一種小型全電動非開挖水平定向鉆的制造方法
【專利摘要】一種小型全電動非開挖水平定向鉆機，它屬于一種鋪設、更換和修復各種地下管線的的非開挖施工機械。其技術方案要點是：包括切削鉆頭（1）、鉆頭旋轉切削驅動裝置、緩沖裝置、泥土后置螺旋輸送裝置和鉆桿頂進回拖裝置，切削鉆頭（1）為空心鉆頭，切削鉆頭錐筒（2）后設置有鉆頭旋轉切削驅動裝置，鉆頭旋轉切削驅動裝置后連緩沖裝置，泥土后置輸螺旋送裝置安裝在切削鉆頭（1）軸線上，最后一節泥土后置螺旋輸送裝置后端與鉆桿頂進回拖裝置連接，鉆桿頂進回拖裝置連接電源。本實用新型切削泥土后置螺旋輸出，采用全電動驅動，可簡化結構，降低生產成本；施工時先開工作坑，然后水平橫向一次成孔、回拖；省掉了導向、擴孔過程，可加快施工進度，提高施工效率，可廣泛應用于城市和鄉鎮地下管線的鋪設或更新。
【專利說明】一種小型全電動非開挖水平定向鉆機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及非開挖鉆機領域中的一種非開挖水平定向鉆機，特別涉及一種小型全電動非開挖水平定向鉆機。
【背景技術】
[0002]目前，隨著全球各個國家城市化建設的迅速發展，以及社會環保意識的增強，城市和鄉鎮水力、電力、通訊、排污、煤氣、石油、天然氣等管線的鋪設或更新，需要在不破壞路面或者小面積破壞的情況下完成鋪設，而明挖鋪管會帶來交通、環境、經濟和社會問題，這使得非開挖地下鋪管行業發展迅速，越來越受歡迎，得到廣泛的應用，并且國內投資費用逐年增多，需求量越來越大。非開挖水平定向鉆機施工程序分為三步:先鉆頭導向，接著擴孔鉆頭回擴孔，最后管道回拖。目前非開挖鉆機市場競爭激烈，生產不同型號的非開挖水平定向鉆機的廠家，國內有徐工、中聯重科、深圳鉆通、廊坊諾地、北京土行孫、南京地龍、連云港黃海、威猛中國等公司，國外大約有30多家非開挖水平鉆機制造商，典型代表有DITCH WITCH公司、威猛公司、凱斯公司等。然而國內外現有非開挖鉆機領域中使用的非開挖水平定向鉆機大部分裝置都是液壓驅動，集成在一輛履帶式行走機器上面，包括液壓站、駕駛室、底盤、夾持器、擴孔器、導向系統、泥漿泵等，功能齊全，結構相對復雜，價格非常昂貴。另外，城市和鄉鎮的電力電網已經得到完善，電力來源容易獲取，如果遇到郊區、鄉鎮的空曠地帶，電力來源獲取相對困難，只需配備一臺發電機組即可。
[0003]在這種情況下，非開挖水平定向鉆機沿著小型化，微型化，輕型化，簡便化，自動化，低價格方向發展。因此開發一種小型、簡便、低廉的全電動非開挖水平定向鉆機符合現代化非開挖水平鉆機的發展趨勢和城市、鄉鎮非開挖施工建設的需要。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種簡便的小型全電動非開挖水平定向鉆機，目的是簡化現有的非開挖水平定向鉆機，去掉現有鉆機的所有液壓裝置、導向系統、泥漿系統，采用全電動驅動，降低生產成本；施工時先開工作坑，之后水平橫向一次性成孔、回拖，去掉導向、擴孔過程，加快鋪管的施工進度，提高鋪管的施工效率。
[0005]本實用新型采用的技術方案是:包括切削鉆頭1、鉆頭旋轉切削驅動裝置、緩沖裝置、泥土后置螺旋輸送裝置和鉆桿頂進回拖裝置，切削鉆頭I為空心鉆頭，切削鉆頭錐筒2后設置有鉆頭旋轉切削驅動裝置，鉆頭旋轉切削驅動裝置后連緩沖裝置，泥土后置螺旋輸送裝置安裝在切削鉆頭I軸線上，最后一節泥土后置螺旋輸送裝置后端與鉆桿頂進回拖裝置連接，鉆桿頂進回拖裝置連接電源。
[0006]所述切削鉆頭I中間為圓形空心，包括前段的切削鉆頭錐筒2、螺旋切削刃24、切削鉆頭外圓切刀10、切削鉆頭內切刀11和后段的切削鉆頭插筒25，前端軸線上設置有切削鉆頭中心錐體30，切削鉆頭中心錐體30通過支架與切削鉆頭錐筒2固連，所述螺旋切削刃24設置在鉆頭錐筒2的外壁上，切削鉆頭外圓切刀10為與切削鉆頭錐筒2整體成型的齒形切刀，或者為錐形刮刀，均勻分布焊接在切削鉆頭錐筒2前端的圓周上；切削鉆頭內切刀11為2個以上均勻分散焊接在切削鉆頭中心錐體30上的螺旋刀片，或者是輻條式切刀，輻條式切刀的輻條不少于2根，呈十字架或米字形均勻分布在切削鉆頭錐筒2內，輻條上面焊接有小切刀，呈單螺旋或雙螺旋分布；切削鉆頭內切刀11焊接在切削鉆頭I前端的切削鉆頭錐筒2內壁上面。
[0007]所述鉆頭旋轉切削驅動裝置包括推力球軸承3和無框電機5，切削鉆頭I與無框電機5之間設置有前隔板4，前隔板4通過螺釘31固定在護盾27里，無框電機5通過前隔板4固定安裝在護盾27里前部，推力球軸承3安裝在切削鉆頭I與前隔板4之間，提供其軸向推力；所述無框電機5為中空電機，包括無框電機內轉子12、無框電機外定子13和無框電機電線26 ;切削鉆頭I的后端切削鉆頭插筒25通過粘劑固定在無框電機內轉子12里面，無框電機5直接驅動切削鉆頭I旋轉。
[0008]所述鉆頭切削緩沖裝置包括3個以上緩沖器14，緩沖器14包括緩沖器彈簧6、緩沖器推桿7和緩沖器缸體8，緩沖器缸體8里面裝有液壓油，緩沖器推桿7套裝在緩沖器缸體8內，緩沖器彈簧6套裝在緩沖器推桿7和緩沖器缸體8上，緩沖器14均勻分布安裝在護盾27后部，且在同一圓周上，緩沖器14的右面與連接隔板15連接，連接隔板15上面開有槽縫，槽縫里面安裝螺栓29，螺栓29配合螺母固定在護盾27上，連接隔板15能夠通過槽縫前后運動。
[0009]所述泥土后置螺旋輸送裝置包括I節以上螺旋輸送機構9，第一節螺旋輸送機構9前部的螺旋片略小于后部的螺旋片，螺旋輸送機構9的長度可以調整，后面各節螺旋輸送機構9之間通過螺紋孔17連接，螺旋輸送機構9設置在I節以上可多段聯接空心鉆桿16內軸線上，可多段聯接空心鉆桿16之間的每節管道通過快速接頭方式連接，最后一節螺旋輸送機構9與鉆桿頂進回拖裝置連接。
[0010]所述可多段聯接空心鉆桿16壁外中空形成可多段聯接空心鉆桿附加電線通道28，可多段聯接空心鉆桿16與連接隔板15之間通過快速接頭方式連接，無框電機5上的無框電機電線26可穿過護盾27里面的護盾小孔34以及連接隔板15上面的小孔安放在可多段聯接空心鉆桿附加電線通道28里。
[0011]所述鉆桿頂進回拖裝置包括動力頭21、機架導軌18、可在機架導軌18上滑動的動力頭底座20、機架19和驅動電機22，機架19上設置有機架導軌18，驅動電機22和動力頭21通過動力頭底座20安裝在機架導軌18上面，驅動電機22上有驅動電機電線23外接電源，驅動電機22通過減速器驅動動力頭21中心旋轉，動力頭21的中心旋轉部與螺旋輸送機構9連接，動力頭21的外環頂進部分與可多段聯接空心鉆桿16連接。
[0012]本實用新型的有益效果是:提供了一種小型全電動非開挖水平定向鉆機，結構簡單，生產成本相對低廉，施工時容易操作，能夠一次性快速成孔，完成地下管道的水平鋪設。本實用新型與現有的液壓非開挖水平定向鉆機相比，可簡化現有的非開挖水平定向鉆機結構，減少鉆機工作體積；切削泥土后置螺旋輸出，采用全電動驅動，可簡化結構，降低生產成本；鉆頭泥土鉆進切削采用無框電機驅動，鉆削泥土后置螺旋輸送采用可快速連接的多段空心鉆桿，內置中間螺旋輸送機構輸出，由后置驅動電機驅動螺旋輸送機構旋轉；鉆頭主進給由鉆桿頂進回拖裝置實現；施工時先開工作坑，然后水平橫向一次成孔、回拖；省掉了導向、擴孔過程，可加快施工進度，提高施工效率，可廣泛應用于城市和鄉鎮地下水力、電力、通訊、煤氣、天然氣等管線的鋪設或更新。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的總裝配結構示意圖。
[0014]圖2是本實用新型的掘進部分主視圖。
[0015]圖3是本實用新型的掘進部分俯視圖。
[0016]圖4是本實用新型的掘進部分軸測圖。
[0017]圖5是本實用新型的部分機構軸測圖。
[0018]圖6是本實用新型的切削鉆頭(I)軸測圖。
[0019]圖7是本實用新型的無框電機(5)軸測圖。
[0020]圖8是本實用新型的緩沖器(14)軸測圖。
[0021]圖9是本實用新型的護盾(27)主視圖。
[0022]圖中:1-切削鉆頭，2-切削鉆頭錐筒，3-推力球軸承，4-前隔板，5-無框電機，6-緩沖器彈簧，7-緩沖器推桿，8-緩沖器缸體，9-螺旋輸送機構，10-切削鉆頭外圓切刀，11-切削鉆頭內切刀，12-無框電機內轉子，13-無框電機外定子，14-緩沖器，15-連接隔板，16-可多段聯接空心鉆桿，17-螺紋孔，18-機架導軌，19-機架，20-動力頭底座，21-動力頭，22-驅動電機，23-驅動電機電線，24-螺旋切削刃，25-切削鉆頭插筒，26-無框電機電線，27-護盾，28-可多段聯接空心鉆桿附加電線通道，29-螺栓，30-切削鉆頭中心錐體，31-螺釘，32-螺釘孔，33-螺栓孔，34-護盾小孔。
【具體實施方式】
[0023]1.下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
[0024]實施例1，本實用新型包括切削鉆頭1、鉆頭旋轉切削驅動裝置、緩沖裝置、泥土后置螺旋輸送裝置和鉆桿頂進回拖裝置，切削鉆頭I為空心鉆頭，切削鉆頭錐筒2后設置有鉆頭旋轉切削驅動裝置，鉆頭旋轉切削驅動裝置后連緩沖裝置，泥土后置螺旋輸送裝置安裝在切削鉆頭I軸線上，最后一節泥土后置螺旋輸送裝置后端與鉆桿頂進回拖裝置連接，鉆桿頂進回拖裝置連接電源。鉆頭旋轉切削驅動裝置完成對切削鉆頭I的旋轉驅動；當切削鉆頭I遇到地況條件不好，阻力過大或不均與時，緩沖裝置起到緩沖的作用；泥土后置螺旋輸送裝置將切削鉆頭I依靠旋轉切削下來的泥土從管道的前面往后面輸送；鉆桿頂進回拖裝置帶動泥土后置螺旋輸送裝置旋轉輸送泥土，并推動泥土后置螺旋輸送裝置前進或者后退。參閱圖1至圖9。
[0025]實施例2，所述切削鉆頭I中間為圓形空心，包括前段的切削鉆頭錐筒2、螺旋切削刃24、切削鉆頭外圓切刀10、切削鉆頭內切刀11和后段的切削鉆頭插筒25，前端軸線上設置有切削鉆頭中心錐體30，切削鉆頭中心錐體30通過支架與切削鉆頭錐筒2固連，所述螺旋切削刃24設置在鉆頭錐筒2的外壁上，切削鉆頭外圓切刀10為與切削鉆頭錐筒2整體成型的齒形切刀，或者為錐形刮刀，均勻分布焊接在切削鉆頭錐筒2前端的圓周上；切削鉆頭內切刀11為2個以上均勻分散焊接在切削鉆頭中心錐體30上的螺旋刀片，螺旋刀片適合于不含石塊或者含細碎小石塊的地帶，或者是輻條式切刀，輻條式切刀的輻條不少于2根，呈十字架或米字形均勻分布在切削鉆頭錐筒2內，輻條上面焊接有小切刀，呈單螺旋或雙螺旋分布，輻條式切刀適合于含石塊較大的地帶，輻條上面焊接的小切刀能將石塊切碎，輻條呈均勻分布，數量視切削鉆頭I的最大外徑而定，外徑大，輻條數量多，外徑小，輻條數量少；切削鉆頭內切刀11焊接在切削鉆頭I前端的切削鉆頭錐筒2內壁上面，切削鉆頭I旋轉即可完成泥土的切削和石塊的破碎。切削鉆頭I為空心鉆頭，后半部分形狀可以根據安裝需要進行修改。參閱圖1至圖9，其余同實施例1。
[0026]實施例3，所述鉆頭旋轉切削驅動裝置包括推力球軸承3和無框電機5，切削鉆頭I與無框電機5之間設置有前隔板4，前隔板4通過螺釘31固定在護盾27里，無框電機5通過前隔板4固定安裝在護盾27里前部，推力球軸承3安裝在切削鉆頭I與前隔板4之間，提供其軸向推力；所述無框電機5為中空電機，包括無框電機內轉子12、無框電機外定子13和無框電機電線26 ;切削鉆頭I的后端切削鉆頭插筒25通過粘劑固定在無框電機內轉子12里面，無框電機5直接驅動切削鉆頭I旋轉。參閱圖1至圖9，其余同上述實施例。
[0027]實施例4，所述鉆頭切削緩沖裝置包括3個以上緩沖器14，緩沖器14包括緩沖器彈簧6、緩沖器推桿7和緩沖器缸體8，緩沖器缸體8里面裝有液壓油，緩沖器推桿7套裝在緩沖器缸體8內，緩沖器彈簧6套裝在緩沖器推桿7和緩沖器缸體8上，緩沖器14均勻分布安裝在護盾27后部，且在同一圓周上，緩沖器14的右面與連接隔板15連接，連接隔板15上面開有槽縫，槽縫里面安裝螺栓29，螺栓29配合螺母固定在護盾27上，連接隔板15能夠通過槽縫前后運動。當切削鉆頭I遇到地況條件不好，阻力過大或受力不均勻時，將壓縮緩沖器彈簧6，起到緩沖的作用；緩沖器14起緩沖作用的不僅有緩沖器彈簧6，而且還有緩沖器缸體8里面的液壓油，當緩沖器彈簧6被壓縮時，與此同時液壓油從緩沖器缸體8的底部通過緩沖器推桿7上面的小孔往頂部流；當緩沖器彈簧6伸長時，液壓油流向相反。多個緩沖器14均布安裝在護盾27里面，數量可以調整，且在同一圓周上。參閱圖1至圖9，其余同上述實施例。
[0028]實施例5，泥土后置螺旋輸送裝置包括I節以上螺旋輸送機構9，第一節螺旋輸送機構9前部的螺旋片略小于后部的螺旋片，螺旋輸送機構9的長度可以調整，后面各節螺旋輸送機構9之間通過螺紋孔17連接，螺旋輸送機構9設置在I節以上可多段聯接空心鉆桿16內軸線上，可多段聯接空心鉆桿16之間的每節管道通過快速接頭方式連接，最后一節螺旋輸送機構9與鉆桿頂進回拖裝置連接。可多段聯接空心鉆桿16壁外中空形成可多段聯接空心鉆桿附加電線通道28，可多段聯接空心鉆桿16與連接隔板15之間通過快速接頭方式連接，無框電機5上的無框電機電線26可穿過護盾27里面的護盾小孔34以及連接隔板15上面的小孔安放在可多段聯接空心鉆桿附加電線通道28里。參閱圖1至圖9，其余同上述實施例。
[0029]實施例6，鉆桿頂進回拖裝置包括動力頭21、機架導軌18、可在機架導軌18上滑動的動力頭底座20、機架19和驅動電機22，機架19上設置有機架導軌18，頂進回拖裝置安放在工作坑里面，機架19固定在泥巴上面或者通過錨固裝置固定在泥巴里面，驅動電機22和動力頭21通過動力頭底座20安裝在機架導軌18上面，驅動電機22上有驅動電機電線23外接電源，驅動電機22通過減速器驅動動力頭21中心旋轉，動力頭21的中心旋轉部與螺旋輸送機構9連接，動力頭21的外環頂進部分與可多段聯接空心鉆桿16連接。驅動電機22通過減速器驅動動力頭21中心旋轉,動力頭21中心帶動螺旋輸送機構9旋轉,與此同時機架導軌18里面的鏈條拉著動力頭底座20使動力頭21前進或后退，最終推動可多段聯接空心鉆桿16和螺旋輸送機構9前進或者后退。機架導軌18里面的鏈條驅動可單獨配備電機。參閱圖1至圖9,其余同上述實施例。
【權利要求】
1.一種小型全電動非開挖水平定向鉆機，其特征是:包括切削鉆頭(1)、鉆頭旋轉切削驅動裝置、緩沖裝置、泥土后置螺旋輸送裝置和鉆桿頂進回拖裝置，切削鉆頭(1)為空心鉆頭，切削鉆頭錐筒(2)后設置有鉆頭旋轉切削驅動裝置，鉆頭旋轉切削驅動裝置后連緩沖裝置，泥土后置螺旋輸送裝置安裝在切削鉆頭(1)軸線上，最后一節泥土后置螺旋輸送裝置后端與鉆桿頂進回拖裝置連接，鉆桿頂進回拖裝置連接電源。
2.根據權利要求1所述的小型全電動非開挖水平定向鉆機，其特征是:所述切削鉆頭(1)中間為圓形空心，包括前段的切削鉆頭錐筒(2)、螺旋切削刃(24)、切削鉆頭外圓切刀(10)、切削鉆頭內切刀(11)和后段的切削鉆頭插筒(25)，前端軸線上設置有切削鉆頭中心錐體(30)，切削鉆頭中心錐體(30)通過支架與切削鉆頭錐筒(2)固連，所述螺旋切削刃(24)設置在鉆頭錐筒(2)的外壁上，切削鉆頭外圓切刀(10)為與切削鉆頭錐筒(2)整體成型的齒形切刀，或者為錐形刮刀，均勻分布焊接在切削鉆頭錐筒(2)前端的圓周上；切削鉆頭內切刀(11)為2個以上均勻分散焊接在切削鉆頭中心錐體(30)上的螺旋刀片，或者是輻條式切刀，輻條式切刀的輻條不少于2根，呈十字架或米字形均勻分布在切削鉆頭錐筒(2)內，輻條上面焊接有小切刀，呈單螺旋或雙螺旋分布；切削鉆頭內切刀(11)焊接在切削鉆頭(1)前端的切削鉆頭錐筒(2)內壁上面。
3.根據權利要求2所述的小型全電動非開挖水平定向鉆機，其特征是:所述鉆頭旋轉切削驅動裝置包括推力球軸承(3)和無框電機(5)，切削鉆頭(1)與無框電機(5)之間設置有前隔板(4)，前隔板(4)通過螺釘(31)固定在護盾(27)里，無框電機(5)通過前隔板(4)固定安裝在護盾(27)里前部，推力球軸承(3)安裝在切削鉆頭(1)與前隔板(4)之間，提供其軸向推力；所述無框電機(5)為中空電機，包括無框電機內轉子(12)、無框電機外定子(13)和無框電機電線(26);切削鉆頭(1)的后端切削鉆頭插筒(25)通過粘劑固定在無框電機內轉子(12 )里面，無框電機(5 )直接驅動切削鉆頭(11旋轉。
4.根據權利要求1或3所述的小型全電動非開挖水平定向鉆機，其特征是:所述鉆頭切削緩沖裝置包括1個以上緩沖器(14)，緩沖器(14)包括緩沖器彈簧(6)、緩沖器推桿(7)和緩沖器缸體(8)，緩沖器缸體(8)里面裝有液壓油，緩沖器推桿(7)套裝在緩沖器缸體(8)內，緩沖器彈簧(6)套裝在緩沖器推桿(7)和緩沖器缸體(8)上，緩沖器(14)均勻分布安裝在護盾(27)后部，且在同一圓周上，緩沖器(14)的右面與連接隔板(15)連接，連接隔板(15)上面開有槽縫，槽縫里面安裝螺栓(29)，螺栓(29)配合螺母固定在護盾(27)上，連接隔板(15)能夠通過槽縫前后運動。
5.根據權利要求1所述的小型全電動非開挖水平定向鉆機，其特征是:所述泥土后置螺旋輸送裝置包括1節以上螺旋輸送機構(9)，第一節螺旋輸送機構(9)前部的螺旋片略小于后部的螺旋片，螺旋輸送機構(9)的長度可以調整，后面各節螺旋輸送機構(9)之間通過螺紋孔(17)連接，螺旋輸送機構(9)設置在1節以上可多段聯接空心鉆桿(16)內軸線上，可多段聯接空心鉆桿(16)之間的每節管道通過快速接頭方式連接，最后一節螺旋輸送機構(9)與鉆桿頂進回拖裝置連接。
6.根據權利要求3或5所述的小型全電動非開挖水平定向鉆機，其特征是:所述可多段聯接空心鉆桿(16)壁外中空形成可多段聯接空心鉆桿附加電線通道(28)，可多段聯接空心鉆桿(16)與連接隔板(15)之間通過快速接頭方式連接，無框電機(5)上的無框電機電線(26)可穿過護盾(27)里面的護盾小孔(34)以及連接隔板(15)上面的小孔安放在可多段聯接空心鉆桿附加電線通道(28)里。
7.根據權利要求1所述的小型全電動非開挖水平定向鉆機，其特征是:所述鉆桿頂進回拖裝置包括動力頭(21 )、機架導軌(18 )、可在機架導軌(18 )上滑動的動力頭底座(20 )、機架(19)和驅動電機(22)，機架(19)上設置有機架導軌(18)，驅動電機(22)和動力頭(21)通過動力頭底座(20)安裝在機架導軌(18)上面，驅動電機(22)上有驅動電機電線(23)外接電源，驅動電機(22)通過減速器驅動動力頭(21)中心旋轉，動力頭(21)的中心旋轉部與螺 旋輸送機構(9)連接，動力頭(21)的外環頂進部分與可多段聯接空心鉆桿(16)連接。
【文檔編號】E21B7/04GK203716848SQ201420102782
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月8日 優先權日:2014年3月8日
【發明者】周友行, 黃建鎧, 羅昕, 尹偉杰, 周衛東 申請人:湘潭大學, 周友行