[发明专利]隧道挖掘设备

说明书

本申请于2010年2月11日被作为PCT国际专利申请递交，申请人是维米尔制造公司(Vermeer Manufacturing Company)，要求于2009年2月11日递交的美国临时专利申请序列号No.61/151,727和于2009年9月29日递交的美国临时专利申请序列号No.61/246,616的优先权，维米尔制造公司为美国公司，作为除美国以外的所有指定国家的申请人，澳大利亚公民斯图亚特·哈里森、安第斯·萨林斯、美国公民马修·阿伦·米尔斯、基恩·艾伦·霍厅、马修·史蒂芬·维奥斯、托德·杰森·迈克尔、罗伯特·霍希·舒曼V、道格拉斯·尤金·西易Jr.和梅尔文·阮仅是美国的指定申请人。这两个申请以引用的方式将其全文并入到本文中。

技术领域

本发明公开内容整体上涉及非开挖式钻挖装备。更具体地，本发明公开内容涉及能够保持精确的坡度和线路的隧道挖掘(例如钻挖、倒刮井眼或回扩(backreaming)等)装备。

背景技术

现代安装技术提供了公共设施所需要的服务设施的地下安装。下水道、水、电力、气体和通信服务设施越来越多地被置于地下，以提高安全性和形成不与可见的服务设施混乱放置的视觉上更令人愉悦的周围环境。

用于安装地下服务设施的一种方法涉及挖掘明渠。然而，该过程耗时且在用于支撑已有的建筑的区域中是不现实的。用于安装地下服务设施的其它方法涉及钻孔水平的地下孔。然而，大多数地下钻挖操作都不太精确，对于坡度和线路上的应用是不适用的。

PCT国际公开出版物No.WO2007/143773公开了一种微隧道挖掘系统和设备，其能够以精确的坡度和线路来钻孔和扩挖地下微隧道。尽管该系统显示出相对于大多数现有技术系统的显著优势，但是可以利用另外的改进以获得甚至更好的性能。

发明内容

本发明公开内容的一个方面涉及一种隧道挖掘(例如钻挖、回扩(backreaming)等)设备，该设备具有钻头，所述钻头包括主体和相对于主体可移动的操纵构件。所述隧道挖掘设备还包括响应于钻头主体与钻头的操纵构件之间的相对移动而移动的位置指示器。在某些实施例中，所述位置指示器可以位于安装在钻头上的照相机的视场之内。在某些实施例中，所述隧道挖掘设备可以包括用于操纵隧道挖掘设备的激光器，钻头可以包括位于照相机的视场之内的激光器靶。

本发明公开内容的另一方面涉及包括可操纵的钻头的隧道挖掘设备。钻头包括主体和位于所述主体周围的操纵壳。所述钻头还包括用于通过在操纵壳和钻头主体之间产生相对的径向运动来操纵隧道挖掘设备的多个径向活塞。所述径向活塞优选在平坦的区域处接触所述壳，其允许操纵壳和径向活塞的端部响应于径向活塞中所选择的活塞的伸展和/或缩回而相对于彼此更自由或容易地滑动。

本发明公开内容的另一方面涉及一种具有钻头的隧道挖掘设备，所述钻头包括可旋转地支撑驱动杆的主体。所述钻头的主体包括与近端相反地定位的远端。所述钻头包括轴承布置，用于将驱动杆与钻头的主体之间传递轴向和径向负载。所述轴承布置优选地配置成占据所述主体的远端附近的相对小的空间。这允许其它结构，例如真空通路，在钻头的远端附近具有较大的尺寸。

本发明公开内容的还一方面涉及一种隧道挖掘设备，包括具有近端和远端的钻头。切削单元位于钻头的远端处。所述切削单元包括主体，所述主体包括毂和从所述毂向外伸出的多个臂。所述臂包括定位在所述臂的径向最外部的切削器安装件。切削钻头可以以可移除的方式连接在切削器安装件上。当所述切削钻头连接在所述切削器安装件上时，切削单元切削出具有第一直径的钻孔，所述第一直径大于所述钻挖/隧道挖掘单元的操纵壳的外直径。当所述钻头被从切削器安装件移除时，切削单元切削出具有第二直径的钻孔，所述第二直径小于第一直径。在一个实施例中，第二直径等于或小于操纵壳的外直径。

本发明公开内容的又一方面涉及具有钻头的隧道挖掘设备，所述钻头具有近端和远端。驱动杆以可旋转的方式安装在钻头的主体内。切削单元在钻头的远端处安装至驱动杆。切削单元通过连接装置连接至驱动杆，其允许切削单元以顺时针方向旋转，也允许切削单元以逆时针方向旋转。于是，在隧道挖掘设备的使用过程中，切削单元可以依赖于切削单元正在钻挖钻孔所穿过的地质材料的特性而顺时针或逆时针旋转。钻头也可以包括由驱动杆提供动力的双向泵。来自所述泵的液压流体可以用于控制钻头的操纵布置的操作。所述双向泵生成在驱动杆沿顺时针方向旋转时由操纵布置所使用的流体压强，也生成在驱动杆沿逆时针方向旋转时由操纵布置所使用的流体压强。