時擴大所鉆孔的孔。對準凸起196和容納部件200還保持管段22之間的共軸對準，并確保彼此共軸對準由每個管段M所限定的內軸向通路段和外軸向通路段，以便限定貫穿鉆柱M的長度延伸的連續通路。例如，參照圖9，由凸起196和容納部件200提供的對準確保管段22的第一內通路段170彼此都共軸對準(例如都相對于中心軸線120位于大約6點鐘位置)，第二內通路172都彼此共軸對準(例如都相對于中心軸線120大體位于12點鐘位置)，且側開口的通道130都彼此共軸對準(例如都相對于中心軸線120大體位于1點鐘位置)。C.示例性驅動單元圖12示出用于隧道挖掘/鉆挖設備20的驅動單元32的示例配置。通常，驅動單元32包括可滑動地安裝在軌道結構302上的托架300。軌道結構302由適于安裝在所開掘的結構(例如坑)內的驅動單元32的基座支撐。可延伸的支腳305可以用于將軌道錨定在所述坑內，可延伸的支腳306可以用于將所述基座設置成相對于水平成期望的角度。驅動單元32包括用于將托架300沿著平行于軌道結構302的軸線303向近端和向遠端移動的推進驅動器。所述推進驅動器可以包括液壓動力的齒輪傳動布置(例如由一個或更多個液壓馬達驅動的一個或更多個齒輪)，所述齒輪傳動布置由與沿著軌道結構302延伸的細長的齒輪齒條307嚙合的托架300承載。在另外的實施例中，可以使用液壓缸或其它適用于將所述托架沿著軌道向近端和向遠端移動的結構。所述驅動單元32還包括用于將扭矩施加于鉆柱M的由托架300所承載的扭矩驅動器(例如液壓驅動裝置)。例如，如圖12所示，驅動單元可以包括安裝在托架300上的母轉動驅動元件309，由托架300所承載的驅動裝置(例如液壓驅動馬達)圍繞軸線303沿順時針方向和沿逆時針方向選擇性地驅動/轉動母轉動驅動元件309。母旋轉驅動元件309可以適合于容納對應于鉆柱M的最近端的管段的驅動軸沈的公扭矩傳遞特征190。凸起容納部件311位于母驅動元件309的相對兩側上。所述凸起容納部件311配置成容納最近端管段22的凸起196以確保最近端的管段22被取向成圍繞鉆柱的中心軸線303的恰當的轉動/角度方向。所述托架還攜帶真空軟管端口 313，所述真空軟管端口 313適用于連接至與隧道挖掘設備20的真空裝置65流體連通的真空軟管。所述真空軟管端口 313也與直接位于母驅動元件309的下方的真空端口 314流體連通。當最近端的管段連接至驅動單元32時，所述真空端口 314與所述最近端的管段22的第一內通路段170共軸對準。這樣，真空裝置65設置成與鉆柱M的真空通路47流體連通，以使得真空可以被施加至真空通路47以通過真空通路47抽吸泥漿。托架300還限定激光開口 315，可以通過所述開口 315引導來自激光器40的激光束42。當最近端的管段22連接至驅動單元32時，所述激光束開口 315與所述最近端的管段22的第二內通路段172共軸對準。這樣，可以通過鉆柱M的空氣通路傳送激光束42。母轉動驅動元件309還限定與鉆削流體源(例如，隧道挖掘設備20的流體/液體泵6 流體連通的中心開口。當母轉動驅動元件309連接至最近端的管段的驅動軸沈的公扭矩傳遞特征190時，鉆削流體可以從所述鉆削流體源通過公扭矩傳遞特征190引入到由鉆柱M的管段22的驅動軸沈所限定的中心流體通路(例如通路4 。由驅動軸沈所限定的中心流體通路將鉆削流體從鉆柱M的近端傳送至其遠端，以使得在切削單元34的切削面處提供鉆削流體。為了鉆挖鉆孔，當托架位于軌道結構302的最近端位置處時，其上安裝有鉆頭30的管段22被裝載到驅動單元32上。管段22的近端之后連接至托架300。接著，推進驅動器將托架300朝遠端方向沿著軸線303推進，而扭矩被同時由母轉動驅動元件309施加至管段22的驅動軸沈。通過使用所述推進驅動器將托架300朝向遠端方向沿著軸線303驅動，推進力被從托架300傳遞至管段22的外殼體28，由此使得管段22被朝向遠端推入地下中。一旦托架300到達軌道結構302的最遠端位置，管段22的近端與托架300斷開，且托架300返回至最近端位置。然后下一管段22通過將該新管段22的遠端連接至已經進入地下的管段22的近端和另外將該新管段22的近端連接至托架300而被裝載到驅動單元32中。托架300然后被再次朝遠端方向推進，而扭矩同時被施加至該新管段22的驅動軸沈直到托架300到達最遠端位置為止。此后，所述過程被重復直至所需數量的管段22經被添加到鉆柱M為止。驅動單元32也可以用于將鉆柱M從地下回退。通過在托架300位于最遠端位置時將最近端的管段22的凸起196卡接在驅動單元托架300的凸起容納部件311內(例如通過設置在托架上的滑移卡閂)并然后使用驅動單元32的推進驅動器將托架300從最遠端的位置朝向近端方向移動至最近端的位置，將回拉負載施加于鉆柱對，其使得鉆柱M被從地下的所鉆挖的鉆孔中回退。如果期望在鉆柱對的回退過程中回擴所述鉆孔，則切削單元34可以被替換成回擴器，所述回擴器在鉆柱M被回拉時由驅動單元32的扭矩驅動器旋轉驅動。在最近端的管段22已經從所述鉆孔回退并與驅動單元32斷開之后，托架300可以從最近端位置移動到最遠端位置，并被連接至仍保留在地下的最近端的管段。此后，回退過程可以被重復直至所有的管段都已經被從地下拉出為止。D.示例性真空通路阻塞檢測系統圖13是圖1的隧道挖掘設備20的另一示意圖。參照圖13，示意性地示出了穿過鉆柱M軸向延伸的空氣通路43和真空通路47。還示意性地示出了從驅動單元32穿過鉆柱軸向延伸至切削單元34的驅動軸26。流體/液體泵63被示出將鉆削流體通過中心流體通路45引導，所述中心流體通路45由驅動軸沈限定并從鉆柱M的近端延伸至其遠端。在另外的實施例中，流體/液體泵63可以沿著位于由管段22的側開口通路段130所限定的通道內的流體管線傳送鉆削流體。空氣通路43被示出與氣壓源360流體連通，所述氣壓源360將壓縮空氣引導至空氣通路43的近端中。氣壓源360可以包括風扇、鼓風機、空氣壓縮機、風壓蓄能器或壓縮空氣的其它源。真空通路47被示出與真空裝置65流體連通，用于從所述鉆孔去除土石。所述真空裝置65將真空施加于真空通路47的近端。當由隧道挖掘設備20形成鉆孔時，真空通路47可能在鉆柱M的遠端附近被阻塞。一旦真空通路47被阻塞，真空通路47可能難以清理。例如，可能必須從所述鉆孔將鉆柱M回退出來，并手動對阻塞物進行清理。于是，隧道挖掘設備20裝備有降低真空通路47被阻塞的可能性的特征。例如，通過將正向空氣壓力經由氣壓源360施加于空氣通路43的近端，更多的空氣被提供至鉆柱M的遠端，由此降低了阻塞的可能性。空氣被迫使沿著空氣通路43流動(即由氣壓源360吹送)至切削單元34的附近，并之后流入到真空通路47中。這樣，來自氣壓源360的正向壓力幫助將碎屑/ 土石朝近端推動真空通路47中并穿過真空通道47，真空源65將碎屑/ 土石朝近端拉動到真空通路47中并穿過真空通道47。在某些實施例中，沿著空氣通路43吹送的空氣的流量和壓強是與由真空源65所提供的抽吸流量等同的和平衡的。一個或更多個壓強感測位置370a、370b可以被設置在沿著從鉆柱的遠端至真空裝置65的真空路徑的位置處。壓強感測位置370a被設置井下且在鉆柱的遠端附近的真空
21通路47處。例如，壓強感測位置370a可以位于鉆頭內。壓強感測位置370b位于地面上方且鄰近真空裝置65的入口處。例如，壓強感測位置370b可以處于管段與真空裝置65的入口之間的過渡區域。另一壓強感測位置可以設置在真空裝置65處或其自身內。該感測位置可以提供關于真空裝置65是否正確操作的指示。壓強感測位置是沿著真空路徑的位置，在所述位置處壓強傳感器372設置成與真空路徑流體連通。以這種方式，壓強傳感器可以用于獲取表示在壓強感測位置370a、370b處的實時真空壓強的真空壓強讀數。通過感測多個位置處的壓強，可以更好地診斷發生阻塞所在的位置并更好地評估系統的總體效率。壓強傳感器372優選地與控制器50接口連接，并提供由控制器50使用的真空壓強數據以監測真空系統的狀態。真空壓強相比于真空系統的正常(即未阻塞的)操作相關聯的真空壓強的變化可以是由控制器50所利用的用作真空路徑變得被阻塞的指示器的阻塞預報特性。因此，如果控制器50通過由壓強傳感器372提供的壓強數據檢測到達預定警報水平的真空壓強的變化，則控制器50可以采取適合于降低真空通路47完全阻塞的可能性的動作。例如，控制器50可以減小施加于鉆柱M的推進量或可以修改切削單元34的旋轉速度(例如，切削單元的旋轉速度可以被提高，降低，停止或反轉)。控制器50還可以完全停止鉆柱的推進，或甚至可以回縮鉆柱，直至壓強傳感器372指示真空通道內的真空壓強已經回到可接受的水平為止。在某些實施例中，控制器可以使真空裝置停止向通路47施加真空壓強，且正向壓強可以被施加于通路47以將可能的阻塞物朝遠端吹出通路43使之回到切削單元，在切削單元處，可能的阻塞物可以被進一步減小尺寸。替代地，真空可以被施加至空氣通道43以將碎屑朝向空氣通道43抽吸而正向壓強被施加至通路47以將碎屑從通路47吹走。在另外的實施例中，控制器50可以向操作者發出警報或警告(例如通過監視器M、警報光或聲音信號)，指示已經檢測到真空阻塞事件。控制器50也可以提供用于防止真空通路阻塞的操作指令/建議(例如停止推進，反轉推進等)。在另外其它的實施例中，控制器可以在檢測到阻塞情況時使被向下提供至鉆孔的鉆削流體的量增加。在一個示例性實施例中，在檢測到阻塞預報特性時，控制器自動地減小推進，增加切削單元的旋轉速度和增加向下提供至鉆孔的鉆削流體量。上述動作的任何組合可以由控制器50自動實施或由操作者手動實施。在另外其它的實施例中，控制器50可以與顯示由壓強傳感器372感測到的真空壓強的真空壓強讀出裝置(例如數字或機械顯示器/儀表)接口連接。因此，通過監測真空壓強讀出裝置，操作者可以注意到真空壓強的變化并相應地修改隧道挖掘設備的操作以降低阻塞的可能性。例如，操作者可以實施上述一個或更多個補救動作。在一個示例中，當真空壓強增加(即將幅度沿著遠離大氣壓并朝向絕對真空延續的方向移動或強化(spike))至幅度大于與正常的未阻塞的操作條件相關聯的真空壓強的預定警報水平時，由控制器50檢測阻塞預報特性。這將通常在開始在井下位置從給定的壓強感測位置形成阻塞時(即壓強感測位置位于真空源與阻塞位置之間)發生。在另一示例中，當真空壓強減小(即將幅度沿著朝向大氣壓并遠離絕對真空延續的方向移動或強化)至幅度小于與正常的未阻塞的操作條件相關聯的真空壓強的預定警報水平時，由控制器50檢測阻塞預報特性。這將通常在開始在真空源與壓強感測位置之間的位置處形成阻塞時發生。當檢測到阻塞預報特性時，控制器可以對操作者發出阻塞預報情況的警告(例如通過聲音或視覺信號)和/或可以自動地修改隧道挖掘設備的操作以防止真空通道的完全阻
空氣通道43中的氣流也可以用作關于真空路徑是否處于被阻塞的過程中的指示器(即阻塞預報特性)。例如，相比于在未阻塞的狀態下的真空系統正常操作的過程中流過空氣通道43的氣流量，空氣通道43內的氣流的減小可以提供真空路徑正處在被阻塞的過程中的指示。為了監測空氣通路43中的氣流，控制器50可以與感測空氣通道43中的氣流量的氣流傳感器374接口連接。如果控制器50檢測到空氣通路43中的氣流已經下降到預定的警報水平以下，則控制器50可以修改隧道挖掘設備的操作以防止上述真空通道的完全阻塞。另外，如上所述，控制器可以向操作者發出警報并提供推薦的補救動作。在另外其它的實施例中，控制器50可以與顯示由傳感器374感測到的空氣流量的空氣流量讀出裝置(例如數字或機械顯示器/儀表)接口連接。因此，通過監測空氣流量讀出裝置，操作者可以注意到空氣流量的變化并相應地修改隧道挖掘設備的操作以降低阻塞的可能性。例如，操作者可以實施上述一個或更多個補救動作。還可以提供用于清理和/或防止真空通路47阻塞的附加結構。例如，可以在鉆頭處設置噴嘴噴口，用于將入口處的射流引導至通路47。阻塞也可以通過機械結構(例如軸向穿過通路43、47中任一個的桿/蛇形件)來進行機械清理。E.示例性鉆頭圖14和15示出隧道挖掘設備20的鉆頭30的示例性實施例。鉆頭30在從鉆頭30的近端502延伸至其遠端504的中心縱向軸線517上是細長的。鉆頭30的軸線517優選與由鉆柱M的管段22所限定的整個中心軸線同軸對準。切削單元34和操縱殼36安裝在鉆頭30的遠端504處。鉆頭30的主體38包括大體上從操縱殼36延伸至鉆頭30的近端502的圓柱形外罩506。操縱殼36的外直徑大于罩506的外直徑。罩506具有多個可去除的接近面板508、510和512，所述接近面板508、510和512可以被去除以便于接近鉆頭30的內部。鉆頭30的主體38也包括多個機械互連板或模塊536a-536f (見圖16)，所述機械互連板或模塊536a-536f機械錨定/固定至外罩506的遠端。模塊536a_536f相對于彼此固定(例如通過緊固件、焊接或其它技術)，且操縱殼36安裝在模塊536a-536f之上。如圖21所示，軸向延伸的緊固件537用于將模塊536a-536f固定在一起。鉆頭30的近端502配置成機械連接至鉆柱M的最遠端的管段22的遠端。例如，鉆頭30的近端502包括位于鉆頭30的中心軸線517的在直徑上相對的兩側上的兩個凸起514。凸起514從安裝在鉆頭30的近端502處的端板516向外朝近端伸出。凸起517配置成容納和卡接在凸起容納部件200內，所述凸起容納部件200設置在鉆柱M的最遠端的管段22的遠端處。鉆頭30的近端502也配置成在鉆頭30的驅動桿46與最遠端的管段的驅動軸沈之間提供扭矩傳遞連接。例如，鉆頭30的驅動桿46還包括公扭矩傳遞特征518 (例如六角驅動器)，所述公扭矩傳遞特征518與鉆頭30的中心軸線517對準并朝向近端方向從端板516向外軸向伸出。當鉆頭30連接至最遠端的管段22時，公扭矩傳遞特征518容納在設置在鉆柱M的最遠端的管段22的遠端處的母扭矩傳遞特征192(例如六角容納部件)內，以使得扭矩可以從最遠端的管段22的驅動軸沈傳遞至驅動桿46。鉆頭30的端板516限定了凹口 522 (見圖14)，所述凹口穿過端板516軸向延伸并具有從端板516的圓周面朝外的開口側。當鉆頭30連接至最遠端的管段時，凹口 522與由最遠端的管段22所限定的側開口的通路段130共軸對準。凹口 522與鉆頭300的罩506中的開口區域524(例如被切掉的區域)連通。開口區域5M和凹口 522促使將部件(例如控制線路、數據線路、液壓線路等)從側開口的通路段130布線到鉆頭30的內部中。一旦所述部件已經被布線到開口區域524中，則所述部件可以穿過設置在將開口區域524與鉆頭30的內部的其余部分分隔開的壁5 上的一個或更多個配件525(見圖15和27)進行布線。參考圖16，鉆頭30的驅動桿46沿著鉆頭30的中心縱向軸線517從近端502延伸至遠端504。驅動桿46包括由扭矩傳遞連接器530連接至遠端長度46b的近端長度46a。驅動桿46的近端部被支撐在安裝于固定至端板516的軸環內的徑向軸承532(例如軸襯)中。驅動桿46的遠端部被支撐在安裝于由所述多個互連模塊536a-536f所限定的鉆孔內的徑向軸承534(例如軸襯)中。驅動桿46也由沿著驅動桿46的長度處于中間位置的軸向軸承組538支撐。軸向軸承組538支撐施加至驅動桿46的推進和回拉負載(例如壓縮和張力負載)。優選地，軸向軸承組從徑向軸承534偏移，且還從鉆頭30的遠端504向近端偏移。在優選的實施例中，所述軸向軸承組538從鉆頭30的主體的遠端偏移至少12英寸或至少18英寸的軸向距離Si，并從徑向軸承534偏移至少12英寸的軸向距離S2。軸向軸承組538包括支撐在襯套MO內的多個軸向軸承，所述襯套540被由多個增強板542錨定至外罩506。徑向軸承532、534配置成傳遞在鉆頭30的主體38與驅動桿46之間傳遞的大部分徑向負載，軸向軸承組538配置成傳遞在鉆頭30的主體38與驅動桿46之間傳遞的大部分軸向負載(例如推進或回拉)。參照圖20，鉆頭的操縱殼36總體上是圓柱形的，并安裝在鉆頭30的遠端處的模塊536a-536f之上。為了促進操縱，所述操縱殼36是能夠相對于主體38的模塊536a-536f徑向移動的。在一個實施例中，操縱殼36能夠相對于模塊536a-536f沿徑向在360度上移動。成環或部分環形式的殼保持件538、540被固定于操縱殼36的近端和遠端。環530徑向上覆蓋模塊536b和模塊536f。在殼保持件538、540與模塊536b_536f之間的干涉限制操縱殼相對于主體38的軸向移動。在鉆頭30的主體38與操縱殼36之間的相對徑向移動由安裝在限定于模塊536d內的徑向活塞缸陽加-552(1 (見圖2 中的徑向活塞550所控制。活塞缸55h_552d在角度上圍繞中心縱向軸線517以近似90度相互間隔。活塞550由流體壓強(例如液壓流體壓強)伸展和回縮，所述流體壓強通過由模塊536a-536d所限定的軸向液壓流體通路
提供至活塞缸55h-552d。液壓流體排放通路555也通過模塊536e和536f針對于每個活塞缸55h-552d進行限定(圖20僅僅示出兩個通路)。排放通路555在不需要對對應于操縱系統的液壓流體管線進行排放時被阻塞。當活塞550伸展時，活塞550的外端556與操縱殼36的接觸墊558的內接觸表面560接合。內表面560優選在沿著與鉆頭30的中心軸線517垂直的平面切割得到的橫截面中觀察時是平坦的(見圖23)。于是，表面560優選地包括多個部分，在所述多個部分總體上沿著殼滑移方向SD延伸時所述部分不彎曲。所述滑移方向SD被限定在總體上垂直(即垂直或幾乎垂直)于鉆頭30的中心縱向軸線517的平面中。所述滑移方向SD也總體上垂直于由徑向活塞550所限定的中心縱向軸線519。如圖23所示，接觸墊558由固定在由操縱殼36的主體所限定的開口 559內的插入件形成。而且，所述內接觸表面560被示出為正切于操縱殼36的主體的內表面沿著其延伸的曲線。盡管內接觸表面560優選在上述方向上是平坦的，但是應當理解，在其它實施例中，所述表面560可以在滑移方向SD上稍微彎曲或以其它方式成非平坦的。優選地，內接觸表面560相比于殼36的主體的內表面沿著其延伸的曲線在滑移方向SD上具有平坦化的配置。通過平坦化的配置，意味著內接觸表面在滑移方向SD上比殼36的主體的內表面更平坦。接觸墊的內接觸表面560的平坦化配置允許操縱殼36和徑向活塞550的外端556 響應于所選擇的徑向活塞陽0的伸展和回縮而相對于彼此更自由或更容易地滑移。于是， 接觸墊558沿著滑動方向SD的平坦化配置輔助防止在殼36的重新定位的過程中粘連。在其它的實施例中，氣動壓強可以用于移動活塞。在另外其它的實施例中，可以使用除活塞之外的結構來生成在操縱殼36與主體38之間的相對橫向移動(例如可以用空氣或液體、螺旋驅動器、機械連接等膨脹和收縮的氣囊)。驅動桿46也限定了形成由鉆柱M所限定的中心流體流動通路45的最后支腳的中心通路570。如圖20所示，驅動桿46的遠端包括公扭矩傳遞特征574，徑向流體流動通路 572被限定在所述公扭矩傳遞特征574中。徑向流體流動通路572從中心通路570徑向向外延伸至公扭矩傳遞特征574的外部。徑向流體流動通路572適合于將流體流動引導至通過切削單元34限定的流體通路。鉆頭30也配置成將鉆削流體引導至限定在模塊536b-536f 與操縱殼36的內表面之間的區域576中以輔助保持所述區域576沒有碎屑。例如，驅動桿 46將徑向通路578限定在剛好靠近模塊536a的位置處。流體轉環580設置成在徑向通路 578的近端側和遠端側上圍繞驅動桿46的外部提供流體密封，同時還允許驅動桿46圍繞縱向軸線517自由轉動。鉆削流體可以從流體轉環580(例如通過軟管)引導至通路582(見圖21)，所述通路582軸向延伸，且之后穿過模塊536a-536f中的至少一些徑向延伸。通路 582可以延伸至位于至少一些模塊536a-536f的外圓周表面處的排放口。所述排放口定位成將鉆削流體分配至操縱殼36的內表面與模塊536a-536f的外圓周表面之間的區域576 中。再次參照圖16和17，鉆頭30還包括真空通道結構590，所述真空通道結構590 與鉆柱M的管段22的第一內通路段170共軸對準，以使得通道結構590形成隧道挖掘/ 鉆挖設備20的真空通路47的最后支腳。真空通道結構590從鉆頭30的近端502延伸至其遠端504。真空通道結構590的最遠端部分由穿過模塊536a-536f軸向延伸的通路段 592形成。因為軸向軸承組538已經從鉆頭30的遠端朝向近端偏移，可以將延伸穿過模塊 536a-536f的通路段592的尺寸(即橫向橫截面積)最大化，由此減小真空通路47的最遠端處阻塞的可能性。通路段592由多個共軸對準的開口所限定，所述多個共軸對準的開口由模塊536a-536f所限定。真空通道結構590也包括斜坡594，所述斜坡594為穿過端板 516限定的開口 577提供了過渡。當鉆頭30連接至鉆柱M的最遠端的管段22的遠端時， 端板516的近端表面與最遠端的管段22的端板1 的遠端表面鄰接，且開口 577與最遠端的管段22的遠端端板126中的開口 175共軸對準。通道結構590的第一部分590a由罩 506限定，而第二部分590b由通道構件所提供，所述通道構件固定至罩506，并將真空通路 47與鉆頭30的內部的剩余部分隔離開。鉆頭30還包括空氣通路通道結構600，所述空氣通路通道結構600形成鉆柱M的空氣通路43的一部分。空氣通路通道結構600與穿過端板516所限定的開口 602共軸對準。當鉆頭30連接至鉆柱M的最遠端的管段22的遠端時，開口 602與最遠端的管段22的遠端端板126中的開口 181共軸對準。空氣通路通道結構600也與穿過用于支撐軸向軸承組538的加強板542軸向限定的開口 604共軸對準，進而與穿過模塊536a_536e軸向限定的通路段608共軸對準。通路段608由模塊536a-536e所限定的共軸對準的開口形成。穿過鉆柱M的空氣通路43的空氣穿過通道結構600進入鉆頭30的內部，朝遠端移動穿過鉆頭300的內部并在開口 601處(見圖19)離開鉆頭300。開口 601被限定成穿過模塊336f 并與延伸穿過模塊536a-536e的通路段608流體連通。隧道挖掘設備20的激光靶44安裝至模塊536f的壁606。靶44優選地與空氣通路通道結構600以及由強化板M2限定的開口 604和由模塊536a-536e所限定的通路段 608軸向對準。這樣，可以引導激光42穿過空氣通路43以到達靶44。用于觀察靶44的照相機60優選地安裝在軸向上位于軸向軸承組538和模塊36a-36f之間的區域610處。罩 506的面板512被提供用于接近/訪問照相機60。照相機60優選地被取向成通過由模塊 536a-536e所限定的通路段608進行觀察，以使得照相機60可以生成靶44的圖像。除生成靶44的圖像之外，照相機還生成安裝在模塊536e中的右和左操縱襯套位置指示器612R、 612L的圖像。所述位置指示器612R、612L與通路段608部分重疊，以便通過照相機是可視的(即，所述位置指示器處于照相機的視場內)。位置指示器612R、612L由彈簧614從模塊536e向外偏壓以與操縱殼36的內表面接觸。彈簧614的基部端616被支撐在模塊536e 上且彈簧614的外端618被偏壓至位置指示器612R、612L的內端620。位置指示器612R、 612L的外端622優選地與操縱殼36接合。例如，外端622可以與操縱殼36的內表面接合。在操縱期間，活塞550引起操縱殼36和模塊536e之間的相對徑向移動。當該相對徑向移動產生時，位置指示器612R、612L也改變相對于模塊536a_536f的位置。例如，位置指示器612R、612L響應于在操縱殼36與模塊536a_536e之間的相對徑向移動而沿著滑移軸線630R、630L移動。滑移軸線630R、630L被取向成具有橫向分量和豎直分量(即，軸線630R、630L相對于水平和豎直傾斜)。位置指示器612R、612L沿著滑移軸線630R、630L移動的方向依賴于在操縱殼36 與模塊536a-536f之間的相對徑向移動的方向。例如，如果在模塊536a_536f的底側與操縱殼36的底部之間的豎直間距Sl由活塞550減小，則彈簧614使位置指示器612R、612L 沿著它們各自的軸線630R、630L向外移動(即遠離模塊536a_536f移動)。相反，如果在模塊536a-536f的頂側與操縱殼36的頂部之間的豎直間距S2由活塞550減小，則位置指示器612R、612L克服彈簧614的偏壓沿著它們各自的軸線630R、630L向內移動(即朝向模塊 536a-536f移動)。如果在模塊536a_536f的右側與操縱殼36的右側之間的橫向間距S3由活塞550增加，則位置指示器612R被通過其對應的彈簧614沿著軸線630R向外移動(即遠離模塊536a-536f移動)，且指示器612L被克服其對應的彈簧614的偏壓沿著軸線630L 向內移動(例如朝向模塊536a-536f移動)。如果在模塊536a_536f的左側與操縱殼36的左側之間的橫向間距S4由活塞550增加，則位置指示器612L被通過其對應的彈簧614沿著軸線630L向外移動(即遠離模塊536a-536f移動)，且指示器612R被克服其對應的彈簧 614的偏壓沿著軸線630R向內移動(例如朝向模塊536a-536f移動)。在操縱鉆柱M時觀察位置指示器612R、612L的操作者可以確認至少兩件事。第一，確實出現指示殼36與模塊536a-536f之間的相對移動的位置指示器612R、612L的移動(即操縱殼36相對于鉆頭30的主體沒有被阻塞)。第二，通過注意到指示器612R、612L在給定時刻相對于模塊536a-536f或鉆頭主體38的其它特征的位置，操作者可以確認在操縱殼38與鉆頭30的主體38之間的實際相對位置與操縱殼36與鉆頭30的主體38之間的期望的相對位置相匹配。測量尺度或其它標記可以設置在照相機60的視場中的位置處鄰近位置指示器612R、612L的主體38上(例如在模塊536e上)，以使得操作者可以迅速地確定位置指示器612R、612L相比于主體38的相對位置。參照圖25-28，液壓泵700被安裝在鉆頭30的內部區域中，用于泵送用于操作操縱系統的液壓流體。在優選實施例中，扭矩從鉆頭30的驅動桿46傳遞至液壓泵700，以為液壓泵700提供動力。例如，在一實施例中，齒輪702可以安裝在驅動桿46上。扭矩傳遞構件(例如鏈條)可以用于將扭矩從齒輪傳遞至液壓泵700的驅動軸上的對應的齒輪。液壓泵700優選包括雙向泵。于是，所述泵優選能夠將加壓液壓流體泵送至操縱系統，而不管驅動桿46是圍繞其中心縱向軸線沿順時針方向旋轉還是沿逆時針方向旋轉。因此，液壓泵 700能夠在驅動桿46沿順時針方向旋轉時和驅動桿46沿逆時針方向旋轉時將液壓提供至活塞紅 552a-552d。泵700被示出安裝在鉆頭30的內部區域中且在可以通過接近面板508和510接近泵700的位置處。所述泵與閥布置704流體連通，所述閥布置704控制液壓流體到操縱機構的活塞缸55加-552(1的流動。例如，閥布置704可以包括液壓流體端口 70fe_705d，所述液壓流體端口 705a-705d分別連接至(例如通過液壓流體軟管)與活塞缸55h_552d流體連通的流體通路55^-5Md。閥布置704優選地適用于選擇性地將活塞缸55h-552d中的一個或更多個設置成與液壓泵700的加壓側流體連通，并選擇性地將活塞缸55加-552(1 中的一個或更多個設置成與泵700的吸入側流體連通。用于控制泵700和閥布置704的控制線路可以穿過外部側開口通路布線至鉆頭30，所述外部側開口通路由管段22的側開口通路段130所限定。在某些實施例中，鉆頭30可以包括用于促進操縱操作的一個或更多個角度過渡位置(例如由鉸鏈、樞軸、彈性墊圈提供的接頭等)。所述角度過渡位置可以配置成允許鉆頭30的長度部分成為相互角偏移。所述角度過渡位置可以相比于鉆頭30的長度的其它部分提供增加撓性(即增加彎曲性或增加樞轉性)的區域。在鉆頭具有多于一個角度過渡位置的實施例中，所述角度過渡位置可以沿著鉆頭30的長度彼此間隔開。如在圖15示意性地示出的，示意性示出了兩個角度過渡位置721。角度過渡位置721允許鉆頭在角度過渡位置721的相對側上的縱向節(segment)整體相對于彼此角度偏移一角度θ。角度θ的尺寸在圖15中出于示意的目的而被夸大。另外的角度過渡位置723可以設置在鉆頭30與最遠端的管段22之間的界面處。參照圖27，鉆頭30的遠端具有倒角配置。例如，操縱殼36的遠端包括外倒角表面 730,當所述外倒角表面730從操縱殼36的最遠端的邊緣732朝近端延伸時，所述外倒角表面730的外徑逐漸增加。鉆頭30的主體38的遠端也包括內倒角表面734，當所述內倒角表面734從主體38的最遠端向近端延伸至由模塊536f所限定的總體上平坦的遠端面736 時，所述內倒角表面734的內徑逐漸減小。真空通路47的通路段592的入口 738被限定成穿過端面736。空氣通路43的出口 601也被限定成穿過端面736。參照圖16和四-31，驅動桿46的公扭矩傳遞特征574適用于配合在對應的母扭矩傳遞特征800(例如六角插座)內，所述對應的母扭矩傳遞特征800被限定在切削單元34 的主體802內。切削單元34的主體802包括中心轂部分804和從所述轂部分804沿徑向向外伸出的多個臂806，所述母扭矩傳遞特征800設置在所述中心轂部分804中。如圖四所示，切削單元；34包括從所述轂部分804的相對側沿徑向向外伸出的兩個徑向臂806。每個徑向臂806包括前側808 (見圖29)和后側809 (見圖30)，切削元件810 (例如切削鉆頭、 齒或刀片等)安裝在所述前側808處。當前側808從所述轂部分804沿徑向向外延伸(見圖31)時，所述前側808在朝向近端方向上稍稍傾斜。每個臂806也限定內部徑向流體通路812，所述內部徑向流體通路812穿過臂806徑向延伸并與設置在切削臂806的前側808 和后側809處的多個排出端口 814連通。當切削單元34安裝至驅動桿46時，后側809與模塊536f的端面736 (見圖27)相對，且徑向流體通路812經由限定成穿過驅動桿46的公扭矩傳遞特征574的徑向通路572與限定成穿過驅動桿46的中心通路570流體連通。臂 806的后側809限定位于臂806的徑向最外部附近的凹口 813 (例如凹陷)。當切削單元34 通過驅動桿46圍繞鉆頭的軸線517旋轉時，凹口 813沿著環形路徑移動，所述環形路徑具有直接延伸跨過真空通路47的入口 738和空氣通路43的出口 601的前方的部分。凹口 813允許所述轂部分804的后側的至少一部分朝近端凹入到鉆頭30中。例如，所述轂部分的后側的至少一部分從操縱殼36的最遠端邊緣732朝近端偏移。凹口 813 允許切削單元34的后側809位于非常靠近鉆頭30的端面736的區域中和非常靠近真空通路47的入口 738的區域中，而不使切削單元34與在操縱殼36和鉆頭30的主體38之間的相對徑向移動干擾。在正常鉆挖操作過程中，切削單元34圍繞鉆頭30的軸線517沿第一旋轉方向(見箭頭851)旋轉。切削臂806的后側809包括泥漿流引導結構852，用于在切削單元34沿著第一旋轉方向851旋轉時將泥漿流朝向真空通路47的入口 738引導。流引導結構852包括至少部分沿著臂806的長度延伸的遠端邊緣860和近端邊緣862。遠端邊緣860具有沿著凹口 813的周長延伸的臺階布置。所述流引導結構852包括位于遠端邊緣860和近端邊緣862 之間的第一表面85 和第二表面852b。表面85 配置成在切削單元34沿第一旋轉方向 851旋轉時將流在凈(net或實際)近端方向上朝向主體38的端面和入口 738引導。第一表面85 相對于凹口 814定位于遠端，并定位于從第二表面852b的徑向向外的位置處。 第一表面85 被傾斜以部分地面向近端方向，且部分地面向第一旋轉方向851。第二表面 852b是凹入的，并被傾斜成部分地面向近端方向，部分地面向第一旋轉方向851且部分地從軸線517沿徑向面向外。表面852b的傾斜使得泥漿流在切削單元34沿第一旋轉方向 851旋轉時被朝向入口 738向近端和徑向向外引導。切削臂806也包括前導側880和后尾側881，所述前導側880面朝旋轉方向851， 所述后尾側881背朝旋轉方向851。前導側880和后尾側881從臂806的前側808延伸至后側809，且還從轂部分804延伸至臂806的外徑向端。由后側809的表面85 和85 所提供的輪廓線減小了前導側880的總體面積，由此將材料在切削單元34圍繞鉆頭30的軸線517沿著方向851旋轉時收集到前導側880上的程度最小化。切削臂806的后側809還包括后表面88h、882b，所述后表面面朝向后/向近端的方向，并沿著總體上垂直于(即垂直于或基本上垂直于)旋轉軸線517的平面對準。后表面88 從后表面882b向前和徑向向外偏移。偏移表面883從后表面882b向前并徑向向外延伸至后表面88加。后表面88 從偏移表面883延伸至邊緣874。偏移表面883和后表面88 限定凹口 813的至少一部分。端口 814被限定成穿過后表面88h、882b。后表面 882a,882b和偏移表面883從流引導結構852的近端邊緣862延伸至限定切削臂806的后尾側881的邊緣886。邊緣860限定在切削臂806的前導側880與流引導結構852之間的邊界。邊緣862限定流引導結構852與表面88h、882b和883之間的邊界。邊緣890限定在切削臂806的前導側880與切削臂806的前側808之間的邊界。邊緣891限定在切削臂 806的后尾側881與切削臂806的前側808之間的邊界。切削臂806還包括具有遠端邊緣872和近端邊緣874的端表面870。遠端邊緣872 從近端邊緣874相對于旋轉軸線851沿徑向向外偏移以提供在遠端邊緣872后面的緩沖。應當理解，可以依據鉆挖設備20的操作材料的類型來使用不同類型的切削單元。 例如，如圖四-31所示的雙桿/臂切削器可以用于切割較軟的材料，由此在所述桿之間設置較大的間隙以允許材料通過。為了鉆挖較硬的材料，可能期望使用具有多于兩個桿和在桿之間的較小間隙的切削單元。在某些實施例中，可以使用兩個桿、三個桿、四個桿、五個桿或六個桿切削器。在另外其它的實施例中，也可以使用具有多于六個桿的切削器。再次參照圖16和圖17，所述公扭矩傳遞元件574包括適于容納緊固件(例如螺栓)的中心軸線緊固件開口 820，所述緊固件用于將轂部分804在軸向上保持在所述公扭矩傳遞特征574上。如圖16和17所示，緊固件822被示出一體地設置在前面罩826(例如切削前端(cutting nose)，如錐或其它切削元件)的后側上，所述前面罩擬6安裝在轂84 的前表面擬8處。前面罩擬6具有從所述前面罩擬6的前尖端區域830延伸至所述前面罩擬6的外周區域832的多個切削邊緣829。斗/溝834設置在切削邊緣擬9之間。多個凹口 835(例如穴、容納部等)設置在外周區域832的周圍。緊固件開口 836被限定在主體802 的前表面與轂84的周邊鄰近的位置處。當前面罩擬6被安裝至所述轂時，所述緊固件開口 836位于前面罩擬6與凹口 835之一對準的外周區域832處。為了將切削單元34的主體802固定至公扭矩傳遞特征574，公扭矩傳遞特征574 沿軸向滑移到母扭矩傳遞特征800中，以使得扭矩可以在兩個特征之間傳遞。一旦公扭矩傳遞特征574和母扭矩傳遞特征800已經被一起軸向滑移(例如配合或嵌套)，設置在前面罩826的后側上的緊固件822被固定(例如螺紋聯接)在設置在公扭矩傳遞特征574中的軸向緊固件開口 820內。在緊固件822完全固定在公扭矩傳遞特征574中的情況下，前面罩826的后側被壓靠在所述轂部分804的前表面擬8上，在前面罩804的外周周圍的凹口 835中的一個與在切削單元34的主體802中的緊固件開口 836對準。此后，緊固件837 (例如插座頭帽螺釘)可以被安裝在緊固件開口 836中，位于凹口 835中的緊固件(例如頭部) 的一部分與緊固件開口 836對準。以這種方式，緊固件開口 836中的緊固件837防止前面罩826圍繞驅動桿46的中心軸線旋轉，并由此防止用于將面罩擬6緊固至所述轂部分804 的緊固件822從公扭矩傳遞特征574的緊固件開口 820松脫。這種類型的布置允許切削單元34由驅動桿46沿著順時針方向或逆時針方向旋轉，而不使切削單元34與驅動桿46分
1 O參照圖四，切削器安裝件900在切削器臂806的徑向最外端附近的位置處固定至切削器臂806(例如固定至切削器臂806的后尾側881)。切削器安裝件900限定適用于可拆卸地容納可去除的切削器904的安裝軸903的穴或容納部902。切削器904包括固定于安裝軸903的第一端的切削鉆頭905。切削鉆頭905的后側臨靠切削器安裝件的徑向向外正對表面97。安裝軸903的第二端向外伸出超過切削器安裝件900的徑向向內正對表面 909。緊固件910(例如開口銷、保持夾或其它結構)以可拆卸方式安裝至安裝軸903的第二端。在緊固件910與徑向向內正對表面909之間的干擾防止切削器904無意地從切削器安裝件900分離。通過從安裝軸903的第二端去除緊固件910，切削器904可以通過以下方式來從切削器安裝件900拆卸相對于切削器安裝件900拉動切削器904以使得安裝軸 903從切削器安裝件900的容納部902滑出。當切削器904安裝至切削器安裝件900時，切削器904的切削鉆頭905的尖端沿徑向向外伸出超過切削器臂806的徑向最外部。該布置使切削器904的外尖端鉆挖直徑略大于操縱殼36的最外直徑的孔。這種配置尤其適合于穿過相對硬的材料來鉆孔。在較軟的材料中，可以期望由切削單元34鉆挖的孔的尺寸與操縱殼的外徑相同或比其略小。為了實現該目的，切削器904可以從切削器安裝件900去除，由此允許切削單元34鉆挖比切削器904存在時更小的孔。圖32-39示出根據本發明公開內容的原理的第二切削單元34a。所述切削單元34a 與圖四-31的切削單元34具有許多的相似之處，相同的部件被標以相同的參考標記。例如，切削單元3 包括徑向桿806，所述徑向桿806包括凹口 813、流引導表面85 和852b 和端表面870。切削器904也安裝在徑向桿806的最遠端處。然而，與切削單元34不同， 切削單元3 包括徑向延伸的擦除器構件875 (即桿、刀片、刮刀等)，所述擦除器構件875 安裝至切削單元34a的后側且在流引導表面852b的徑向內側的位置處。擦除器構件875 用于擦除或刮去模塊536f的遠端面736以防止過多的材料在切削單元34a的后側與端面 736之間聚集、粘結或壓縮。當切削單元34a圍繞鉆頭的中心軸線旋轉時，擦除器構件875 限定至少部分地跨過真空通路47的嘴/入口 738延伸的環形路徑。于是，擦除器構件875 跨過入口 738清掃材料(即泥漿、切屑等)，在所述入口處，所述材料通過真空抽吸到真空通路47中。凹口 813允許擦除器構件凹入到鉆頭30的遠端內。例如，擦除器構件875相對于操縱殼36的最遠端邊緣732向近端定位，且至少部分位于限定在操縱殼36的內倒角表面734內部的體積中。而且，切削單元3 包括具有臺階式配置的蓋板826’，其中切削元件 810被安裝在每個臺階上。進而，切削單元3 包括安裝在每個徑向桿806上的兩排切削元件810。在每個所述桿806上的兩排切削元件810面對相對的切削方向。環形溝槽877(見圖38和39)被限定在母扭矩傳遞特征800內，用于提供在限定成穿過徑向臂806的徑向通路812與限定成穿過驅動桿46的公扭矩傳遞特征574的徑向通路572之間的流體連通。在正常鉆挖操作過程中，切削單元3 圍繞驅動桿46的軸線517沿第一旋轉方向 851旋轉。然而，如果操作者需要，切削單元3 可以圍繞軸線517沿與第一旋轉方向851 相反的第二旋轉方向853旋轉。例如，當沿著第一旋轉方向851鉆挖時，切削單元3 可能撞擊使切削單元3 在離線時轉向的阻塞物。在這種情況下，操作者可以將切削單元34的旋轉方向反轉以使切削單元3 切削到阻塞物中并保持更好的線路。當然，切削單元3 的反向旋轉能力也可以用于其它應用。類似于切削單元34，緊固件837用于防止所述面罩 826’在切削單元3 沿著第二旋轉方向853操作時螺紋松脫。進而，面向相反的切削方向的成排的切削元件(例如齒)幫助促使在鉆挖過程中的切削單元34a的雙向旋轉。圖40和41示出根據本發明公開內容的原理的第三切削單元34b。切削單元34b具有與切削單元3 相同的基本構造，但是，當切削桿的前側從轂徑向向外延伸時，所述前側在近端的方向傾斜。相反，切削桿的前側大體上沿著相對于切削單元34b的旋轉中心軸線大體上垂直的平面對準。圖42和43示出根據本發明公開內容的原理的第四切削單元34c。切削單元3 具有與切削單元34b相同的基本構造，但是切削單元的主體包括三個桿而不是兩個桿。圖44和45示出根據本發明公開內容的原理的第五切削單元34d。切削單元34d 具有與切削單元34b相同的基本構造，但是切削單元的主體包括四個桿而不是兩個桿。圖46和47示出根據本發明公開內容的原理的第六切削單元34e。切削單元3 具有與切削單元34b相同的基本構造，但是切削單元的主體包括六個桿而不是兩個桿。圖48和49示出根據本發明公開內容的原理的第七切削單元34f。切削單元34f 具有與切削單元34b相同的基本構造，但是成具有徑向延伸的刮擦邊緣889的刮擦刀片887 形式的切削元件已經被安裝至切削單元34f的主體的徑向臂的前側。所述刮擦刀片887最適合于穿過較軟的材料(例如粘土)鉆挖。對于較硬的粘土，硬化的切削齒(例如齒810) 可以安裝至切削單元34f的主體并與刮擦刀片887組合使用。例如，所述硬化齒可以被安裝在設置在刮擦刀片887中的凹口 888處。在圖40-49的實施例中，螺母885被示出用于在航運和存儲過程中將前保持件固定至切削單元的主體。應當理解，螺母885可以在切削單元安裝在鉆頭上時被遺棄。圖50-55示出可以用于鉆挖設備20的示例性回擴器925。在鉆挖設備的使用中， 鉆頭30最初可以用在鉆桿M的遠端以鉆挖從第一軸至第二軸的鉆孔(即坑)。當鉆頭30 到達第二軸時，鉆頭30可以從鉆柱M的遠端去除并替換成回擴器925。鉆柱然后從所述鉆孔向近端拉動/回退。當鉆柱M從所述鉆孔中回退時，回擴器925由鉆桿M從第二軸向近端拉至第一軸。回擴器925將所述鉆孔擴大，并允許泥漿/切屑在回擴器925被從第二軸拉到第一軸時從所述鉆孔通過管段22的真空通路47被抽吸。用于拉動回擴器925穿過所述鉆孔的回拉負載被從驅動單元32穿過鉆柱M的管段22的外殼體組件觀傳遞至回擴名^" 925 ο所述回擴器925包括位于與近端9 相反地定位的遠端927。近端9 適用于連接至最遠端的管段22的遠端，而遠端927配置成連接至在回擴器925后面的期望被拉入到鉆孔中的產品。回擴器925還包括沿著回擴器925的長度在中間位置處定位的回擴切削器 931。真空擋板933位于切削器931的遠端側處。回擴器925包括從近端擬9延伸至切削器931的近端組件935。近端組件935包括位于回擴器925的近端9 處的近端端板937和位于切削器931附近的板疊層939。近端組件935還包括從近端端板937延伸至板疊層939的外殼941。軸承組件943 (見圖52) 位于外殼941內。軸承組件943包括安裝在近端端板937和板疊層939之間的軸承套945 以及位于軸承套945內的多個軸向軸承947。開口區域949設置在外殼941與軸承套945 之間。回擴器925還包括驅動桿951，所述驅動桿951包括從回擴器925的近端擬9延伸至切削器931的近端部。驅動桿951可旋轉地支撐在軸向軸承947內，并也可旋轉地支撐在位于板疊層939內的徑向軸承結構953內。驅動桿951配置成將扭矩從最遠端的管段 22的驅動軸沈傳遞至切削器931。這樣，來自于驅動單元32的扭矩可以通過鉆柱M的軸26以及通過驅動桿951傳遞，以便使切削器931圍繞回擴器925的中心軸線957 (見圖55) 旋轉。驅動桿951包括公旋轉驅動元件955，所述公旋轉驅動元件955在回擴器925連接至鉆柱M的遠端時與最遠端的管段22的驅動軸的對應的母旋轉驅動元件嚙合。參照圖52，驅動桿951沿著回擴器925的中心軸線957對準。回擴器925的近端 929也包括位于中心軸線957的在直徑上相對的兩側上的兩個凸起959。當回擴器925連接至鉆柱M的遠端時，凸起959可以卡接在由鉆柱M的最遠端的管段所限定的對應的容納部內，以允許回拉力被從最遠端的管段22的殼體組件觀施加至回擴器925的近端組件 935。回擴器925的切削器931包括從中心軸線957徑向向外伸出的多個徑向桿961。 所述徑向桿961包括多個切削齒965安裝所在的近端表面963。大多數切削齒965位于由板疊層939的外徑所限定的邊界外面。如圖52和M所示，鉆削流體配件967和盲液壓配件969被安裝在板疊層939的近端表面處。當回擴器925連接至鉆柱M的遠端時，所述盲液壓配件969提供存儲和管理液壓管線的端部的位置。所述液壓管線可以用于在鉆頭30安裝至鉆柱M的遠端時將液壓提供至鉆頭30的操縱布置。然而，圖50-55的回擴器實施例925不使用用于操縱或其它功能的液壓。因此，液壓管線的端部僅僅存儲在用于管線的管理和保護的盲液壓配件969處。鉆削流體管線(例如水管線)可以連接至用于將鉆削流體提供至切削器931的鉆削流體配件967。在某些實施例中，鉆削流體管線和液壓管線可以沿著鉆柱M穿過側開口的通路段130布線，并可以被穿過由近端端板937所限定的側開口狹槽971引導到外殼941 中的開口區域949中。當回擴器925連接至鉆柱M的遠端時，側開口狹槽971與側開口通路段130共軸對準。一旦處于外殼941的內部，液壓管線和鉆削流體管線可以穿過開口區域949被引導至配件967、969。穿過外殼941的側軸線窗口 973 (見圖50)允許操作者手動接近配件967、969。鉆削流體配件967與通過板疊層939延伸至水轉環975 (見圖52和54)的鉆削流體流動路徑流體連通。所述水轉環975提供在由板疊層939所限定的鉆削流體路徑與被限定成穿過回擴器925的徑向桿961的多個鉆削流體通路之間的流體連通。鉆削流體通路將鉆削流體傳送至由徑向桿961限定的多個排放口 979。排放口 971可以設置在徑向桿961 的遠端側和近端側處以及在徑向桿961的近端側和遠端側之間延伸的徑向桿961的側部處。回擴器925的近端組件935還限定真空通路延伸部976和空氣通路延伸部978 (見圖50和55)。真空通路延伸部976和空氣通路延伸部978從回擴器925的近端9 穿過近端組件935延伸至切削器931的近端側。當回擴器925連接至管柱M的遠端時，真空通路延伸部976與最遠端的管段22的第一內通路段170對準，空氣通路延伸部978與最遠端的管段22的第二內通路段172對準。以這種方式，真空通路延伸部976形成真空通路47的最后支腳，空氣通路延伸部978形成空氣通路43的最后支腳。在回擴器925的使用中，由切削器931產生的土石可以在從空氣通路延伸部978所提供的空氣的幫助下以及在從切削器931的排放口 979所提供的流體的幫助下被從所述鉆孔穿過真空通路延伸部976抽吸。參照圖52，回擴器925還包括連接至驅動桿951的遠端987的遠端組件985。所述遠端組件985包括通過螺紋聯接連接至驅動桿951的遠端987的中心軸989。遠端套990安裝在中心軸989之上。軸向軸承組991安裝在中心軸989與遠端套990之間以使得遠端套990相對于中心軸989自由旋轉。遠端套990配置成連接至在所述回擴器925后面的穿過鉆孔拉動的所需要的產品(例如通過緊固件999)。因為遠端套990相對于中心軸989自由旋轉，所以連接至遠端套990的產品在回擴過程中不旋轉。替代地，切削器931、中心軸 989和驅動桿951在回擴過程中都相對于遠端套990以及連接于其上的產品旋轉。如上所述，真空擋板933安裝在切削器931的遠端側附近。如圖52所示，真空擋板933通過緊固件(例如銷)993連接至遠端套990。因此，真空擋板933被相對于遠端套 990可旋轉固定，以使得切削器931在回擴操作過程中相對于真空擋板933旋轉。真空擋板933的外徑總體上對應于所回擴的鉆孔的外徑。真空擋板933用于在恰好相對于切削器 931的遠端位置處阻擋所述被回擴的孔。這樣，真空擋板933防止土石進入回擴器925后面的被拉入的產品中，且也防止過量的空氣被從所述產品的內側抽吸到真空通路延伸部981 中。通過在恰好相對于切削器931的遠端位置處封閉所述被回擴的鉆孔，增強了有效地通過真空通路延伸部981抽吸土石的能力。切削器931的遠端側配置成刮擦真空擋板933的近側表面，以防止材料聚集于其上。從上文的詳細描述可知，可以明白，在不背離本發明的精神或范圍的情況下可以對本發明公開內容中的裝置進行修改和改變。
權利要求
1.一種隧道挖掘設備，包括鉆頭，所述鉆頭包括主體和以可旋轉的方式安裝在所述主體內的驅動桿，所述主體從近端延伸至遠端，且所述主體限定了從所述驅動桿偏移的真空通路，所述驅動桿從所述近端穿過所述主體延伸至所述遠端，所述驅動桿限定縱向軸線；軸向軸承結構，用于在所述鉆頭的所述主體與所述驅動桿之間傳遞軸向負載，所述軸向軸承結構從所述鉆頭的所述主體的遠端朝向近端偏移至少12英寸的第一間距，所述第一間距沿著所述驅動桿的縱向軸線被測量；和第一徑向軸承結構，用于在所述鉆頭的主體與驅動桿之間傳遞徑向負載，所述第一徑向軸承結構定位于所述軸向軸承結構與所述鉆頭的主體的遠端之間，且從所述軸向軸承結構向遠端偏移第二間距，所述第二間距沿著所述驅動桿的縱向軸線測得。
2.如權利要求1所述的隧道挖掘設備，其中所述第一間距為至少18英寸，所述第二間距為至少12英寸。
3.如權利要求1所述的隧道挖掘設備，其中所述主體包括外罩，且其中所述軸向軸承結構包括安裝在錨定至所述外罩的襯套內的軸向軸承組。
4.如權利要求3所述的隧道挖掘設備，其中所述襯套由多個強化板錨定至所述外罩。
5.如權利要求1所述的隧道挖掘設備，其中，所述主體包括位于所述主體的遠端處的總體上呈盤形的模塊的疊層，其中所述第一徑向軸承結構包括安裝在所述盤形的模塊的疊層內的軸襯，其中所述軸向軸承結構包括從所述總體上呈盤形的模塊的疊層朝近端偏移的軸向軸承組，且其中所述總體上呈盤形的模塊的疊層限定所述真空通路的至少一部分。
6.如權利要求5所述的隧道挖掘設備，其中所述鉆頭包括安裝于所述總體上呈盤形的模塊的疊層之上的操縱殼。
7.如權利要求6所述的隧道挖掘設備，其中至少一個所述總體上呈盤形的模塊限定多個活塞缸，其中用于將所述操縱殼相對于所述總體上呈盤形的模塊的疊層移動的活塞位于所述活塞缸內，且其中至少一個所述盤形的模塊限定第一流體通路，所述第一流體通路與所述活塞缸流體連通，用于將流體提供至所述活塞缸以驅動所述活塞缸中的活塞。
8.如權利要求7所述的隧道挖掘設備，其中至少一個所述盤形的模塊限定第二流體通路，所述第二流體通路用于將鉆削流體引導至所述總體上呈盤形的模塊與所述操縱殼之間的區域中。
9.如權利要求1所述的隧道挖掘設備，還包括第二徑向軸承結構，所述第二徑向軸承結構用于在所述鉆頭的所述主體與所述驅動桿之間傳遞徑向負載，所述第二徑向軸承結構定位在所述鉆頭的主體的所述近端附近。
10.如權利要求9所述的隧道挖掘設備，其中，所述鉆頭的所述主體包括位于所述主體的近端處的端板，且其中所述第二徑向軸承結構被安裝在固定至所述端板的軸環內。
11.如權利要求10所述的隧道挖掘設備，還包括從所述端板朝近端向外伸出的銷。
12.如權利要求10所述的隧道挖掘設備，其中，所述端板限定用于形成所述真空通路的一部分的板開口，且其中所述鉆頭包括用于將所述真空通路中的流過渡到所述板開口的斜坡。
13.如權利要求1所述的隧道挖掘設備，其中，所述驅動桿包括位于所述主體的遠端處的第一扭矩傳遞界面和位于所述主體的近端處的第二扭矩傳遞界面，其中切削單元能夠連接至所述第一扭矩傳遞界面，管段能夠連接至所述第二扭矩傳遞界面。
14.一種隧道挖掘設備，包括鉆頭，所述鉆頭包括主體和以可旋轉的方式安裝在所述主體內的驅動桿，所述主體從近端延伸至遠端，且所述主體限定了從驅動桿偏移的真空通路，所述驅動桿從所述近端穿過所述主體延伸至所述遠端；所述主體包括位于所述主體的遠端處的總體上呈盤形的模塊的疊層，所述總體上呈盤形的模塊的疊層限定所述真空通路的至少一部分；安裝于所述總體上呈盤形的模塊的疊層之上的操縱殼；第一徑向軸承結構，用于在所述鉆頭的主體與驅動桿之間傳遞徑向負載，所述第一徑向軸承結構安裝于所述總體上呈盤形的模塊的疊層內；第二徑向軸承結構，用于在所述鉆頭的主體與驅動桿之間傳遞徑向負載，所述第二徑向軸承結構位于所述鉆頭的主體的近端附近；軸向軸承結構，用于在所述鉆頭的所述主體與所述驅動桿之間傳遞軸向負載，所述軸向軸承結構從所述總體上呈盤形的模塊的疊層朝向近端偏移，并位于所述第一徑向軸承結構與第二徑向軸承結構之間。
15.如權利要求14所述的隧道挖掘設備，其中所述主體包括外罩，且其中所述軸向軸承結構包括安裝在錨定至所述外罩的襯套內的軸向軸承組。
16.如權利要求15所述的隧道挖掘設備，其中所述襯套由多個強化板錨定至所述外罩。
17.如權利要求14所述的隧道挖掘設備，其中所述鉆頭的主體包括位于所述主體的近端處的端板，且其中所述第二徑向軸承結構安裝在固定至所述端板的軸環內。
18.如權利要求17所述的隧道挖掘設備，其中所述端板限定用于形成所述真空通路的一部分的板開口，且其中所述鉆頭包括用于將所述真空通路中的流過渡到所述板開口的斜坡。
19.如權利要求14所述的隧道挖掘設備，其中至少一個所述總體上呈盤形的模塊限定多個活塞缸，其中用于將所述操縱殼相對于所述總體上呈盤形的模塊的疊層移動的活塞位于所述活塞缸內，且其中至少一個所述盤形的模塊限定第一流體通路，所述第一流體通路與所述活塞缸流體連通，用于將流體提供至所述活塞缸以驅動所述活塞缸內的活塞。
20.一種隧道挖掘設備，包括鉆頭，所述鉆頭包括主體和能夠相對于所述主體移動的操縱構件，所述鉆頭還包括第一位置指示器，所述第一位置指示器響應于所述鉆頭的主體與所述鉆頭的操縱構件之間的相對運動而移動，所述位置指示器位于所述隧道挖掘設備的照相機的視場內。
21.一種隧道挖掘設備，包括鉆頭，所述鉆頭包括主體和位于所述主體周圍的操縱殼，所述鉆頭還包括以可旋轉的方式安裝在所述主體中的驅動桿，所述驅動桿限定中心縱向軸線；所述鉆頭的所述主體限定多個活塞缸，所述多個活塞缸總體上位于從所述驅動桿的所述中心縱向軸線沿著活塞缸的軸線的徑向向外的位置處；所述鉆頭還包括安裝在每個活塞缸中的活塞，用于變更所述鉆頭的所述主體與操縱殼之間的相對位置；所述操縱殼包括所述活塞接合所述操縱殼所在的平坦化區域，所述平坦化區域沿著滑移方向被平坦化，當所述活塞在所述活塞缸中伸展和回縮時沿著所述滑移方向生成在所述活塞和操縱殼之間的相對滑動，所述滑移方向沿著垂直于所述驅動桿的中心縱向軸線的平面對準，所述滑移方向也總體上垂直于所述活塞缸的軸線，其中所述平坦化區域由安裝在由所述操縱殼的主體所限定的開口內的插入件所提供。
22.如權利要求21所述的隧道挖掘設備，其中所述平坦化區域沿著所述滑移方向總體上是平坦的。
23.一種隧道挖掘設備，包括鉆頭，所述鉆頭包括主體和位于所述主體周圍的操縱殼，所述鉆頭還包括以可旋轉的方式安裝在所述主體中的驅動桿，所述驅動桿限定中心縱向軸線；所述鉆頭的所述主體限定多個活塞缸，所述多個活塞缸總體上位于從所述驅動桿的所述中心縱向軸線沿著活塞缸的軸線的徑向向外的位置處；所述鉆頭還包括安裝在每個活塞缸中的活塞，用于變更所述鉆頭的所述主體與操縱殼之間的相對位置；所述鉆頭還包括通過連接裝置連接至所述驅動桿的切削單元，所述連接裝置允許所述切削單元圍繞所述中心縱向軸線沿順時針方向旋轉，并允許所述切削單元圍繞所述中心縱向軸線沿逆時針方向旋轉；和雙向泵，位于所述鉆頭內并由驅動桿供給動力，其中所述雙向泵在所述驅動桿沿著順時針方向旋轉時泵送用于控制活塞移動的液壓流體，且其中所述雙向泵還在所述驅動桿沿著逆時針方向旋轉時泵送用于控制活塞移動的液壓流體。
24.—種用于隧道挖掘的方法，包括以下步驟借助于隧道挖掘設備在地層中形成鉆孔，所述隧道挖掘設備包括連接至一串管段的遠端的切削單元，所述一串管段限定了真空通路；通過所述真空通路從所述鉆孔去除切屑；監測與真空操作相關的操作特性，所述操作特性能夠提供在所述真空通路中的阻塞預報條件的指示；以及在所述操作特性指示存在阻塞預報條件時執行阻塞防止動作，用于防止所述真空通路的完全阻塞。
25.如權利要求M所述的方法，其中所述操作特性由電子控制器自動監測，且其中所述阻塞防止動作由所述電子控制器自動執行。
26.如權利要求M所述的方法，其中所述隧道挖掘設備包括鉆挖設備。
27.如權利要求沈所述的方法，其中所述阻塞防止動作包括減小施加于所述一串管段的推力。
28.如權利要求沈所述的方法，其中所述阻塞防止動作包括增加提供至所述切削單元的鉆削流體。
29.如權利要求沈所述的方法，其中所述阻塞防止動作包括增加所述切削單元的旋轉切削速度。
30.如權利要求M所述的方法，其中所述隧道挖掘設備包括回擴設備。
31.如權利要求30所述的方法，其中所述阻塞防止動作包括減小施加于所述一串管段的回拉。
32.如權利要求30所述的方法，其中所述阻塞防止動作包括增加提供至所述切削單元的鉆削流體。
33.如權利要求30所述的方法，其中所述阻塞防止動作包括增加所述切削單元的旋轉切削速度。
34.如權利要求M所述的方法，其中，在所述真空通路中的真空壓強被感測并用作所述操作特性。
35.如權利要求34所述的方法，其中，在所述真空通路中的真空壓強在所述鉆孔的外面且在所述一串管段與真空入口之間的位置處被感測。
36.如權利要求35所述的方法，其中，在所述真空通路中的真空壓強還在所述鉆孔內部的位置處被感測。
37.如權利要求M所述的方法，其中在所述管段中的氣流被感測并被用作所述操作特性。
38.一種隧道挖掘設備，包括管柱，包括遠端和近端，所述管柱包括首尾相連的多個管段，所述管柱還包括連接至最遠端的一個管段的切削頭，所述切削頭包括切削單元；所述管柱限定從所述管柱的近端穿過所述管柱延伸至所述管柱的遠端的真空通路； 與所述真空通路流體連通的真空源；阻塞傳感器，用于感測用于指示阻塞預報條件是否存在于所述真空通路中的操作特性。
39.如權利要求38所述的隧道挖掘設備，其中所述阻塞傳感器包括感測所述真空通路中的真空壓強的壓強傳感器。
40.如權利要求39所述的隧道挖掘設備，其中所述壓強傳感器感測在所述管柱與真空源之間的位置處的真空通路中的真空壓強。
41.如權利要求39所述的隧道挖掘設備，其中所述壓強傳感器感測在所述管柱中的位置處的真空通路中的真空壓強。
42.如權利要求38所述的隧道挖掘設備，其中所述阻塞傳感器包括感測提供至所述真空通路的氣流的氣流傳感器。
43.如權利要求38所述的隧道挖掘設備，其中所述鉆柱限定了從所述管柱的近端延伸至所述管柱的遠端的空氣通路，且其中所述阻塞傳感器包括用于感測所述空氣通路中的氣流的氣流傳感器。
44.一種用于隧道挖掘的方法，包括以下步驟借助于隧道挖掘設備在地層中形成鉆孔，所述隧道挖掘設備包括連接至一串管段的遠端的切削單元，所述一串管段限定了真空通路；通過將切屑朝近端穿過所述真空通路抽吸來從所述鉆孔去除切屑；和迫使空氣朝遠端穿過所述鉆孔以輔助穿過所述真空通路朝近端移動所述切屑。
45.如權利要求44所述的方法，其中通過迫使所述空氣朝遠端穿過由所述一串管段所限定的空氣通路來迫使所述空氣朝遠端穿過所述鉆孔。
46.如權利要求44所述的方法，其中所述隧道挖掘設備包括鉆挖設備。
47.如權利要求44所述的方法，其中所述隧道挖掘設備包括回擴設備。
48.一種隧道挖掘設備，包括管柱，包括遠端和近端，所述管柱包括首尾相連的多個管段，所述管柱還包括連接至最遠端的一個管段的切削頭，所述切削頭包括切削單元；所述管柱限定從所述管柱的近端穿過所述管柱延伸至所述管柱的遠端的真空通路；所述管柱限定從所述管柱的近端延伸至所述管柱的遠端的空氣通路；用于迫使空氣沿著所述空氣通路流動的裝置；和與所述真空通路流體連通的真空源，其中用于迫使空氣沿著所述空氣通路流動的裝置的操作與所述真空源的操作是相互配合的。
49.一種用于隧道挖掘設備的切削部件，所述切削部件包括切削單元主體，具有前切削側和后側，所述切削單元主體包括轂部分，所述轂部分限定用于提供扭矩傳遞界面的插座，所述插座在前后方向上穿過所述轂部分延伸并至少在所述切削單元主體的后側處具有開口端，所述切削單元主體限定所述切削單元主體在切削過程中沿著第一旋轉方向旋轉所圍繞的軸線，所述軸線在前后方向上穿過所述插座的中心區域延伸，所述切削單元主體還包括連接至所述轂部分的多個切削臂，所述切削臂總體上從所述軸線沿徑向向外伸出，至少所述多個切削臂中的第一切削臂具有位于所述切削單元主體的后側處的泥漿流引導結構，所述泥漿流引導結構包括第一表面，所述第一表面傾斜以至少部分地面朝向后的方向，且至少部分地面朝所述第一旋轉方向。
50.如權利要求49所示的切削部件，其中所述泥漿流引導結構包括相對于所述第一表面位于徑向向內位置上的第二表面，所述第二表面傾斜以至少部分地面朝向后的方向，至少部分地面朝所述第一旋轉方向且至少部分地位于從所述軸線沿徑向向外的位置。
51.如權利要求50所述的切削部件，其中所述第二表面具有凹曲率。
52.如權利要求49所述的切削部件，其中所述第一切削臂限定在所述第一切削臂的外端處的后凹口，且其中所述第一表面直接位于所述凹口的前面。
53.如權利要求49所述的切削部件，其中所述切削臂包括前導側和后尾側，所述前導側面朝所述第一旋轉方向，所述后尾側背朝所述第一旋轉方向，其中切削器安裝件連接至所述切削臂的所述后尾側，其中切削鉆頭能夠以可去除的方式安裝在所述切削器安裝件上，其中所述切削器安裝件位于所述切削臂的徑向最外端附近，并從所述切削臂的徑向最外端沿徑向向內插入，且其中當所述切削鉆頭安裝在所述切削器安裝件內，所述切削鉆頭限定位于所述切削臂的徑向最外端外部的切削直徑。
54.如權利要求49所述的切削部件，其中所述第一切削臂包括外端表面，所述外端表面被傾斜以從所述軸線部分地面朝沿徑向向外的方向并部分地沿著向后的方向。
55.如權利要求49所述的切削部件，其中所述切削臂具有切削元件安裝在其上的前表面，其中所述前表面沿著總體上垂直于所述軸線的平面對準。
56.如權利要求49所述的切削部件，其中所述切削臂具有切削元件安裝在其上的前表面，其中所述前表面在所述前側總體上從所述軸線沿徑向向外延伸時向后傾 >斜。
57.如權利要求49所述的切削部件，其中擦除器桿被連接至所述切削單元主體的后側。
58.如權利要求49所述的切削部件，其中所述第一切削臂包括面朝向后的方向的第二表面和第三表面，所述第二表面相對于所述第三表面向前偏移，所述第二表面相對于所述第三表面沿徑向向外偏移，所述切削臂還包括偏移表面，所述偏移表面在所述第二表面和所述第三表面之間延伸和總體上面朝從所述軸線沿徑向向外的方向，所述第二表面和所述偏移表面共同操作以限定位于所述第一表面后面的凹口。
59.如權利要求58所述的切削部件，還包括連接至所述第三表面的擦除器桿。
60.如權利要求59所述的切削部件，其中所述擦除器桿具有從所述軸線總體上沿徑向向外延伸的長度。
61.如權利要求58所述的切削部件，其中所述第二表面和第三表面總體上相互平行， 并沿著總體上垂直于所述軸線的平面對準。
62.一種用于隧道挖掘設備的切削部件，所述切削部件包括切削單元主體，具有前切削側和后側，所述切削單元主體包括轂部分，所述轂部分限定用于提供扭矩傳遞界面的插座，所述插座在前后方向上穿過所述轂部分延伸并至少在所述切削單元主體的后側處具有開口端，所述切削單元主體限定所述切削單元主體在切削過程中沿著第一旋轉方向旋轉所圍繞的軸線，所述軸線在前后方向上穿過所述插座的中心區域延伸，所述切削單元主體還包括連接至所述轂部分的多個切削臂，所述切削臂總體上從所述軸線沿徑向向外伸出，所述切削臂具有第一后表面和第二后表面，所述切削臂還包括偏移表面，所述偏移表面在所述第一后表面和第二后表面之間延伸并至少部分地面朝從所述軸線沿徑向向外的方向，所述第一表面相對于所述第二表面沿徑向向外偏移，所述第一表面相對于所述第二表面向前偏移，且所述第一表面和所述偏移表面共同操作以至少部分地限定位于所述切削臂的外端附近的后凹口。
63.如權利要求62所述的切削部件，還包括連接至所述第二表面的擦除器桿。
64.如權利要求63所述的切削部件，其中所述擦除器桿具有總體上從所述軸線沿徑向向外延伸的長度。
65.如權利要求62所述的切削部件，其中所述第一表面和第二表面總體上相互平行， 并沿著總體上與所述軸線垂直的平面對準。
66.一種用于隧道挖掘設備的切削部件，所述切削部件包括切削單元主體，具有前切削側和后側，所述切削單元主體包括轂部分，所述轂部分限定用于提供扭矩傳遞界面的插座，所述插座在前后方向上穿過所述轂部分延伸并至少在所述切削單元主體的后側處具有開口端，所述切削單元主體限定所述切削單元主體在切削過程中沿著第一旋轉方向旋轉所圍繞的軸線，所述軸線在前后方向上穿過所述插座的中心區域延伸，所述切削單元主體還包括連接至所述轂部分的多個切削臂，所述切削臂總體上從所述軸線沿徑向向外伸出；保持結構，所述保持結構安裝在所述切削單元主體的前切削側處，所述保持結構包括保持蓋，所述保持蓋覆蓋所述轂部分的至少一部分，所述保持結構還包括第一緊固件，所述第一緊固件與所述軸線對準并從所述蓋向后伸出且伸入到所述插座中，所述保持蓋包括位于關于所述第一緊固件沿徑向向外的位置處的至少一個緊固件容納裝置；和第二緊固件，所述第二緊固件配合在所述緊固件容納裝置內并連接至切削單元主體以防止所述保持蓋圍繞所述軸線相對于所述切削單元主體旋轉。
67.如權利要求66所述的切削部件，其中所述第一緊固件形成有螺紋。
68.如權利要求66所述的切削部件，其中所述第二緊固件形成有螺紋，并螺紋聯接在形成有內螺紋的開口內，所述形成有內螺紋的開口限定成穿過所述切削單元主體的前切削側。
69.如權利要求66所述的切削部件，其中所述緊固件容納裝置包括由所述保持蓋所限定的外周凹口。
70.如權利要求69所述的切削部件，其中所述保持蓋限定用于容納所述第二緊固件的多個外周凹口，所述多個外周凹口圍繞所述保持蓋的圓周間隔開。
71.一種隧道挖掘設備，包括鉆頭，所述鉆頭包括鉆頭主體和位于所述鉆頭主體周圍的操縱殼，所述鉆頭還包括以可旋轉的方式安裝在所述鉆頭主體中的驅動桿；殼驅動器，用于生成在所述鉆頭主體和所述操縱殼之間的總體上徑向的相對運動；所述鉆頭還包括切削單元，所述切削單元具有切削單元主體，所述切削單元主體包括轂和從所述轂總體上沿徑向向外伸出的多個臂，所述切削單元主體包括前切削側和后側， 所述前切削側背對所述鉆頭主體，所述后側面向所述鉆頭主體，所述臂具有外后凹口，所述外后凹口允許切削單元的至少一部分在操縱殼的前端內向后凹陷而不使所述切削單元與所述操縱殼與鉆頭主體之間的總體上徑向的相對運動干擾。
72.—種回擴器，包括配置用于連接至產品的遠端和配置用于連接至鉆柱的遠端的近端，所述回擴器包括回擴切削器，所述回擴切削器具有面朝所述回擴器的近端的切削側；近端組件，所述近端組件在所述回擴器的近端與回擴切削器之間延伸，所述近端組件限定真空通路，用于去除由回擴切削器切削掉的材料；驅動桿，用于將扭矩傳遞至回擴切削器，用于旋轉所述回擴切削器，所述驅動桿以可旋轉的方式支撐在所述近端組件內，以使得所述驅動桿和所述回擴切削器能夠相對于所述近端組件旋轉；和遠端組件，所述遠端組件在所述回擴切削器與所述回擴器的遠端之間延伸，所述遠端組件包括相對于所述回擴切削器位于遠端的真空擋板，所述回擴切削器和驅動桿能夠相對于所述真空擋板轉動。
73.如權利要求72所述的回擴器，其中所述近端組件限定用于將氣流引導至所述回擴切削器的空氣通路。
74.如權利要求72所述的回擴器，其中所述回擴切削器限定回擴切削直徑，且其中所述真空擋板具有總體上等于所述回擴切削直徑的外徑。
75.如權利要求72所述的回擴器，其中所述回擴切削器的遠端側配置成從所述真空擋板的近端表面刮去材料。
76.如權利要求72所述的回擴器，其中所述回擴切削器包括多個切削桿，所述多個切削桿總體上從由所述驅動桿所限定的中心軸線沿徑向向外伸出。
77.如權利要求76所述的回擴器，其中所述切削桿包括切削齒安裝所在的近端表面， 且其中大多數切削齒位于由所述近端組件所限定的外邊界的外部。
78.如權利要求72所述的回擴器，其中所述近端組件包括位于所述回擴器的近端處的端板、位于所述回擴切削器附近的板疊層以及從所述端板延伸至所述板疊層的外殼。
79.如權利要求78所述的回擴器，其中用于支撐所述驅動桿的徑向軸承結構位于所述板疊層內，用于支撐所述驅動桿的軸向軸承結構位于所述端板和所述板疊層之間。
80.如權利要求79所述的回擴器，其中所述軸向軸承結構安裝在軸承套內，且其中在所述軸承套與所述外殼之間限定開口區域。
81.如權利要求80所述的回擴器，其中所述外殼限定用于接近所述開口區域的側開
82.如權利要求80所述的回擴器，其中鉆削流體配件設置在所述板疊層的近端，且其中所述板疊層限定與所述鉆削流體配件流體連通的至少一個鉆削流體通路以及由所述回擴切削器所限定的鉆削流體排放口。
83.如權利要求80所述的回擴器，其中在所述板疊層的近端處設置有盲配件。
84.如權利要求72所述的回擴器，其中所述遠端組件包括連接至所述驅動桿的遠端的中心軸、安裝在所述中心軸之上的遠端套以及位于所述遠端套與所述中心軸之間的軸承， 用于允許所述中心軸相對于所述遠端套旋轉。
85.如權利要求84所述的回擴器，其中所述軸承包括軸向軸承組。
86.如權利要求84所述的回擴器，其中所述真空擋板由連接裝置固定與所述遠端套， 所述連接裝置將所述真空擋板以可旋轉的方式固定至所述遠端套。
87.一種回擴器，包括配置用于連接至產品的遠端和配置用于連接至鉆柱的遠端的近端，所述回擴器包括回擴切削器，所述回擴切削器具有總體上從所述回擴器的中心軸線沿徑向向外伸出的多個切削桿，所述切削桿具有面朝所述回擴器的近端的近端切削側；近端組件，所述近端組件在所述回擴器的近端與回擴切削器之間延伸，所述近端組件限定真空通路，用于去除由回擴切削器切削掉的材料，所述近端組件包括位于所述回擴器的近端處的端板、位于所述回擴切削器附近的板疊層以及從所述端板延伸至所述板疊層的外殼，所述板疊層限定所述真空通路的至少一部分；驅動桿，用于將扭矩傳遞至回擴切削器，用于旋轉所述回擴切削器，所述驅動桿以可旋轉的方式支撐在所述近端組件內，以使得所述驅動桿和所述回擴切削器能夠相對于所述近端組件旋轉；和遠端組件，所述遠端組件在所述回擴切削器與所述回擴器的遠端之間延伸，所述遠端組件包括連接至所述驅動桿的遠端的中心軸、安裝于所述中心軸之上的遠端套以及位于所述遠端套與所述中心軸之間的遠端組件軸承，用于允許所述中心軸相對于所述遠端套旋轉，所述遠端組件還包括連接至所述遠端套并相對于回擴切削器位于遠端位置處的真空擋板，所述回擴切削器、中心軸和驅動桿能夠相對于所述真空擋板和遠端套轉動。
88.如權利要求87所述的回擴器，其中用于支撐所述驅動桿的徑向軸承結構位于所述板疊層內，用于支撐所述驅動桿的軸向軸承結構位于所述端板和所述板疊層之間。
89.如權利要求88所述的回擴器，其中所述軸向軸承結構安裝在軸承套內，且其中在所述軸承套與所述外殼之間限定開口區域。
90.如權利要求88所述的回擴器，其中所述遠端組件軸承包括軸向軸承組。
91.一種回擴方法，包括以下步驟借助于回擴切削器沿著從遠端至近端的方向對鉆孔進行回擴；當所述鉆孔被回擴時從所述鉆孔向近端方向真空抽吸回擴切屑； 借助于相對于所述回擴切削器位于遠端位置的真空擋板對真空進行阻擋；和在所述回擴過程中相對于所述真空擋板旋轉所述回擴切削器。
92.如權利要求91所述的方法，還包括朝向近端將產品拉入到所述回擴切削器后面的鉆孔中。
93.如權利要求91所述的方法，還包括在所述回擴過程中借助于所述回擴切削器從真空阻擋表面的近端表面刮去材料。
全文摘要
本發明公開內容涉及一種隧道挖掘設備，包括具有主體和以可旋轉的方式安裝在所述主體內的驅動桿的鉆頭。所述主體限定了從驅動桿偏移的真空通路，所述驅動桿從主體的所述近端穿過所述主體延伸至所述遠端。所述隧道挖掘設備還包括軸向軸承結構，用于在鉆頭的所述主體與所述驅動桿之間傳遞軸向負載。所述軸向軸承結構從所述鉆頭的所述主體的遠端朝向近端偏移。所述隧道挖掘設備還包括第一徑向軸承結構，用于在所述鉆頭的主體與驅動桿之間傳遞徑向負載。所述第一徑向軸承結構定位于所述軸向軸承結構與所述鉆頭的主體的遠端之間，且被從所述軸向軸承結構向遠端偏移。
文檔編號E21D9/06GK102388205SQ201080015693
公開日2012年3月21日 申請日期2010年2月11日 優先權日2009年2月11日
發明者基思·艾倫·霍廳, 安第斯·薩林斯, 托德·杰森·邁克爾, 斯圖亞特·哈里森, 梅爾文·阮, V 羅伯特·霍希·舒曼, 道格拉斯·尤金·西易, 馬修·史蒂芬·維奧斯, 馬修·阿倫·米爾斯 申請人:維米爾制造公司