[發明專利]仿生微孔徑鉆擴式地下掘進裝置支撐推進機構

在審

• 申請號: 201811590127.8
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109681224A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張琰;曹佳豐;王琪;王鵬飛;張峻霞
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

本發明涉及一種仿生微孔徑鉆擴式地下掘進裝置支撐推進機構，其包括尾部機殼、直流減速電機、支撐爪及支撐爪驅動單元，在尾部機殼內安裝直流減速電機；支撐爪驅動單元包括冠齒輪、對稱的直齒輪、第一雙曲柄凸輪機構、第二雙曲柄凸輪機構，直流減速電機驅動冠齒輪，冠齒輪同時嚙合對稱的直齒輪，由對稱的直齒輪分別驅動第一雙曲柄凸輪機構、第二雙曲柄凸輪機構，進而驅動兩個支撐爪。本發明的仿生微孔徑鉆擴式地下掘進裝置支撐推進機構，結構設計科學合理，不需要外部動力設備，實現獨立推進，適應微小孔徑掘進裝置的高效推進。

技術領域

本發明屬于仿生式掘進裝置領域，特別是一種仿生微孔徑鉆擴式地下掘進裝置支撐推進機構。

背景技術

隨著我國城市化進程加快，城市交通與通訊網絡的立體化已成為當今城市建設的重要發展方向，城市建設中小直徑管線鋪設等小型施工，各類地質勘探與研究，以及反恐中的隱蔽性非開挖作業，都需要相應的地下掘進裝置與設備。城市建設中的地鐵隧道等大型管線施工主要采用盾構機，系統復雜，集鉆挖、輸送、支撐為一體，且成本較高。小直徑管線施工(25～200cm)，如給排水管線、燃氣管線、光纖(電纜)管線、工業管道的施工等一方面不能采用盾構機，另一方面不希望破壞地表影響交通，采用非開挖施工的方法可以減小對交通的影響和對地表設施的破壞，是理想的施工方法。目前城市中采用的非開挖方法主要有沖擊矛法、水平定向鉆井、水平螺旋鉆進法等，多以氣壓或液壓沖擊為動力，進行旋鉆式挖掘。地面上需要配備大型輔助設備用于排屑、控溫、推進，因而設備靈活性不高，單次掘進距離有限(40m以內)，從而制約了旋鉆式地下掘進設備的應用范圍，使其無法滿足城市地下管線鋪設所需的掘進距離長，噪音低，震動低，微型化等要求。

中國發明專利(CN201611252858.2)公開了一種擴張式盾構機，其利用液壓電機驅動各級擴張裝置實現逐級擴張，每級擴張裝置均采用5-6個液壓缸，孔洞大小為30cm-200cm，該機構可實現無屑非開挖，但開孔范圍較大，且需要外部的動力裝置較多。

中國發明專利(CN201510982376.1)公開了一種電纜縛設非開挖方法，提供了一小管徑電纜縛設排管非開挖方法，管徑為400mm，但需要挖設工作井和接收井，利用回拖擴孔的方法實現。掘進距離短，需開挖工作井和接收井。

中國發明專利(CN201710445841.7)公開了一種仿蚯蚓的水下拱泥機器人，其包含兩節轉向和支撐機構，舵機利用旋轉平臺將動力傳遞給動力傳動桿及錐形拱泥頭，使錐形拱泥頭旋轉，利用氣缸桿的伸縮驅動拱泥頭機構往復運動，實現打孔，但該機器人運動形式較復雜，且運動距離有限。

綜上所述，當前的研究或發明主要集中在三個方面，一種是使用普遍的盾構機和常用的非開挖方法，無法實現微小孔徑的非開挖，且需要預先挖設工作井；一是改進現有鉆機上的鉆擴具，實現鉆擴運動，但其鉆擴需要地面上的輔助設備和動力設備，無法實現長距離運動；一種是依據仿生設計方法，在原有沖擊矛或沖擊套的基礎上改進增加行走、轉向或控制功能，實現靈活的運動。

特別是現有的掘進裝置其推進機構結構復雜，需要外部設備推進。目前還沒有不需要外部動力設備，可實現獨立推進，適應微小孔徑掘進裝置的推進設備。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種仿生微孔徑鉆擴式地下掘進裝置支撐推進機構，可以在不需外部動力設備的情況下，可實現獨立推進，適應微小孔徑掘進裝置的高效推進。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：