專利名稱：地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓削頭，特別是一種用于小口徑衛(wèi)生地下水道推進(jìn)工法的施工過(guò)程中，為引領(lǐng)水泥埋管前導(dǎo)推進(jìn)于所鉆的導(dǎo)坑中所采用的一種地下水道小口徑推進(jìn)工法的壓削頭。
目前，為使生活污水能與雨水完全分流并匯集污水以進(jìn)行各級(jí)污水處理，以凈化水源和環(huán)境，衛(wèi)生下水道管路裝配率的高低成為都市現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要指標(biāo)。一般地下水道施工法可逐段地將整條馬路開(kāi)挖后直接由上向下置入水泥埋管。但在地狹人稠的都市中，為避免因整條馬路開(kāi)挖造成交通不便，并考慮周邊建筑物地基的安全，多采用一種先進(jìn)的推進(jìn)工法。
這種推進(jìn)工法如


圖1所示，它主要是在相隔數(shù)十公尺的地面二處，分別垂直開(kāi)挖一工作井10與一到達(dá)井11，吊下機(jī)床20與推進(jìn)機(jī)21進(jìn)入到工作井10中，利用經(jīng)緯儀準(zhǔn)確地校正推進(jìn)機(jī)21的水平位置與方向，在推進(jìn)機(jī)21前端接頭上裝設(shè)先導(dǎo)管，該先導(dǎo)管由外管、螺旋內(nèi)管22與箭頭構(gòu)成，視土質(zhì)成分與松軟程度的不同采用不同斜角型態(tài)的箭頭以及決定采壓密或壓削方式鉆推進(jìn)，并利用經(jīng)緯儀持續(xù)校正其朝向，驅(qū)動(dòng)千斤頂而令推進(jìn)機(jī)21在機(jī)床20導(dǎo)道上朝前推動(dòng)并予以驅(qū)動(dòng)，而使螺旋內(nèi)管22將前方的松土碎巖向后排出，接續(xù)組接螺紋高度大且中心軸徑較小的另一螺紋內(nèi)管23持續(xù)推進(jìn)，直至伸出至到達(dá)井11后，逐段吊起各管體并反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使松土碎巖向到達(dá)井推出，另一端則更換螺旋輸送管24后再接設(shè)一壓削頭3，以引導(dǎo)后方各水泥埋管25后前推進(jìn)，至所有水泥埋管25填充完導(dǎo)坑后再吊起推進(jìn)機(jī)21與機(jī)床20。
其中，傳統(tǒng)壓削頭3的結(jié)構(gòu)如圖2和3所示，它是在一筒殼30內(nèi)中心處裝設(shè)一油壓馬達(dá)31，其輸出軸端固接一切刃盤(pán)32，切刃盤(pán)32上則分別設(shè)有多個(gè)切刃33，筒殼30前端另組裝一頭套34，該頭套34由多個(gè)輻射狀的支撐片340承接中心處的接頭341，以供鎖接可螺合外管26的螺套342，而切刃盤(pán)32中心則固接有螺旋轉(zhuǎn)軸35以供組接螺旋輸送管27。據(jù)此，當(dāng)該壓削頭3受到后方推進(jìn)機(jī)21千斤頂?shù)耐茐憾斑M(jìn)時(shí)，前端地層的土石將勉強(qiáng)擠入各支撐片340間而進(jìn)入壓削頭3內(nèi)，并藉內(nèi)部切刃盤(pán)32上的切刃33轉(zhuǎn)動(dòng)而將土石攪拌。再由中心的螺旋輸送管27將該攪拌后的土石向前推出至到達(dá)井11。
此種經(jīng)同推、壓、擠、削、攪拌土石的方式應(yīng)用在一般松軟土層不失為一種好工法，但如遭遇硬度稍高的土層，如硬質(zhì)土、砂層、卵石層、流木……等地層時(shí)，施工將產(chǎn)生障礙而無(wú)法繼續(xù)，探討其原因可歸納出下列三大問(wèn)題其一，上述硬質(zhì)土層密度已較高，故當(dāng)壓削頭3強(qiáng)力推入土層中而令土砂擠入至切刃盤(pán)32時(shí)，此種強(qiáng)力推擠土層被擠壓得更密實(shí)，密度更高，對(duì)壓削頭3與后方的推進(jìn)機(jī)21而言，形成更大的阻力，則大幅度降低施工進(jìn)度。
其二，若遭遇尺寸大于10公分(針對(duì)壓削頭一般尺寸中的某一特定規(guī)格而言)以上硬物體或如圖中的巖塊36的地層時(shí)，因壓削頭3前端的相鄰二個(gè)支撐片340間的間距小于10公分，故該硬物體或巖塊36將被卡在相鄰支撐片340間，并阻擋土砂的進(jìn)入，使切刃33根本無(wú)法接觸到土層，而會(huì)在原地空轉(zhuǎn)，致使壓削頭3完全無(wú)法再向前推進(jìn)，甚至更有可能會(huì)因支撐片340為該大尺寸的硬物體或巖塊36所卡住而無(wú)法將壓削頭3退回取出，將導(dǎo)致整個(gè)地下水道的推進(jìn)施工停滯，只有另鉆井迂回解救，然若將各支撐片340去除，則接頭341更將無(wú)所依附而無(wú)法作動(dòng)。
其三，若遭遇存在有尺寸均小于10公分以下的硬物體的地層時(shí)，雖然硬物體可進(jìn)入二個(gè)支撐片340間而被切刃33切削，但因該種切刃33的分布型態(tài)以及其接頭341外形呈平滑圓潤(rùn)無(wú)阻礙物的形態(tài)，故硬物體會(huì)被切刃33推著轉(zhuǎn)動(dòng)而根本無(wú)法將其切碎，一旦這些硬物體累積一多，更將因此卡住切刃33而使切刃盤(pán)32無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，只好停工取出。
本實(shí)用新型的主要目的，是提供一種地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，它主要是將傳統(tǒng)所采用的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)切削作業(yè)方式的切刃藉特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變更為外部放置切刃且同時(shí)去除令人困擾的支撐片，而使切刃能位于整個(gè)壓削頭的最前端，不論土層中巖塊的尺寸大小，均能在首先遭遇接觸時(shí)即直接予以徹底切削攪碎，不會(huì)壓密土層而增加阻力，也不會(huì)被土石卡住，運(yùn)作更為順暢。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的，是提供一種地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，它主要是令其切刃與中心接頭間的間距為階段性增減而不相一致，且接頭的兩土砂入口間均設(shè)有凸出卡顎。據(jù)此，各尺寸的土石巖塊均能自選性地分別卡入對(duì)應(yīng)的切刃與卡顎間，而在切刃轉(zhuǎn)動(dòng)下藉錯(cuò)開(kāi)剪切的力量而能將卡設(shè)其中的巖塊強(qiáng)力攪切成碎土塊、巖塊，足以順利進(jìn)入接頭內(nèi)，并由螺旋輸送管推送出來(lái)。
本實(shí)用新型的再一個(gè)目的，是提供一種地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，它主要是在其內(nèi)部裝設(shè)二個(gè)油壓馬達(dá)，各油壓馬達(dá)的輸出軸端設(shè)有主動(dòng)齒輪，該齒輪內(nèi)側(cè)緣和外側(cè)緣分別與螺旋輸送管的中心齒輪以及切刃盤(pán)底部的內(nèi)齒輪相嚙合，據(jù)以令外部的切刃盤(pán)與中心的螺旋輸送管反向獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成更利于切削的特殊切削與輸送模式。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，其包括壓削頭內(nèi)裝設(shè)油壓馬達(dá)，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)位于中心處并可供組接螺旋輸送管的螺旋轉(zhuǎn)軸，以及位于該螺旋轉(zhuǎn)軸外環(huán)周并設(shè)有多個(gè)切刃的切刃盤(pán)，且該螺旋轉(zhuǎn)軸與切刃盤(pán)之間另固設(shè)有可組裝先導(dǎo)管外管的接頭，接頭上設(shè)有多個(gè)可供為切刃所攪碎的土砂進(jìn)入的土砂入口。壓削頭內(nèi)固設(shè)有一套蓋，兩油壓馬達(dá)的輸出軸穿出套蓋各固接有主動(dòng)齒輪；套蓋中心所樞接的螺旋轉(zhuǎn)軸底部設(shè)有與前述主動(dòng)齒輪內(nèi)緣相嚙合的中心齒輪；接頭套設(shè)在螺旋轉(zhuǎn)軸外端并穩(wěn)固于套蓋上，兩土砂入口之間另設(shè)有凸出卡顎并與切刃相互對(duì)應(yīng)，且令切刃盤(pán)底部設(shè)有內(nèi)齒輪并與所述二主動(dòng)齒輪的外緣相嚙合；二油壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)中心的螺旋輸送管與周旁的切刃盤(pán)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置在壓削頭最前端的切刃與卡顎間的錯(cuò)剪作用將土石予以攪碎。
現(xiàn)結(jié)合附圖所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及功能。其中
圖1是地下水道小口徑管推進(jìn)工法的施工示意圖；圖2是現(xiàn)有壓削頭結(jié)構(gòu)的立體外觀圖；圖3是現(xiàn)有壓削頭結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視示意圖；圖4是現(xiàn)有壓削頭結(jié)構(gòu)的正視示意圖；圖5是本實(shí)用新型的立體外觀圖；圖6是本實(shí)用新型的立體分解圖；圖7是本實(shí)用新型的軸向剖面示意圖；圖8是本實(shí)用新型圖7中A-A斷面剖面示意圖；圖9是本實(shí)用新型圖7中B-B斷面剖面示意圖。
圖號(hào)說(shuō)明10工作井 11到達(dá)井20機(jī)床 21推進(jìn)機(jī)22螺旋內(nèi)管23螺旋內(nèi)管24螺旋輸送管25水泥埋管 26外管 27螺旋輸送管3壓削頭30筒殼31油壓馬達(dá) 32切刃盤(pán) 33切34頭套340支撐片 341接頭 342螺套 35螺旋轉(zhuǎn)軸 36巖塊4 壓削頭40筒殼41油壓馬達(dá) 410主動(dòng)齒輪 42切420部43切刃盤(pán) 430滾珠軸承 431內(nèi)齒輪44螺旋轉(zhuǎn)軸440斜錐滾柱軸承442中心齒輪443斜錐滾柱軸承45接頭 450土砂入口 451卡顎 46套蓋50螺旋輸送管 51螺套 52外管 53水泥埋管 60巖塊如圖5至9所示，在本實(shí)用新型的地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭結(jié)構(gòu)中，壓削頭4其在地下水道小口徑推進(jìn)工法中所采用的時(shí)機(jī)以及其操作推進(jìn)過(guò)程與一般傳統(tǒng)壓削頭無(wú)異，均是先開(kāi)挖有工作井和到達(dá)井，吊下機(jī)床與推進(jìn)機(jī)，先利用先導(dǎo)管鉆出導(dǎo)坑，再換由該壓削頭4帶領(lǐng)水泥埋管推進(jìn)，故在此不另作贅述。
如圖5至8所示，本實(shí)用新型的壓削頭4包括有削頭筒殼40、油壓馬達(dá)41、帶有切刃42的切刃盤(pán)43、供組接螺旋輸送管50的螺旋轉(zhuǎn)軸44以及供組接螺套51與外管52的接頭45。其中，筒殼40前端鎖接有套蓋46，套蓋46后側(cè)面上相對(duì)地裝設(shè)有二個(gè)油壓馬達(dá)41，其輸出軸穿入套蓋46且裝設(shè)有小型主動(dòng)齒輪410，該套蓋46中心處以斜錐滾柱軸承440樞接一前端以六角柱套接有螺管而能組接螺旋輸送管50的螺旋轉(zhuǎn)軸44，該螺旋轉(zhuǎn)軸44上另套設(shè)有一中心齒輪442而令其二側(cè)分別與二油壓馬達(dá)41的主動(dòng)齒輪410內(nèi)緣同時(shí)嚙合(如圖7、9所示)；套蓋46前面又利用螺桿鎖固有筒狀接頭45，該接頭與前述中心螺旋轉(zhuǎn)軸44間利用另一斜錐滾柱軸承443套設(shè)而與前述的斜錐滾柱軸承440一同穩(wěn)固承接螺旋轉(zhuǎn)軸44，使其得以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；接頭45側(cè)壁相間隔地設(shè)置有多個(gè)土砂入口450以及卡顎451，而前端則設(shè)有螺孔，以供鎖接可螺合外管52的螺套51。
在接頭45外另利用滾柱軸承430樞設(shè)切刃盤(pán)43，該切刃盤(pán)43具有內(nèi)齒輪431，內(nèi)齒輪431與二油壓馬達(dá)41的主動(dòng)齒輪410外緣相嚙合(如圖7、9所示)，切刃盤(pán)43上設(shè)有多個(gè)切刃42，各切刃42的前緣均熔接有碳化鎢制成的高硬度刃部420，各切刃42可以相間90度且兩兩相對(duì)應(yīng)地設(shè)有一對(duì)長(zhǎng)度幾近橫跨盤(pán)面的斜向山形切刃42與一對(duì)分布在盤(pán)面邊緣處的柱形切刃42， 且四切刃42與接頭45間的間距寬窄不一，且呈階段性增減。在整個(gè)壓削頭4的內(nèi)部，為防止土砂侵入并保證油封，各接合處均各另設(shè)有油封環(huán)。
承上結(jié)構(gòu)，當(dāng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)二油壓馬達(dá)41令其主動(dòng)齒輪410轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖9所示，若二主動(dòng)齒輪410朝順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則將迫使內(nèi)側(cè)的中心齒輪442逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)外側(cè)內(nèi)齒輪(431)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因中心齒輪442是與螺旋轉(zhuǎn)軸44固接且內(nèi)齒輪431為切刃盤(pán)43的一部分，故可令中心的螺旋輸送管50與環(huán)周的切刃盤(pán)(43)不但可不相妨礙地各自獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，且彼此間呈反向轉(zhuǎn)動(dòng)的形態(tài)。
據(jù)此，本實(shí)用新型的切刃42在去除傳統(tǒng)的支撐片結(jié)構(gòu)阻礙后，因其完全凸露在整個(gè)壓削頭4的前端面上，且其前方并無(wú)任何障礙物阻礙，故當(dāng)在進(jìn)行先導(dǎo)管的壓密或壓削作業(yè)告一段落而改換接上螺旋輸送管50與該壓削頭4而帶領(lǐng)水泥埋管53推進(jìn)時(shí)，可在壓削頭4一接觸到土層時(shí)立即直接予以切削攪碎，故一般松土、硬土、流木等均能由切刃盤(pán)43強(qiáng)力切削攪碎(經(jīng)試驗(yàn)的切削扭力至少可達(dá)600kg/m)。
更值得注意的是，由于各切刃42與接頭45間的間隙寬窄不一(如圖8所示)，且接頭45的外環(huán)周均等間距地均分設(shè)有一凸出卡顎451，且各卡顎451二旁即是凹陷的土砂入口450，故如卵石、巖塊60等硬物體將會(huì)依其尺寸大小而自然地卡入其中一切刃42與卡顎451間的間隙以及土砂入口450之間，如圖8所示，即由切刃42、土砂入口450、卡顎三者共同卡住巖塊60，而由轉(zhuǎn)盤(pán)43輸出強(qiáng)勁扭力，使切刃42相對(duì)于卡顎451產(chǎn)生交錯(cuò)剪切的作用(經(jīng)試驗(yàn)的顎碎力至少可達(dá)5000kg/cm2)，而能將巖塊60予以徹底地切削攪碎成較小巖塊，然若該較小尺寸的巖塊尚過(guò)大而仍無(wú)法進(jìn)入土砂入口450內(nèi)時(shí)，則會(huì)因切刃盤(pán)43的轉(zhuǎn)動(dòng)而會(huì)被接續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至其它具適當(dāng)間距的切刃42，以同樣交錯(cuò)剪切作用再予以顎碎，如此連續(xù)多道篩選顎碎過(guò)程將可使巖塊60最終破碎成足以順利滾入土砂入口450中的細(xì)碎巖塊，再由螺旋輸送管50向到達(dá)井排出。
承上述，在實(shí)施時(shí)，由于螺旋輸送管50中所能通過(guò)的最大尺寸為5公分以下，故可將土砂入口450制作成最長(zhǎng)4公分的孔口，據(jù)以限制僅有顎碎成4公分以下的巖塊或硬物體才能順利進(jìn)入，避免卡在螺旋輸送管50而影響作業(yè)。
綜上所述，本實(shí)用新型所提供的地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭結(jié)構(gòu)，將切刃改為采用外部切削并配合與卡顎結(jié)構(gòu)間的錯(cuò)剪作用，確實(shí)能徹底改善傳統(tǒng)壓削頭推進(jìn)使用上的缺陷，能更確實(shí)、更技巧地充分?jǐn)囁橥潦徽撌菓?yīng)用在松土、硬土、砂質(zhì)土、卵石或流木等各種的土層中均能順利無(wú)阻礙地進(jìn)行施工，提高整體推進(jìn)工法作業(yè)的效率，并精簡(jiǎn)工時(shí)與勞力付出的施工成本，以加速都市下水道配管率的提高。
權(quán)利要求1.一種地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，其包括壓削頭(4)內(nèi)裝設(shè)油壓馬達(dá)(41)，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)位于中心處并可供組接螺旋輸送管(50)的螺旋轉(zhuǎn)軸(44)，以及位于該螺旋轉(zhuǎn)軸(44)外環(huán)周并設(shè)有多個(gè)切刃(42)的切刃盤(pán)(43)，且該螺旋轉(zhuǎn)軸(44)與切刃盤(pán)(43)之間另固設(shè)有可組裝先導(dǎo)管外管的接頭(45)，接頭(45)上設(shè)有多個(gè)可供為切刃(42)所攪碎的土砂進(jìn)入的土砂入口(450)，本實(shí)用新型的特征在于壓削頭(4)內(nèi)固設(shè)有一套蓋(46)，兩油壓馬達(dá)(41)的輸出軸穿出套蓋(46)各固接有主動(dòng)齒輪(410)；套蓋(46)中心所樞接的螺旋轉(zhuǎn)軸(44)底部設(shè)有與前述主動(dòng)齒輪(410)內(nèi)緣相嚙合的中心齒輪(442)；接頭(45)套設(shè)在螺旋轉(zhuǎn)軸(44)外端并穩(wěn)固于套蓋(46)上，兩土砂入口(450)之間另設(shè)有凸出卡顎(451)并與切刃(42)相互對(duì)應(yīng)，且令切刃盤(pán)(43)底部設(shè)有內(nèi)齒輪(431)并與所述二主動(dòng)齒輪(410)的外緣相嚙合；二油壓馬達(dá)(41)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)中心的螺旋輸送管(50)與周旁的切刃盤(pán)(43)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置在壓削頭(4)最前端的切刃(42)與卡顎(451)間的錯(cuò)剪作用將土石予以攪碎。
2.如權(quán)利要求1所述的地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，其特征在于切刃盤(pán)(43)上的各切刃(42)均具有碳化鎢材料制成的刃部。
3.如權(quán)利要求1所述的地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，其特征在于切刃盤(pán)(43)上的各切刃(42)與中心接頭的間距呈階段性的增減且寬窄不一。
4.如權(quán)利要求1所述的地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭，其特征在于切刃(42)以一長(zhǎng)一短的相間隔型態(tài)設(shè)置在切刃盤(pán)(43)上且分別為山形與柱形。
專利摘要一種地下水道小口徑管推進(jìn)工法的壓削頭。它在本體內(nèi)裝有具主動(dòng)齒輪的二個(gè)油壓馬達(dá)，藉主動(dòng)齒輪內(nèi)緣與中心螺旋轉(zhuǎn)軸的中心齒輪的嚙合，并在該螺旋轉(zhuǎn)軸外固定可供組接螺旋輸送管的接頭以及設(shè)有多個(gè)切刃的切刃盤(pán)，切刃盤(pán)的底部設(shè)有內(nèi)齒輪且與主動(dòng)齒輪外側(cè)嚙合，切刃盤(pán)與螺旋轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)再令接頭外設(shè)有多個(gè)卡顎，各切刃與接頭間距不一。這樣，各種土質(zhì)均能被切刃直接予以切削攪碎，或是先卡入切刃與卡顎間后再經(jīng)錯(cuò)剪作用完全顎碎，由螺旋輸送管送出，以提高推進(jìn)工法的施工效率。
文檔編號(hào)E02F5/02GK2355002SQ9820735
公開(kāi)日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1998年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月27日
發(fā)明者王國(guó)泰 申請(qǐng)人:王國(guó)泰