本發(fā)明涉及管道工程，尤其涉及管道穿越施工，具體為正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具。

背景技術(shù)：

1、油氣管道鋪設(shè)中，面臨穿越建筑、道路、河流等特殊區(qū)域的技術(shù)難題；不能采用傳統(tǒng)的開挖溝槽鋪設(shè)方式，需要采用非開挖埋管方法?，F(xiàn)有非開挖管道穿越施工，采用先鉆小型導(dǎo)向孔，再逐級擴(kuò)孔，容易導(dǎo)致井壁垮塌、卡鉆等問題，同時(shí)多次擴(kuò)孔形成梨型孔洞，不利于后期大管道穿越。另外，現(xiàn)有螺桿鉆具，尺寸相對較小，產(chǎn)生的扭矩有限，單根難以達(dá)到管道穿越施工要求。

2、專利cn103643891a公開了一種組合鉆具，將多個(gè)螺桿扭矩聯(lián)合驅(qū)動鉆頭，實(shí)現(xiàn)一次成孔施工；但是該技術(shù)鉆具反扭矩過大，不利于管道穿越施工；同時(shí)該方案采用曲柄進(jìn)行扭矩合成，不利于更多數(shù)量螺桿的組合；另外，該方案采用正反平行四邊形機(jī)構(gòu)，驅(qū)動力臂不恒定，造成螺桿輸出扭矩周期性變化，不利于螺桿平穩(wěn)運(yùn)行。

3、所以，研制多螺桿組合鉆具，解決扭矩合成問題、解決鉆頭反扭矩問題，對解決管道穿越施工目前的困境具有現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其能夠?qū)崿F(xiàn)多螺桿扭矩合成，并驅(qū)動中心切削部和邊緣切削部旋向相反，抵消鉆進(jìn)的反扭矩。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的方案如下：

3、正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，包括：

4、筒體，筒體為圓筒形結(jié)構(gòu)，中心驅(qū)動組件置于筒體內(nèi)中心區(qū)域，邊緣驅(qū)動組件置于筒體內(nèi)部邊緣區(qū)域；

5、中心驅(qū)動組件，中心驅(qū)動組件包括中心切削部，中心驅(qū)動組件驅(qū)動中心切削部繞其中心線轉(zhuǎn)動，中心驅(qū)動組件包括：

6、軸線與筒體軸線平行的中心螺桿；

7、安裝到筒體內(nèi)，軸線與筒體軸線平行，數(shù)量至少為2且沿筒體軸線中心對稱布置，可繞其軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的中心傳動軸；

8、一端連接中心螺桿輸出軸，另一端連接中心傳動軸的中心聯(lián)軸器；

9、桿狀結(jié)構(gòu)，兩端連接部分軸線平行并有間距，一端周向固定連接中心傳動軸，另一端轉(zhuǎn)動連接的中心偏心桿；

10、圓盤型結(jié)構(gòu)，邊緣轉(zhuǎn)動連接中心偏心桿，中心與合力軸連接的合力盤；

11、一端與合力盤中心連接，另一端與中心軸連接的合力軸；合力軸的軸線與中心軸的軸線平行并有間距；中心偏心桿兩端連接部分軸線間距，等于合力軸的軸線與中心軸的軸線間距；

12、圓筒形結(jié)構(gòu)，一端安裝合力軸，另一端安裝中心切削部，靠近合力軸的位置設(shè)置過流孔的中心軸；

13、包含軸向過流孔的圓盤型結(jié)構(gòu)，設(shè)置于中心軸遠(yuǎn)離合力軸一端，遠(yuǎn)離中心軸的一側(cè)設(shè)置切削齒或切削鉆頭的中心切削部；

14、邊緣驅(qū)動組件，包括邊緣切削部，邊緣驅(qū)動組件驅(qū)動邊緣切削部繞其中心線轉(zhuǎn)動，邊緣驅(qū)動組件包括：

15、軸線與筒體軸線平行，旋向與中心螺桿相反，動力液與中心螺桿串聯(lián)的邊緣螺桿；

16、安裝到筒體內(nèi)，軸線與筒體軸線平行，數(shù)量至少為2且沿筒體軸線中心對稱布置，可繞其軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的邊緣傳動軸；

17、一端連接邊緣螺桿輸出軸，另一端連接邊緣傳動軸的邊緣聯(lián)軸器；

18、桿狀結(jié)構(gòu)，兩端連接部分軸線平行并有間距，一端周向固定連接邊緣傳動軸，另一端轉(zhuǎn)動連接的邊緣偏心桿；

19、圓筒型結(jié)構(gòu)，一端轉(zhuǎn)動連接邊緣傳動軸，另一端采用圓柱面配合以轉(zhuǎn)動連接轉(zhuǎn)盤的合力筒；轉(zhuǎn)盤的軸線與合力筒的軸線平行并有間距；邊緣偏心桿兩端連接部分軸線間距，等于轉(zhuǎn)盤軸線與合力筒軸線的間距；

20、置于筒體的端部位置，與筒體軸向固定周向旋轉(zhuǎn)連接，套在中心軸外側(cè)并可以相對轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)離合力筒的一端安裝邊緣切削部的轉(zhuǎn)盤；

21、圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，與轉(zhuǎn)盤連接，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤的一側(cè)設(shè)置切削齒或切削鉆頭的邊緣切削部。

22、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，邊緣螺桿動力液出口聯(lián)通到中心螺桿的動力液入口，或者中心螺桿動力液出口聯(lián)通到邊緣螺桿的動力液入口。

23、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，所述中心聯(lián)軸器為萬向聯(lián)軸器，所述邊緣聯(lián)軸器為萬向聯(lián)軸器。

24、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，還包括卡套，卡套為圓筒形結(jié)構(gòu)，卡套套在中心軸上并通過螺釘固定，中心軸另一端外側(cè)設(shè)置臺階并進(jìn)行軸向限位。

25、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，還包括后支撐盤和前支撐盤；

26、后支撐盤為圓盤型結(jié)構(gòu)，前支撐盤為圓盤型結(jié)構(gòu)，中心螺桿兩端置于后支撐盤和前支撐盤之間并固定連接，邊緣螺桿兩端置于后支撐盤和前支撐盤之間并固定連接；后支撐盤與筒體之間固定連接，前支撐盤與筒體之間固定連接；

27、后支撐盤設(shè)置軸向通孔以聯(lián)通流道，中心螺桿和邊緣螺桿的輸出軸穿過前支撐盤并向外伸出。

28、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，中心螺桿的殼體端部與后支撐盤采用成型面配合以周向固定，或者中心螺桿的殼體端部與前支撐盤采用成型面配合以周向固定，或者中心螺桿的殼體兩端與后支撐盤和前支撐盤均采用成型面配合以周向固定；

29、邊緣螺桿的殼體端部與后支撐盤采用成型面配合以周向固定，或者邊緣螺桿的殼體端部與前支撐盤采用成型面配合以周向固定，或者邊緣螺桿的殼體兩端與后支撐盤和前支撐盤均采用成型面配合以周向固定。

30、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，還包括方形座，合力軸一端插入方形座內(nèi)，方形座與中心軸采用成型孔配合連接以傳遞扭矩。

31、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，還包括筋板；筋板為圓盤型結(jié)構(gòu)，筋板置于筒體內(nèi)并套在中心螺桿和邊緣螺桿的中間區(qū)域；筋板對中心螺桿和邊緣螺桿起到固定支撐作用；筋板中間位置設(shè)置軸向通孔以通過動力液。

32、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，還包括中心盤；中心盤為圓盤型結(jié)構(gòu)，中心盤至于筒體內(nèi)并于筒體固定連接，中心盤與筒體之間通過銷釘固定；中心盤設(shè)置軸向通孔以通過動力液。中心盤設(shè)置軸向通孔以安裝中心傳動軸和邊緣傳動軸。

33、作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，其特征在于，還包括底座；

34、底座為圓盤型結(jié)構(gòu)，底座與筒體端部固定連接；底座套在合力盤外側(cè)，底座一端貼緊轉(zhuǎn)盤，另一端靠近邊緣切削部。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

36、（1）本發(fā)明采用螺桿直接驅(qū)動，取消了傳統(tǒng)的齒輪傳動部分，運(yùn)動件皆為面接觸，結(jié)構(gòu)簡單可靠；

37、（2）將現(xiàn)有螺桿直接組合使用，實(shí)現(xiàn)大扭矩鉆進(jìn)的需要，方案可行性強(qiáng)；

38、（3）正反螺桿組合使用，實(shí)現(xiàn)中心切削部和邊緣切削部的旋向相反，兩者反扭矩相互抵消，從而從源頭上降低鉆柱的扭矩，有利于管道穿越施工。

技術(shù)特征：

1.正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，邊緣螺桿動力液出口聯(lián)通到中心螺桿的動力液入口，或者中心螺桿動力液出口聯(lián)通到邊緣螺桿的動力液入口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，所述中心聯(lián)軸器為萬向聯(lián)軸器，所述邊緣聯(lián)軸器為萬向聯(lián)軸器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，還包括卡套，卡套為圓筒形結(jié)構(gòu)，卡套套在中心軸上并通過螺釘固定，中心軸另一端外側(cè)設(shè)置臺階并進(jìn)行軸向限位。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，還包括后支撐盤和前支撐盤；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，中心螺桿的殼體至少一端采用周向固定連接，邊緣螺桿的殼體至少一端采用周向固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，還包括方形座，合力軸一端插入方形座內(nèi)，方形座與中心軸采用成型孔配合連接以傳遞扭矩。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，還包括筋板；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，還包括中心盤；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，其特征在于，還包括底座；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了正反螺桿直驅(qū)式扭矩平衡的非開挖管道穿越鉆具，屬于管道工程技術(shù)領(lǐng)域。通過曲柄機(jī)構(gòu)將多個(gè)正反螺桿的扭矩合成，并驅(qū)動邊緣切削部和中心切削部正反旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)扭矩抵消的目的。本發(fā)明采用螺桿直接驅(qū)動，取消了傳統(tǒng)的齒輪傳動部分，運(yùn)動件皆為面接觸，結(jié)構(gòu)簡單可靠。

技術(shù)研發(fā)人員：何虹鋼,努爾卓力·努爾哈提,魏鑫,鄧邵心,王恒,賴博,王宇,彭露堯,盧洋,雷佳,何宇峰,葉超,李和銘,張樹燦,魏家興,張嘉譯,杜佳文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：宜賓學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30