用於無挖掘地敷設管道的鑽孔及敷設裝置的製作方法

2023-06-01 19:21:46

本實用新型涉及一種用於無挖掘地敷設管道(其例如具有大於350mm或大於500mm的直徑)的鑽孔及敷設裝置，包括鑽頭用於鬆開巖石，該鑽頭具有用於先導鑽柱的接頭和用於鑽孔及敷設裝置的接下來的元件的接頭，還包括旋轉元件和作為用於管道的接頭的連接部分，並且涉及一種用於無挖掘地敷設管道的鑽孔及敷設方法，其中沿預定的鑽孔線從起點到目標點製造先導鑽孔，其中通過具有小於800mm的先導鑽柱的先導鑽頭的進給來獲得先導鑽孔，其中在到達所述目標點以後在先導鑽柱的一端上連接鑽孔及敷設頭，該鑽孔及敷設頭與管道連接，並且經由鑽孔及敷設頭擴寬鑽孔，並且同時通過在一側從鑽孔中拉出先導鑽柱和/或通過將管道推入鑽孔中來敷設管道。

背景技術：

由EP 2 447 462已知這樣的裝置和這樣的方法。EP 2 447 462公開一種用於無挖掘地敷設管道的方法。從起點到目標點實施HDD先導鑽孔。在所述目標點上先導鑽柱連接於鉸刀。鉸刀將鑽孔擴大到最終直徑。在鉸刀與管道之間設置旋轉元件，從而鉸刀可以與先導鑽柱一起旋轉，而管道被無旋轉地拉入。將管道經由推進裝置推入鑽孔中，同時在另外對置的側面上從鑽孔中拉出先導鑽柱元件。該公開的方法的使用範圍是用於不過硬的土壤。在這種情況下不利的是，如由各圖中可看出的，需要顯著的過度切削，以便確保由鉸刀鬆開的鑽粉的運走。

由EP 0360 321同樣已知一種所謂HDD方法(水平方向鑽孔)，在其中為了在障礙下方無挖掘地敷設管道，沿預定的鑽孔線從起點到目標點製造先導鑽孔。緊接著在先導鑽柱上在目標側安裝鉸刀，其連接於待敷設的管道。通過先導鑽柱的旋轉驅動鉸刀。通過拉出先導鑽柱實現鉸刀的進給和同時管道的拉入。鉸刀在此設計成在向管道的連接側面上是閉合的。在鑽孔導管中僅僅設置排出管道，用於排出鬆開的土壤與用於潤滑管道的懸浮液的組合體，以便使得鑽孔保持暢通和用於排出鑽粉。鉸刀在前側構成為敞開的，從而通過鉸刀鬆開的土壤可以進入鉸刀中並且在那裡可以與水混合而排走。鉸刀本身構成圓柱形體，其在其前側上具有多個齒，通過這些齒鬆開土壤。該方法的使用限於疏鬆巖石、即非穩定的地基如土壤、砂子等。

DE 198 08 478同樣公開一種方法用於無挖掘地敷設管道。在這裡同樣HDD先導鑽孔從起點移到目標點。在該目標點HDD先導鑽柱連接於微隧道鑽機，在微隧道鑽機上抗拉地設置管道。微隧道鑽機鬆開土壤並且通過管道將其運走。在這裡公開的該方法同樣使用於疏鬆巖石中。

US 5 269 384公開一種方法和一種裝置用於擴寬和淨化鑽孔。在這裡同樣藉助於HDD鑽孔來獲得先導鑽孔。緊接著將鉸刀安裝在先導鑽柱上。在鉸刀之後設置管道，其基本上對應於先導鑽柱的直徑。為了排出通過鉸刀鬆開的土壤，設置文杜裡效應泵，其經由鑽孔懸浮液驅動。通過在泵的吸入側形成的負壓，鑽粉在鉸刀之後被抽吸並且通過管道運走。在這裡描述的方法和在這裡描述的裝置的應用特別是在下面的情況下看成是有利的：由於在疏鬆巖石中不穩定的鑽孔情況或鑽孔，鑽孔不通過鑽孔衝洗液的流速的提高就可以更好地排出，因為這在所述的條件導致鑽孔壁中的衝淨。應用範圍在這裡為在疏鬆巖石中的鑽孔及敷設。鑽孔裝置的這種結構特別在堅硬的巖石中已證明是很複雜的和不實用的。

在這些裝置和方法中不利的是，它們只可在疏鬆巖石中使用。此外不能輕易實現鑽粉的受控輸出。此外利用實施部分地顯著的過度切削來補償這一點。

技術實現要素：

本實用新型的目的是，提供一種鑽孔及敷設裝置和一種方法，借其克服上述缺點。

關於鑽孔及敷設裝置按照本實用新型的方案設定，在鑽頭之後設置輸送部分，在該輸送部分中設置至少一個容納元件用以容納被鬆開的巖石，設置功能部分，在該功能部分中設置泵用於抽吸和運走由鑽頭鬆開的鑽粉，並且在功能部分上設置連接部分，並且旋轉元件設置在鑽頭與功能部分之間，從而功能部分和鑽頭是旋轉去耦的

對此有利的是，可以針對地排出鑽粉。此外令人意想不到地表明，通過這樣的結構可以特別是在堅硬的巖石中敷設管道，而不必提供顯著的過度切削。

本實用新型的一個有利的教導設定，鑽頭是天井鑽頭或擴大鑽孔，其優選具有多個切削輥。由此管道在堅硬巖石中的敷設可以特別簡單地實現。

本實用新型的一個有利的教導設定，輸送部分是與功能部分連接的掩護支架部分。此外有利的是，掩護支架部分設計成相對於功能部分是可移動的、優選可被移動的，特別優選經由液壓缸實施這種運動。通過液壓缸的液壓的控制這可以有利地用作為營救工具。通過油缸的變換的壓力負載，可以使卡死的管線重新晃動成自由的。通過掩護支架部分，改善鑽粉的排出。通過液壓缸按簡單的方式改善鑽孔及敷設裝置在鑽孔中的可移動性。此外有利的是，在掩護支架部分上設置至少一個切削工具。藉此簡單地鬆脫在鑽孔壁中仍可能存在的鬆動的巖石。這導致磨損減少。

本實用新型的一個有利的教導設定，設置液壓缸作為測量元件。由此按簡單的方式有可能檢測拉力或佔主要的摩擦。此外經由活塞的檢測可以檢測裝置中的角度。經由角度的檢測也可以實施鑽孔的再次測量。

本實用新型的一個有利的教導設定，設置潤滑裝置，該潤滑裝置優選設置在容納部分和/或功能部分之後或設置在容納部分和/或功能部分上，其中為此設置排出口用以排出潤滑劑、優選鑽孔懸浮液。

本實用新型的一個有利的教導設定，容納元件是抽吸元件、優選是抽吸管和/或抽吸漏鬥。由此能夠或便於吸出鑽粉。此外有利的是，，在抽吸元件上設置按照鑽粉的顆粒大小分離鑽粉的分離元件。該分離元件起顆粒限制作用。對此阻止過大的固體粒子或塊堵塞輸送管路或泵。

本實用新型的一個有利的教導設定，輸送部分是具有多個進口部分的旋轉體，這些進口部分優選設計成具有多個集成的進口的葉片形狀。此外有利的是，泵是噴射泵。本實用新型的另一替代的教導規定，泵是離心泵。通過這兩種方案可以磨損少地和有效地在低成本的情況下排出鑽粉。此外有利的是，旋轉元件設計成使得通過旋轉元件能泵送鑽孔衝洗液。

本實用新型的有利的教導設定，可在平均強度大於150MPa、優選大於200MPa的堅硬巖石中實施鑽孔及敷設。

關於鑽孔及敷設方法，按照本實用新型的方案設定，在鑽孔及敷設裝置的鑽頭之後液壓地接納通過鑽頭鬆開的鑽粉並且藉助於在鑽孔中設置的泵將該鑽粉從鑽孔中運走，在平均強度大於150MPa、優選大於200MPa的穩固巖石中實現敷設，其中特別是敷設具有大於350mm、500mm或800mm的管道。

本實用新型的一個有利的教導設定，將天井鑽頭、優選具有多個切削輥的天井鑽頭用作為鑽頭。

本實用新型的一個有利的教導設定，管道是由抗拉地相互連接的多個管部分構成的管道，其中將鑽探管或產品管用作為管部分，這些管部分或者單個地敷設成由多個管部分構成的管段或作為完整準備的管線敷設。

本實用新型的一個有利的教導設定，鑽孔及敷設頭是上述型式的鑽孔及敷設裝置。

附圖說明

以下與附圖相結合更詳細地描述本實用新型。其中：

圖1按照本實用新型的裝置的第一實施形式的剖視圖；和

圖2按照本實用新型的裝置的第二實施形式的剖視圖。

具體實施方式

圖1示出在鑽孔100中的按照本實用新型的鑽孔及敷設裝置10。鑽孔100設置在堅硬巖石101中。在鑽孔100的上遊連接先導鑽孔102，該先導鑽孔藉助於HDD方法從起點(未示出)到目標點(未示出)藉助於相應適合的鑽孔裝置製造。在圖1中除先導鑽孔102外還示出先導鑽柱103。鑽孔及敷設裝置10具有鑽頭11，其具有接頭12用於先導鑽柱103。在擴寬區域104中在鑽頭11上設置多個切削輥13。這些切削輥在鑽孔及敷設過程中與開掘面105處於嵌接。在鑽頭11的背面上設置接頭14，在該接頭上旋轉元件15連接於鑽頭11。旋轉元件15用於鑽頭相對管道110的去耦，該管道設置在鑽孔及敷設裝置的背面上。

旋轉元件15在其對置的側面上經由接頭16連接於容納元件17。容納元件17包括基體18和掩護支架部分19，該掩護支架部分相對於基體18可移動地設置。為了在基體18與掩護支架部分19之間的連接，設置液壓缸20，其經由連接元件21、22在一側連接於基體18並且在另一側連接於掩護支架部分19。掩護支架部分19在其內側具有成圓錐形漸縮的容納部分23。在容納部分23之內設置容納元件24，該容納元件在按圖1的實施形式中構成為抽吸管。抽吸管24的前部25穿過掩護支架部分19的容納部分23伸入容納空間26中。功能部分27設置在容納元件17背面並且與該容納元件固定連接，泵28處於該功能部分的內部。抽吸管24與泵28經由管路29相連接。在管路29中在泵28與抽吸管24之間設置分配元件30。該分配元件此外將抽吸管與泵28連接。

此外設置另一抽吸管37，其是吸出裝置36的組成部分。經由吸出裝置36吸出鑽粉的細微部分(其也沉積在鑽孔底部109上)。由此避免鑽粉的細微部分在鑽孔底部109上的積聚，已證明的是：在鑽孔底部109上的沉積可能導致管線的卡住。該細微部分吸出裝置連接於分配器30或直接連接於抽吸管24的管路29。

此外設置潤滑劑裝置40。為此例如分配器30連接於一個管路(未示出)，該管路將潤滑劑引入鑽孔中。然後例如如圖1中所示，設置一個從分配器30出發的管路38，該管路連接於排出口39以排出潤滑劑。該排出口39環繞地設置。

在泵28的背面上(即泵的輸出側)設置輸送管路31。經由輸送管路31將通過鑽頭11鬆開的鑽粉(未示出)與鑽孔衝洗液(未示出)一起輸出。然後在地面上鑽粉與鑽孔衝洗液分離並且鑽孔衝洗液再供給鑽孔。在功能部分27的背面上設置接頭32以用於將管道110與鑽孔及敷設裝置10連接。

通過先導鑽柱103例如沿旋轉方向106的旋轉而旋轉鑽頭11。同時經由先導鑽柱103沿拉力方向107將拉力施加到鑽孔及敷設裝置10上，從而鑽頭11以其各切削輥13被壓向開掘面105並且通過沿旋轉方向106的旋轉在開掘面105上運轉並同時鬆開在現場的堅硬巖石101。被鬆開的鑽粉經由在各切削輥上排出的鑽孔衝洗液被衝到鑽頭11的背面。附加經由泵28和抽吸管24吸入鑽孔衝洗液並且由此導致鑽粉從開掘面向抽吸管的傳送。

附加地或替代地，例如利用所謂管推進器作為進給裝置(未示出)經由管道110沿推動方向108施加推力，藉助於該推力一方面將管道110裝入鑽孔100中並且另外一方面也使得可以將鑽頭11的各切削輥13壓入開掘面105中。通過旋轉元件15(轉環)的設置，鑽頭11和管道110或鑽孔及敷設裝置的在後面設置的各構件是旋轉去耦的。

在圖1所示的鑽頭11是所謂的天井鑽頭(raise-boring head)。藉助於天井鑽頭將堅硬巖石101在一個階段中這樣擴寬，使得管道110直接裝入鑽孔中。在容納部分23的面向鑽頭11的一側上設置衝洗液排出口33和/或切削鑿34。也在鑽頭11的背面上設置衝洗液排出口35。通過衝洗液排出口33、35移動處在鑽孔底部109上的鑽粉或處於容納空間26中的鑽粉，從而通過泵28可以實現向抽吸管24中的吸入。

切削鑿34一方面有助於更好地容納粗的鑽粉並且另一方面有助於鬆開仍處在鑽孔底部109上的或從鑽孔壁111突出的和仍未完全鬆開的巖石或疏鬆巖石。

圖2示出鑽孔及敷設裝置10的一個替代的實施形式。在這裡也在堅硬巖石101中設置鑽孔100，其具有先導鑽孔102，先導鑽柱103處在該先導鑽孔上。先導鑽柱103經由接頭12固定到具有多個切削輥13的鑽頭11上。用於旋轉元件15的接頭14處在鑽頭11的背面上。旋轉元件經由接頭16連接於容納元件17。在容納元件17上設置各衝洗液排出口33和切削工具34。在鑽頭11的背面上設置各衝洗液排出口35。在容納元件17之後在未剖開的視圖中示出功能部分27。在功能部分27的內部設置泵28。在功能部分27的背面上設置接頭32，在該接頭上固定管道110。容納元件17未設有掩護支架部分19。當存在堅硬巖石101時就可以設置這樣的應用，其中不考慮崩落，從而容納空間26可以保持沒有掩護支架鎧裝。利用按圖2的鑽孔及敷設裝置10類似於按圖1的裝置10實現管道110的引入。

附圖標記清單

10 鑽孔及敷設裝置 25 前部

11 鑽頭 26 容納空間

12 接頭 27 功能部分

13 切削輥 28 泵

14 接頭 29 管路

15 旋轉元件 30 分配元件

16 接頭 31 輸送管路

17 容納元件 32 接頭

18 基體 33 衝洗液排出口

19 掩護支架部分 34 切削工具

20 液壓缸 35 衝洗液排出口

21 連接元件 36 吸出裝置

22 連接元件 37 抽吸管

23 容納部分 38 管路

24 容納元件/抽吸管 39 潤滑劑排出口

40 潤滑裝置 106 旋轉方向

100 鑽孔 107 拉力方向

101 堅硬巖石 108 推動方向

102 先導鑽孔 109 鑽孔底部

103 先導鑽柱 110 管道

104 擴寬區域 111 鑽孔壁

105 開掘面