[发明专利]具有闸板的钻孔设备

说明书

本申请作为PCT国际专利申请在2010年3月15日提出申请，其中除了仅指定对于美国申请人为美国公民Keith Allen Hoelting、澳大利亚公民Andis Salins和Stuart Harrison之外，该国际专利申请对于除了美国之外的所有指定国家申请人都是美国国家企业Vermeer Manufacturing Company。

技术领域

本发明总体涉及非挖沟钻孔设备。更具体地，本发明涉及能够保持精确斜坡和线路的钻孔设备。

背景技术

现代安装技术提供社区基础设施所需的地下设施服务。污水、水、电、气体和远程通信服务越来越多地被设置在地下以提高安全性并在视觉上建立更加令人愉悦的不会由于可见设施而杂乱的环境。

用于安装地下设施的一种方法是挖掘明沟渠。然而，该过程是耗时的并且在支撑现有建筑的区域中是不切实际的。用于安装地下设施的其它方法涉及钻水平地下孔。然而，大多数地下钻孔操作相对不准确并不适于用于斜坡和直线。

PCT国际公开出版物第WO 2007/143773号公开了一种能够以精确的坡度和线路对地下微型隧道进行钻孔和扩孔的微型隧道掘进系统和设备。虽然该系统相对于大多数现有技术的系统表现出了显著的提高，但是可以使用进一步的增强以获得更好的性能。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种钻孔设备，所述钻孔设备包括限定至少一个通孔的切削单元，所述至少一个通孔提供切削单元的远端侧与近端侧之间的流体连通。在使用中，由切削单元产生的泥土可以通过通孔由钻孔设备的真空装置抽吸。切削单元还包括流动控制闸板。在特定实施例中，闸板可在通孔被阻挡/闭合的第一位置与通孔被打开/未阻挡的第二位置之间移动。在其它实施例中，闸板可以用于仅部分地阻挡通孔。通过选择通孔被闸板阻挡的部分/百分比，可以通过定制通孔的开口横向横截面面积以与其中正在使用钻孔设备的地质物质类型相匹配来增强钻孔性能。

本发明的另一个方面涉及一种适于在可流动条件(例如，在地下水位下方的钻孔环境)下使用的钻孔设备(即，隧道掘进设备)。在特定实施例中，钻孔设备包括具有近端和远端的钻柱。切削单元安装在钻柱的远端处。切削单元由钻柱的近端处的驱动机构提供动力。驱动机构适于提供用于使切削单元的切削部件旋转的转矩，并还适于将推力施加到钻柱以驱动钻柱和切削单元在远端进入到地面中。钻柱限定用于清除由切削部件在正在被钻进的孔中产生的泥土的真空通道。钻柱还限定用于在钻孔期间沿着钻孔向下提供空气以减少真空通道堵塞的可能性的空气通道。切削部件限定提供真空通道与切削部件的切削侧(即，远端侧)之间的流体连通的通孔。通孔还提供空气通道与切削部件的切削侧之间的流体连通。切削单元还包括用于选择性地打开和闭合通孔的闸板。在可流动条件下的正常钻孔操作期间，通孔打开，从而：a)允许在切削部件的切削侧产生的泥土通过通孔被容易地抽吸并吸入到真空通道中；以及b)允许空气从空气通道流动到切削部件的切削侧。当钻孔操作停止时，闸板用于闭合(即，阻挡、覆盖等)通孔以防止切削部件的切削侧的可流动物质填充真空通道和/或空气通道。

在随后的说明中阐述各种另外的方面。所述方面可以涉及单独特征和特征的组合。将要理解的是以上总体说明和以下详细说明仅是示例性和说明性的，并且不限制这里公开的实施例所基于的宽泛的发明构思。

附图说明

图1是具有根据本发明的原理的特征的钻孔设备的示意图；

图2是根据本发明的原理的钻头的侧视图；

图3是图2的钻头的立体图，其中显示了位于钻头的切削单元的远端处的旋转切削部件的切削侧(即，远端侧)；

图4是显示位于图3的切削单元的近端的闸板的立体图，闸板和旋转切削部件被显示为处于使切削单元的远端与近端之间的流体连通打开的第一相对位置；

图5是显示图3的切削单元的旋转切削部件和闸板处于使切削单元的远端与近端之间的流体连通打开的第二相对位置的立体图；

图6是根据本发明的原理的另一个切削单元的前视分解立体图；

图7是图6的切削单元的后视分解立体图；

图8是图6的切削单元的组装形式的横截面图；

图9是图6的切削单元在完全畅流方向上的前视图；

图10是图6的切削单元处于完全打开结构的后视图；

图11是图6的切削单元处于部分畅流结构的前视图；

图12是图6的切削单元处于部分畅流结构的后视图；