同轴反向式电缆隧洞钻进装置.pdf

本发明公开了一种同轴反向式电缆隧洞钻进装置，涉及电缆铺设施工工具技术领域。它包括卡盘、用于驱动卡盘的步进电机；卡盘的侧壁在圆周方向上均匀分布有至少三个卡爪；每个卡爪的末端均安装有一个弧形顶板；卡盘的下端与一电动推杆的输出端连接；电动推杆的下端安装有驱动电机；驱动电机的输出端连接有同轴反向式变速箱；位于同轴反向式变速箱上部的正向输出端连接有A传动轴；位于同轴反向式变速箱下部的反向输出端连接有B管状传动轴；螺旋式掘进钻头的下端与A传动轴上端固定；螺旋式清道钻头的上端与B管状传动轴固定；螺旋式清道钻头的螺旋方向与螺旋式掘进钻头的螺旋方向相反设置。本使用新型整体灵巧、钻进阻力小，钻进穿透力强，效率高。

1.  一种同轴反向式电缆隧洞钻进装置,其特征在于：包括位于中部的定位装置、位于上部的钻进装置、位于下部的平衡清道装置；
所述定位装置包括卡盘（1）、用于驱动卡盘（1）的步进电机（2）；卡盘（1）的侧壁在圆周方向上均匀分布有至少三个卡爪（3）；每个卡爪（3）的末端均安装有一个弧形顶板（4）；卡盘（1）的下端与一电动推杆（5）的输出端连接；电动推杆（5）的下端安装有驱动电机（6）；驱动电机（6）的输出端连接有同轴反向式变速箱（7）；位于同轴反向式变速箱（7）上部的正向输出端连接有A传动轴（8）；位于同轴反向式变速箱（7）下部的反向输出端连接有B管状传动轴（9）；
所述钻进装置包括螺旋式掘进钻头（10）；螺旋式掘进钻头（10）在轴向上贯穿设置有排入通道（11）；螺旋式掘进钻头（10）的下端与A传动轴（8）上端固定；
所述平衡清道装置包括螺旋式清道钻头（12）；螺旋式清道钻头（12）在轴向上贯穿设置有排出通道（16）；螺旋式清道钻头（12）的上端与B管状传动轴（9）固定；螺旋式清道钻头（12）的螺旋方向与螺旋式掘进钻头（10）的螺旋方向相反设置；为步进电机（2）、驱动电机（6）供电的导线（13）依次从B管状传动轴（9）的管腔、螺旋式清道钻头（12）的排出通道（16）内穿过与外部电源连接。

2.  根据权利要求1所述的同轴反向式电缆隧洞钻进装置，其特征在于：在螺旋式清道钻头（12）与螺旋式掘进钻头（10）之间设置有弹性保护罩（14）；驱动电机（6）、以及卡盘（1）均位于弹性保护罩（14）内部；A传动轴（8）、B管状传动轴（9）以及卡爪（3）均贯穿过弹性保护罩（14）的侧壁且与侧壁滑动密封配合。

3.  根据权利要求2所述的同轴反向式电缆隧洞钻进装置，其特征在于：弹性保护罩（14）上安装有震动电机（15）。

4.  根据权利要求3所述的同轴反向式电缆隧洞钻进装置，其特征在于：弹性保护罩（14）的外表面涂覆有聚四氟乙烯涂层。

同轴反向式电缆隧洞钻进装置
技术领域
本发明涉及电缆铺设施工工具技术领域。
背景技术
传统的管线铺设方式是采用人工挖掘的办法，将管线埋入地下。这样铺设管线，效率低，对地表植被破坏严重。还有一种非开挖式的施工机械，陔机械是在两端各挖一个较大的方形坑，把机器放在一端的坑内，先用打孔机打一个孔，然后用其来扩孔，这种铺设机械铺设距离有限，施工繁琐，效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种同轴反向式电缆隧洞钻进装置，其整体灵巧、钻进阻力小，钻进穿透力强，效率高。
本发明采用的技术方案是：提供一种同轴反向式电缆隧洞钻进装置，包括位于中部的定位装置、位于上部的钻进装置、位于下部的平衡清道装置；
所述定位装置包括卡盘、用于驱动卡盘的步进电机；卡盘的侧壁在圆周方向上均匀分布有至少三个卡爪；每个卡爪的末端均安装有一个弧形顶板；卡盘的下端与一电动推杆的输出端连接；电动推杆的下端安装有驱动电机；驱动电机的输出端连接有同轴反向式变速箱；位于同轴反向式变速箱上部的正向输出端连接有A传动轴；位于同轴反向式变速箱下部的反向输出端连接有B管状传动轴；
所述钻进装置包括螺旋式掘进钻头；螺旋式掘进钻头在轴向上贯穿设置有排入通道；螺旋式掘进钻头的下端与A传动轴上端固定；
所述平衡清道装置包括螺旋式清道钻头；螺旋式清道钻头在轴向上贯穿设置有排出通道；螺旋式清道钻头的上端与B管状传动轴固定；螺旋式清道钻头的螺旋方向与螺旋式掘进钻头的螺旋方向相反设置；为步进电机、驱动电机供电的导线依次从B管状传动轴的管腔、螺旋式清道钻头的排出通道内穿过与外部电源连接。
进一步优化本技术方案，同轴反向式电缆隧洞钻进装置，在螺旋式清道钻头与螺旋式掘进钻头之间设置有弹性保护罩；驱动电机、以及卡盘均位于弹性保护罩内部；A传动轴、B管状传动轴以及卡爪均贯穿过弹性保护罩的侧壁且与侧壁滑动密封配合。
进一步优化本技术方案，同轴反向式电缆隧洞钻进装置的弹性保护罩上安装有震动电机。
进一步优化本技术方案，同轴反向式电缆隧洞钻进装置的弹性保护罩的外表面涂覆有聚四氟乙烯涂层。
本发明的有益效果是：
1、本技术方案中的螺旋式掘进钻头以及螺旋式清道钻头均是通过同轴反向式变速箱传动的，同轴反向可以利用行星齿轮的结构特征实现，其动作特点是：两个传动轴轴心相同，旋转方向相反，这样两个传动轴的反作用力相互抵消，轴心相同则不会出现偏心运动。另外，本方案中，螺旋式掘进钻头和螺旋式清道钻头反向旋转，这样产生的效果是：两者的旋转产生的径向的反作用力方向相反，能够相互抵消掉一部分，可以使装置整体更加平衡；而两者旋转与土壤之间产生的轴向反作用力都是指向隧洞深处的，这样能够提供较大的掘进和排土推力。
2、本技术方案中，卡盘启动后可以将弧形顶板向外推动，最终弧形顶板顶在隧洞的内壁上，然后通过电动推杆为螺旋式掘进钻头和螺旋式清道钻头提供指向隧洞深处的推力，这样在掘进土层质地较硬时，可以提高掘进速度。
3、弹性保护罩可以提高驱动电机、电动卡盘以及电动推杆对碎土的防尘效果，防止土壤粘附到卡盘以及驱动电机上从而增大装置整体重量。弹性保护罩的外表面涂覆有聚四氟乙烯涂层，其具有极强的不粘性，能够降低碎土产生的摩擦力。
4、震动电机带动整个弹性保护罩震动，使碎土与装置整体之间产生机械间隙，可以进一步降低碎土的摩擦力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中去掉弹性保护罩后的结构示意图。
图中，1、卡盘；2、步进电机；3、卡爪；4、弧形顶板；5、电动推杆；6、驱动电机；7、同轴反向式变速箱；8、A传动轴；9、B管状传动轴；10、螺旋式掘进钻头；11、排入通道；12、螺旋式清道钻头；13、导线；14、弹性保护罩；15、震动电机；16、排出通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，同轴反向式电缆隧洞钻进装置,包括位于中部的定位装置、位于上部的钻进装置、位于下部的平衡清道装置；定位装置包括卡盘1、用于驱动卡盘1的步进电机2；卡盘1的侧壁在圆周方向上均匀分布有至少三个卡爪3；每个卡爪3的末端均安装有一个弧形顶板4；卡盘1的下端与一电动推杆5的输出端连接；电动推杆5的下端安装有驱动电机6；驱动电机6的输出端连接有同轴反向式变速箱7；位于同轴反向式变速箱7上部的正向输出端连接有A传动轴8；位于同轴反向式变速箱7下部的反向输出端连接有B管状传动轴9；钻进装置包括螺旋式掘进钻头10；螺旋式掘进钻头10在轴向上贯穿设置有排入通道11；螺旋式掘进钻头10的下端与A传动轴8上端固定；平衡清道装置包括螺旋式清道钻头12；螺旋式清道钻头12在轴向上贯穿设置有排出通道16；螺旋式清道钻头12的上端与B管状传动轴9固定；螺旋式清道钻头12的螺旋方向与螺旋式掘进钻头10的螺旋方向相反设置；为步进电机2、驱动电机6供电的导线13依次从B管状传动轴9的管腔、螺旋式清道钻头12的排出通道16内穿过与外部电源连接；在螺旋式清道钻头12与螺旋式掘进钻头10之间设置有弹性保护罩14；驱动电机6、以及卡盘1均位于弹性保护罩14内部；A传动轴8、B管状传动轴9以及卡爪3均贯穿过弹性保护罩14的侧壁且与侧壁滑动密封配合；弹性保护罩14上安装有震动电机15；弹性保护罩14的外表面涂覆有聚四氟乙烯涂层。
本实施例在使用时，步进电机2、驱动电机6以及电动推杆5均是通过各自的导线13在隧洞外单独控制的，正常钻进状态下，步进电机2以及电动推杆5不启动，只启动驱动电机6即可进行钻机作业。
本实施例中，导线13是被拖拽进入隧洞的，所以通过判断导线13的拖动速度和拖入量来确定装置整体的掘进速度和掘进深度。
步进电机2以及电动推杆5的启用情况是应对较硬的土层：当根据导线13的拖入速度判定土层硬度，当土层硬度较大时，可以提高驱动电机6的转速，当因为土层硬度较大而造成掘进停滞不前时，可以启动步进电机2，利用卡盘1将弧形顶板4顶紧在隧洞内壁上，将装置与隧洞固定，然后启动电动推杆5（在初始状态下，电动推杆5处于伸长状态），此时电动推杆5就会回拉驱动电机6，这样就能够为螺旋式掘进钻头10和螺旋式清道钻头12提高推力，提高钻进效率。开启步进电机2一段时间后，使之反向旋转，松放弧形顶板4，观察导线13拖入情况，如果导线13拖入一段后又停滞，则说明仍然需要电动推杆5的助力，应该再次利用卡盘1将装置整体固定，利用电动推杆5提供助力，直至导线13连续进入隧洞，此时说明装置整体已经通过了较硬的土层。
当隧洞打穿后，可以反复将本装置放入隧洞中，通过其在隧洞中的穿梭对隧洞进行扩孔。
本实施例的作用是将铺设电缆的隧洞土壤打碎，并不能讲碎土全部排出，所以装置整体打洞结束从另一端穿出后，要利用其它装置（比如探杆加冲水的方式）将隧洞内的碎土排出。