CN103717823A - 用于把管子铺设在地面中的钻具 - Google Patents
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Abstract
一种用于围绕掩埋的长形元件（1）铺设管子（3）的钻具，包括钻头（2），该钻头（2）被掩埋的元件（1）引导，在增压流体的作用下从掩埋的元件的第一自由端部（14）朝向掩埋的元件（1）的第二端部（13）运动，并且拉动管子（3），该钻具的特征在于该钻具包括增压装置（4），该增压装置（4）附接到掩埋的元件（1）的第一端部（14），能够滑动到被钻头（2）拉动的管子（3）中并且能够通过用布置在钻头（2）和增压装置（4）之间的压力室（42）的增压流体增压来产生对钻头（2）的推动力。
Description
本发明涉及能够围绕电缆或任何其他的掩埋的长线形元件钻通路的钻具，该钻具被所述电缆或掩埋的长线形元件引导，所述工具在其后方拉动管子。
一百多年来，许多电力电缆或通信电缆或其他的管路已经被铺设在地面中。它们中的许多现在从技术观点上完全地过时或能力不够；它们因此应当被更换。此外，可能感兴趣的是，找回已经变得无用的电缆，以回收导线的铜以及以留出在越来越具妨碍性的底土中的空间。
最简单的回收方法将包括在待移除的电缆上挖掘沟渠。该方法由于土木工程成本本身是昂贵的，对于在市区中工作来说或当掩埋的电缆紧邻其他的电缆或管子铺设时或当其经过人行道或铁路轨道时是非常不合适的。
为了使移掉这样的区域中的电缆成为可能，各种工具已经被提出。第FR2.851.317号专利描述了其中起重机拉待更换的电缆的***，电缆的端部连接到新的电缆，新的电缆因此代替旧的电缆被拉动。这样的设备要求高功率的起重机，该方法当更换电缆的直径比待更换电缆的直径更重要时难以应用。第FR2.492.178号专利描述了能够沿着被液压装置驱动的掩埋的电缆而运动的工具，所述工具提供了围绕掩埋的电缆的空间从而能够在以后容易地将其移除。新的电缆然后可以铺设在合适的空间中。文献FR2.523.170描述了能够拉动新的电缆的冲击头。
所引用的文献中没有一个提到能够沿着铺设在地面中的电缆运动并且能够在其后方拉动管子以便然后能够容易地移掉现存的电缆然后铺设新的电缆的工具。
为此，本发明提出用于围绕掩埋的长形元件铺设管子的钻具，该钻具包括钻头，该钻头被掩埋的元件引导，在增压流体的作用下从掩埋的元件的第一自由端部朝向掩埋的元件的第二端部运动，并且拉动管子，该钻具的特征在于该钻具包括增压装置，该增压装置附接到掩埋的元件的第一端部，能够滑动到被钻头拉动的管子中并且能够通过用布置在钻头和增压装置之间的压力室的所述增压流体增压来产生对钻头的推动力。可选择的实施方案在从属权利要求中描述。本发明通过利用压力室的增压产生另外的推动力改进了管子围绕长形元件的铺设。
有利地，钻头被压力室直接供给增压流体。本发明提供了经济的工具，这是因为钻头被压力室直接供给增压流体：没有在围绕掩埋的电缆或管道的地面的加宽期间跟随钻头的供给管。工具的效率也被增加，这是因为在安装的管子和掩埋的元件之间没有这种供给管的摩擦。
根据本发明的钻具的特定的实施方案在以下的描述中更精确地陈述，以下的描述将关于包括图的附图来考虑，其中：
图1显示了使用根据本发明的钻具来铺设掩埋的管子的操作的大体的示意图，
图2显示了钻头的部分横截面图，该钻头是根据本发明的钻具的一部分。
图3显示了帽的前视图，该帽固定到待移除的电缆的端部并且是根据本发明的钻具的一部分，
图4是之前的图中的帽的横截面图，
图5显示了安全圆盘的前视图，并且
图6是之前的图中的圆盘的侧视图。
图1示出了掩埋在堤防10中的被两个挖掘部（excavation）11和12环绕的待移掉的电缆1，其中电缆1的两个端部13和14通到两个挖掘部11和12中。钻头2穿过挖掘部12已经围绕端部14***，钻头2的后侧20牢固地连接到管子3，管子3从而在钻头2的前进运动时前进。外部驱动器30例如履带推动驱动器可被提供以帮助管子3的前进。钻头2包括固定于电缆1的后部端部14的帽4。基于压缩机41的增压空气入口管路40连接到帽4，以便将布置在管子3内的在帽4和工具2的后侧之间的压力室42置于压力下。设备可包括固定圆盘6，该固定圆盘6靠近电缆1的端部13牢固地固定并且能够紧压挖掘部11的壁110以阻止电缆1的任何移掉运动。
当压力室42被管路40供应增压空气并且穿过密封的帽4供给增压空气时，空气压力在室42内快速地增加。室42可被未完全密封的安全圆盘5分成两个室420和421，两个室420和421中的压力在正常操作状况中是相等的。
当室421被置于压力下时，推动力逆着钻头的后侧20施加到前部。该推动力等于室421中的压强乘以其外径对应于管子3的内径而其内径对应于电缆1的外径的冠部（crown）的截面。该连续的推动力可达到几百daN的值，帮助钻头2沿着电缆1的渐进。
图2上显示的钻头2实质上由已知的技术的冲击头（impact head）构成。该冲击头包括滑动到彼此上几毫米的两个主体21和22。钻头2的对应地来自主体22的后侧20包括喷嘴200的一个或数个孔，该一个或数个孔朝向刀具头室201引导来自室421的增压空气，该刀具头室201设置在主体21和主体22之间并且容纳振荡块202。该室201的空气入口管和空气出口管以已知的方式以这样的一种方式安装：在空气压力下，振荡块202开始振荡并且有规律地变得撞击钻头2的主体21的后侧210，以便使工具2根据敲打锤的已知的技术以脉动的方式前进。弹簧装置204布置在刀具头室201的后部部分中，以便接纳和阻尼在振荡块202的后部处的震动。以203表示的过滤器防止灰尘或碎片透入管路200中并阻塞刀具头室201。
该钻头2的新的特征在其后部被发现，在其后部处可看到管子3的端部被牢固地固定到主体22的固定部分220。该固定部分包括凹口或使确保管子3的牢固保持住成为可能的任何其他的装置。管夹持器221变得通过外侧紧紧地包围管子3的端部，以便确保管子3抵靠着固定部分220保持住。密封件，例如O形环密封件222，变得确保管子3和主体22之间的紧密性，从而产生增压室421，从而实现了诸如之前描述的连续的另外的推动变得通过上文描述的敲打被加入穿透力。
图3和图4是上文提到的帽4的两个表示。例如所显示的，帽4在其的正常操作状态中，增压空气入口管路40连接到以400表示的管路固定部。同轴于帽4布置并且在任一侧上穿过帽4的管子401通到孔402上，孔402向室42（相应地为室420）供应增压空气。紧固件43将帽4的圆柱形的部分430连接到附接装置15，该附接装置15固定到电缆1的端部。例如O形环密封件的密封装置44确保室420和管子3的后部部分之间的紧密性。该密封装置44是允许在管子3被钻头2拉动期间管子3围绕帽4滑动的装置。
当钻头2已经沿着电缆1前进几十米时，室42中的增压空气表现出非常高的动力。在附接装置43、15在电缆1和帽4之间断裂的情况下，帽4将因此被沿着管子3的后端像炮弹一样投掷。在挖掘部12中工作的人员可因此受到严重伤害。
在帽4和电缆1之间的附接装置43、15破裂的情况下，圆柱形部分430不再被电缆1保持，室42中的空气压力因此可通过孔431推动固定到所述圆柱形部分430的逐渐变细的锥形冠部432至图的右部。通过这种轴向运动，能够被径向地运动的两个制动衬片433被其逐渐变细的接触表面向外推动并且变得制动，然后抵靠着管子3的内部表面阻挡帽4。同时，室42的增压空气供应孔402通过滑动管状部分430关闭，从而切断该室的增压空气供应。
帽4因此实质上用来产生压力室42，该帽4设置有所描述的安全装置以防止如果其附接装置发生断裂时的任何事故。
仍可提供另外的装置以防止设备出故障的后果。该装置由图1上以5表示的安全圆盘构成。如在图5和6上所显示的，安全圆盘5由两个半管状部分50和51构成，两个半管状部分50和51紧紧地包围接近电缆1的后端的部分并且用螺钉52固定在一起。如与图1比较所表明的，该圆盘5将压力室42分成两个部分420和421。这些部分未密封地分离，在这些部分之间，在圆盘442的边界上以及在两个半管状部分423之间有联接部。在正常的操作中，空气压力可通过联接部422和423容易地从室420传递至室421，而在室420中的突然低气压（depression）的情况下，室421的空气仅将更缓慢地逸出。
设备可包括图1上以6表示的固定圆盘。其是具有明显地大于电缆1的外径的外径并且在电缆1的通到挖掘部11中的端部13处牢固地固定在电缆1上的圆盘。当钻头2到达挖掘部11的邻近处时，电缆1的在钻头2和挖掘部11的壁110之间的其余的部分可太小而不能保持电缆1，电缆1因此能够被钻头2吞没。为了防止这一点，因此固定圆盘6紧靠壁110，防止电缆1进入地面中的运动。
上文提到的说明描述了根据本发明的钻具的优选的实施方案；明显的是，所描述的元件中的一个或其他的各种结构上的可选择的方案可被考虑。
特别地，工具已经被描述为使用增压空气来操作，等效的工具还可使用液体例如增压水来操作，技术人员能够使所描述的元件适合于这样的功能。
根据本发明的工具已经被描述为可适合于电缆1的缩回；明显的是，其可以容易地使自身适合于管路或任何其他的圆形截面的长线形或长形元件的缩回。
Claims (15)
1.一种用于围绕掩埋的长形元件（1）铺设管子（3）的钻具，包括钻头（2），所述钻头（2）被所述掩埋的元件（1）引导，在增压流体的作用下从所述掩埋的元件的第一自由端部（14）朝向所述掩埋的元件（1）的第二端部（13）运动，并且拉动所述管子（3），其特征在于，所述钻具包括增压装置（4），所述增压装置（4）附接到所述掩埋的元件（1）的所述第一端部（14），能够滑动到被所述钻头（2）拉动的所述管子（3）中并且能够通过用布置在所述钻头（2）和所述增压装置（4）之间的压力室（42）的所述增压流体增压来产生对所述钻头（2）的推动力。
2.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述钻头（2）被所述压力室（42）直接供给增压流体。
3.根据权利要求1或2所述的钻具，其特征在于，所述钻具在其前部部分上包括所述钻头（2），所述钻头（2）包括在第二同中心主体（22）上滑动的第一冲击主体（21）、被用于供应和引导所述增压流体的装置（41、40、42、200、201）驱动而有规律地变得撞击所述冲击主体（21）的后侧（201）的振荡块（202），所述钻头（2）像敲打锤一样地操作，所述钻头被同轴于所述掩埋的长形元件（1）而布置和前进，
并且所述第二同中心主体（22）包括所述管子（3）的密封固定装置（220、222），
并且所述增压装置是具有圆柱形形状的帽（4），所述帽（4）在拉动期间布置在所述钻具的后方以及所述长形元件（1）的所述第一自由端部（14）的后方、所述管子（3）内，所述帽（4）附接到所述自由端部（14）并且设置有在其外周和所述管子（3）的内部表面之间的滑动密封装置（44），
所述帽（4）包括具有所述增压流体的供给管（40）的附接装置（400），供给管（401、402）使用在所述压力室（42）内部的所述增压流体供给，所述压力室（42）布置在所述管子（3）的前部部分中、在所述第二主体（22）的后侧（20）和所述帽（4）的前侧之间，被所述增压流体施加的压力产生对所述第二主体（22）的所述后侧（20）的实质上连续的推动力，有助于所述钻头（2）围绕所述长形元件（1）拉动所述管子（3）的推动。
4.根据权利要求3所述的钻具，其特征在于，在所述第二同中心主体（22）上的所述管子（3）的所述密封固定装置包括所述第二同中心主体（22）的具有凹口（220）的实质上圆柱形的部分以及布置在所述第二同中心主体（22）和所述管子（3）之间的O形环密封件（222）。
5.根据权利要求4所述的钻具，其特征在于，在所述第二同中心主体（22）上的所述管子（3）的所述密封固定装置还包括管夹持器（221），所述管夹持器（221）布置在所述管子（3）的外侧表面上并且变得将所述管子（3）压紧所述第二同中心主体（22）的设置有凹口（220）的所述实质上圆柱形的表面。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的钻具，其特征在于，所述钻具还包括用于过滤流体***（200）的管中的流体的过滤器装置（203）。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的钻具，其特征在于，被施加到所述钻头的所述实质上连续的推动力实质上等于所述压力室（42、421）中的流体的压强值乘以冠部的截面的乘积，所述冠部的截面的外径等于所述管子（3）的内径并且所述内径等于所述长形元件（1）的外径。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的钻具，其特征在于，相关联的增压装置（4）包括安全装置，所述安全装置包括至少两个制动衬片（433），所述至少两个制动衬片（433）在所述增压装置（4）的附接到所述长形元件（1）的所述端部（14）的附接部（430、15）的破裂期间能够在被所述压力室（42、420）内部的压力驱动的锥形冠部的作用下径向地运动并且能够在所述管子（3）内阻挡所述增压装置（4），装置（401、402）也被提供以中断增压流体到达所述压力室（42、420）。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的钻具，其特征在于，安全圆盘（5）关联到所述钻具，所述安全圆盘（5）包括两个半管状部分（50、51），所述两个半管状部分（50、51）紧紧地包围靠近所述长形元件（1）的所述第一后端部（14）的部分并且被螺钉（52）固定在一起，所述安全圆盘（5）将所述压力室（42）分成两个室部分（420、421），小截面的流体连通部（422、423）设置在所述安全圆盘（5）中并且连接所述两个室部分（420、421）。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的钻具，其特征在于，所述流体是空气。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的钻具，其特征在于，所述流体是液体。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的钻具，其特征在于，固定圆盘（6）能够关联到所述钻具，所述固定圆盘（6）在靠近所述长形元件（1）的所述第二自由端部（13）处附接于所述长形元件（1），所述圆盘（6）的支撑表面变得紧靠回填物的壁（110）以防止所述长形元件（1）的缩回运动。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的钻具，其特征在于，所述长形元件（1）是电力电缆或通信电缆。
14.根据前述权利要求中任一项所述的钻具，其特征在于，所述长形元件（1）是管。
15.一种用于围绕掩埋的长形元件（1）铺设管子（3）的方法，包括以下的步骤，其包括：
-借助于增压流体产生钻头从所述长形元件（1）的第一自由端部（14）的前进；
-通过所述钻头（2）拉动所述管子（3）；
-产生在所述钻头（2）和所述长形元件（1）的所述第一自由端部（14）之间的压力室（42）；
-通过增压所述压力室（42）将另外的推动力施加在所述钻头（2）上。
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