本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的可具有間歇伸縮進(jìn)退功能的掘進(jìn)裝置。

背景技術(shù)：

為解決傳統(tǒng)鉆井設(shè)備體積龐大沉重，能耗高等問題，中國專利公告號(hào)CN2821127Y中提出了一種間歇蠕動(dòng)推進(jìn)式鉆井機(jī)，其基本原理和結(jié)構(gòu)，是具有在掘進(jìn)方向上設(shè)置于后部的推進(jìn)單元和位于其前方的掘進(jìn)單元，在推進(jìn)單元中設(shè)有第一液壓機(jī)構(gòu)，并在其可沿掘進(jìn)方向伸縮的第一活塞端連接一過渡液壓機(jī)構(gòu)；過渡液壓機(jī)構(gòu)中可作同樣方向伸縮的第二活塞與設(shè)置于掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連接；掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的前端連接有所需形式的外伸掘進(jìn)鉆頭、刀具等掘進(jìn)削切鉆挖結(jié)構(gòu)。在推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上分別設(shè)有可經(jīng)定位結(jié)構(gòu)與已開掘部位的洞壁或壁面輔助結(jié)構(gòu)（如壁面加固、防滲漏等結(jié)構(gòu)）相互頂撐定位的定位液壓機(jī)構(gòu)。在進(jìn)行鉆井施工時(shí)，該裝置具有小型/簡(jiǎn)捷化并可實(shí)現(xiàn)作自主上下進(jìn)退移動(dòng)，還可以有效解決鉆井施工時(shí)使鉆井機(jī)與井孔周壁或井壁套管間相互定位頂緊的可靠性和穩(wěn)定性。但除進(jìn)行垂直鉆井外，該設(shè)備在進(jìn)行斜向、水平或地下掘進(jìn)中需轉(zhuǎn)向作業(yè)時(shí)（如地下管網(wǎng)敷設(shè)空間、地鐵運(yùn)行隧道、采礦隧道等施工），由于地下的地質(zhì)情況復(fù)雜，施工過程中對(duì)方位的定位難度大，不僅所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)復(fù)雜，而且通常還需同時(shí)輔以人工的監(jiān)控，施工作業(yè)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，本實(shí)用新型進(jìn)一步提供了一種可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置，能適應(yīng)多種復(fù)雜的地質(zhì)情況，滿足自動(dòng)進(jìn)行包括豎直、斜向或水平方向的地下掘進(jìn)/后退施工作業(yè)的需要。

本實(shí)用新型可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置，采用與上述CN2821127Y文獻(xiàn)同樣的原理，基本結(jié)構(gòu)中也同樣包括有在掘進(jìn)方向上設(shè)置于后部的推進(jìn)單元和位于其前方的掘進(jìn)單元。其中，推進(jìn)單元中設(shè)有第一液壓機(jī)構(gòu)，其可沿掘進(jìn)方向伸縮的第一活塞連接有過渡液壓機(jī)構(gòu)；過渡液壓機(jī)構(gòu)以其可沿同樣方向伸縮的第二活塞與設(shè)置于掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連接；掘進(jìn)機(jī)構(gòu)的前端可連接有所需形式的外伸開挖鉆頭等削切鉆挖結(jié)構(gòu)。在推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上還分別設(shè)有可經(jīng)定位結(jié)構(gòu)與已開掘部位的洞壁或如壁面加固、防滲漏等壁面輔助結(jié)構(gòu)作頂撐定位的定位液壓機(jī)構(gòu)。在推進(jìn)單元上設(shè)置有具有可與激光校準(zhǔn)光源配合的第一校準(zhǔn)孔的第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；在掘進(jìn)單元上由后向前以間隔方式設(shè)置有與第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)并具有第二校準(zhǔn)孔的第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和，與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)，且所述點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)中的光電信號(hào)接收傳感區(qū)域應(yīng)位于第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的兩對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)孔間的連線范圍內(nèi)；分別與推進(jìn)單元中的液壓機(jī)構(gòu)、過渡液壓機(jī)構(gòu)及所述各定位液壓機(jī)構(gòu)相配合地還設(shè)有與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的位移傳感器、壓力傳感器和距離傳感器。

上述裝置中所述的數(shù)據(jù)處理/控制單元，可以采用目前已有報(bào)道和/或使用的各種具有數(shù)據(jù)接收、處理和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)單元和/或計(jì)算機(jī)等結(jié)構(gòu)單元或設(shè)備。例如，可以采用目前在各工業(yè)領(lǐng)域中已有廣泛使用的具有中央處理單元（CPU）的PLC（即可編程邏輯控制器），通過其內(nèi)部的存儲(chǔ)程序，可具有執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制命令。

上述結(jié)構(gòu)中，所述第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的第一校準(zhǔn)孔與第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二校準(zhǔn)孔，優(yōu)選采用的是其孔中心軸線與掘進(jìn)方向平行的方式設(shè)置，以更方便對(duì)掘進(jìn)方向的檢測(cè)和校準(zhǔn)。

本實(shí)用新型上述掘進(jìn)裝置的工作原理過程，是掘進(jìn)開始前，先根據(jù)所預(yù)定的掘進(jìn)方向，用設(shè)置于掘進(jìn)起始部位的定向激光校準(zhǔn)光源，經(jīng)第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的第一校準(zhǔn)孔與第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二校準(zhǔn)孔，將校準(zhǔn)激光投射到與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的所述點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)，與數(shù)據(jù)處理/控制單元中存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)定位點(diǎn)校準(zhǔn)后，即可由推進(jìn)單元中的第一液壓機(jī)構(gòu)，經(jīng)過渡液壓機(jī)構(gòu)中的第二活塞推動(dòng)設(shè)置于掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)前行。在進(jìn)行直線掘進(jìn)削切鉆挖作業(yè)過程中可始終在上述同樣方式校準(zhǔn)情況下，由數(shù)據(jù)處理/控制單元監(jiān)測(cè)和保持與預(yù)設(shè)的掘進(jìn)方向一致。推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上分別設(shè)置的定位液壓機(jī)構(gòu)則可通過相應(yīng)的定位結(jié)構(gòu)與已開掘部位的洞壁或壁面輔助結(jié)構(gòu)相互頂撐定位，保持在開挖鉆頭等削切鉆挖結(jié)構(gòu)作業(yè)時(shí)裝置的穩(wěn)定。當(dāng)出現(xiàn)掘進(jìn)方向偏離原設(shè)定的直線方向時(shí)，校準(zhǔn)激光投射到點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)上的位點(diǎn)即會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏離位移，由數(shù)據(jù)處理/控制單元對(duì)接受到的傳感信息與預(yù)設(shè)參數(shù)校對(duì)后，向?qū)?yīng)的推進(jìn)單元和掘進(jìn)單元上的定位液壓機(jī)構(gòu)的頂撐距離發(fā)出相應(yīng)的調(diào)整指令，恢復(fù)原直線掘進(jìn)狀態(tài)，或是按預(yù)設(shè)方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變掘進(jìn)的方向。

為此，在上述裝置中的所述第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的第一校準(zhǔn)孔和第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二校準(zhǔn)孔中，至少第二校準(zhǔn)孔的孔徑為由所述激光校準(zhǔn)光源的校準(zhǔn)光線入口向出口擴(kuò)展的不等徑孔（即呈向前擴(kuò)張的喇叭口狀），且第二校準(zhǔn)孔的入口孔徑不小于第一校準(zhǔn)孔的出口孔徑，以更好地適應(yīng)因掘進(jìn)方向改變所致校準(zhǔn)激光產(chǎn)生角度偏移時(shí)，仍能有效地投射到點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)上被接收。

上述結(jié)構(gòu)中所述的與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的位移傳感器、壓力傳感器和距離傳感器，優(yōu)選的可分別直接相應(yīng)地設(shè)置在推進(jìn)單元中的液壓機(jī)構(gòu)、過渡液壓機(jī)構(gòu)及各定位液壓機(jī)構(gòu)上。其中，所述與推進(jìn)單元相配合的位移傳感器，可以將其液壓活塞的伸縮距離信息傳送給數(shù)據(jù)處理/控制單元，用于掌握、控制和調(diào)整裝置的進(jìn)/退運(yùn)行距離；與掘進(jìn)單元連接的過渡液壓機(jī)構(gòu)相配合的壓力傳感器，則可以將掘進(jìn)單元中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行削切鉆挖作業(yè)過程中的阻力信息傳送給數(shù)據(jù)處理/控制單元，以了解地下地質(zhì)情況，便于適當(dāng)調(diào)整。

為更方便和簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理/控制單元對(duì)掘進(jìn)方向的了解和控制，上述掘進(jìn)裝置中所述的經(jīng)定位結(jié)構(gòu)與已開掘部位的洞壁或壁面輔助結(jié)構(gòu)頂撐定位的定位結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用在掘進(jìn)方向的截面圓周上以等間距方式設(shè)置的4組，即呈直角坐標(biāo)方式設(shè)置。

由于上述的掘進(jìn)裝置是在地下地質(zhì)層中進(jìn)行掘進(jìn)施工作業(yè)，為保證施工安全性，上述結(jié)構(gòu)中至少還可以進(jìn)一步在所述掘進(jìn)單元上設(shè)置包括瓦斯傳感器在內(nèi)的有害氣體檢測(cè)傳感結(jié)構(gòu)。

由此可以理解，本實(shí)用新型上述可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活方便，并有效克服了現(xiàn)有同類裝置存在的不足，能適應(yīng)多種復(fù)雜地質(zhì)情況，滿足進(jìn)行豎直、斜向或水平等不同方向的地下自動(dòng)掘進(jìn)/后退施工作業(yè)的需要。

以下結(jié)合由附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A方向示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本例的可間歇伸縮進(jìn)退的掘進(jìn)裝置，包括有在掘進(jìn)方向上設(shè)置于尾部或后部的推進(jìn)單元5和位于其前方的掘進(jìn)單元10。推進(jìn)單元5中設(shè)有第一液壓機(jī)構(gòu)22，其中設(shè)置的可沿掘進(jìn)方向伸縮的第一活塞6的前端連接有一過渡液壓機(jī)構(gòu)19；過渡液壓機(jī)構(gòu)19中可作同樣方式伸縮運(yùn)動(dòng)的第二活塞9的前端與設(shè)置于掘進(jìn)單元10中的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)18連接，用于驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)構(gòu)18進(jìn)退，在掘進(jìn)機(jī)構(gòu)18前端以目前常規(guī)方式經(jīng)鉆桿16連接有外伸的適當(dāng)形式鉆頭、刀具等削切鉆挖結(jié)構(gòu)14。推進(jìn)單元5和掘進(jìn)單元10上分別設(shè)有若干組可經(jīng)定位結(jié)構(gòu)4與已開掘部位洞壁（或壁面輔助結(jié)構(gòu)）21頂撐定位的定位液壓機(jī)構(gòu)3。各定位液壓機(jī)構(gòu)3的設(shè)置，均為在掘進(jìn)方向的截面圓周上以等間距方式分布的4組，即呈直角坐標(biāo)方式設(shè)置，如圖2所示。

在推進(jìn)單元5上設(shè)置有可與激光校準(zhǔn)光源配合的第一校準(zhǔn)孔1的孔板形式第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)2；在掘進(jìn)單元10上由后向前以間隔方式設(shè)置有一個(gè)能與第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)2相配合并設(shè)有第二校準(zhǔn)孔7的孔板式第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)8，以及與PLC等適當(dāng)形式數(shù)據(jù)處理/控制單元（圖中未示出）聯(lián)接的點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)12。其中，第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)2與第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)8采用使其上的第一校準(zhǔn)孔1與第二校準(zhǔn)孔7的孔中心軸線以與掘進(jìn)方向平行的方式設(shè)置，且第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)2上的第一校準(zhǔn)孔1和第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)8的第二校準(zhǔn)孔7的孔徑，分別均為由所述激光校準(zhǔn)光源的校準(zhǔn)光入口向出口擴(kuò)展的喇叭狀不等徑孔，且第二校準(zhǔn)孔7的入口孔徑不小于第一校準(zhǔn)孔1的出口孔徑。所述的點(diǎn)陣型光電接收傳感結(jié)構(gòu)12的光電信號(hào)接收傳感區(qū)域，則應(yīng)位于第一校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)2和第二校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)8的兩對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)孔1，7間的連線范圍內(nèi)，以適應(yīng)在沿直線掘進(jìn)和適度轉(zhuǎn)向掘進(jìn)時(shí)均能接收到來自激光校準(zhǔn)光源的校準(zhǔn)光信號(hào)。

在推進(jìn)單元5中的第一液壓機(jī)構(gòu)22上設(shè)有同樣與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的位移傳感器23；在過渡液壓機(jī)構(gòu)19上設(shè)有與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的壓力傳感器20；在各定位液壓機(jī)構(gòu)3上分別對(duì)應(yīng)地設(shè)有與數(shù)據(jù)處理/控制單元聯(lián)接的距離傳感器13。在掘進(jìn)單元10上還設(shè)有包括瓦斯傳感器在內(nèi)的有害氣體檢測(cè)傳感結(jié)構(gòu)11。