本发明专利技术涉及一种用于非开挖铺设管线的多级扩孔器，其包括中心贯通的钻头本体，钻头本体的中部设有多级切削环，多级切削环的切削直径沿扩孔的方向递减；每级切削环设有多个沿周向均布于钻头本体外侧的切削单元，位于同一级切削环中的相邻切削单元之间设有贯通孔，在若干贯通孔的出口端嵌固有仿生喷嘴。一种回拉扩孔总成，其包括冲击器、封液接头和上述的多级扩孔器；多级扩孔器的一端与冲击器之间通过螺纹密封连接，另一端与封液接头通过螺纹密封连接。使用本发明专利技术实施非开挖条件下的铺设管线回拉扩孔作业,可同时实现多种碎岩方法相耦合的多工艺扩孔钻进，不仅可有效提升回拉扩孔钻进时的作业效率，在一定程度上还能降低钻机的动力消耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非开挖施工中铺设管线回拉扩孔时的装备，尤其涉及一种用于非开挖铺设管线的多级扩孔器及回拉扩孔总成。
技术介绍
“挖槽埋管法”作为传统的地下管线施工方法，被人们戏称为“开肠破肚”、“马路拉链”等，这样的施工方法会使原本就十分拥挤的城市交通变得“雪上加霜”，对地上交通与环境的影响极大，给人们的工作和生活带来诸多不便之处，在一些诸如江河湖泊等条件下更是无法采用开挖的埋管方式。非开挖施工技术(Trenchless Technology或No-Dig)是指在不开挖地表的条件下探测、检查、铺设、修复和更换各种地下管线的技术，可广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、江河湖泊、古迹保护区等条件下进行石油/天然气/供水的管道、电缆、通讯线路等管线的铺设、修复和更新，具有不影响交通、不污染环境、施工安全可靠且周期短、综合施工成本低、社会效益显著等一系列优点。通常情况下，实施非开挖铺设管线时，首先采用定向钻进技术钻成一个导向孔，随后在钻柱的后端换接大直径的扩孔器和直径小于扩孔器的待铺设管线，在钻具回拉扩孔的同时将管线一同拉入已钻成的钻孔中，完成非开挖条件下的铺管作业。对于在岩土体中进行非开挖条件下管线铺设回拉扩孔时，目前常用的扩孔器(或称为扩孔钻头)包括翼状扩孔钻头、螺旋形扩孔钻头、凹槽状扩孔钻头、牙轮式扩孔钻头、杆状扩孔钻头、双向纺锤形扩孔钻头、粗径钻具形扩孔钻头、环刀形扩孔钻头等，它们主要是以硬质合金作为钻头的切削具；目前采用的扩孔钻进方法，主要是依靠钻机带动钻具回转的方式进行扩孔钻进作业的，该方法获得的扩孔钻进效率和现有扩孔器的切削碎岩能力均有限。【专利技术内容】本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于非开挖铺设管线的多级扩孔器及回拉扩孔总成，解决现有技术的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种用于非开挖铺设管线的多级扩孔器，其包括中心贯通的钻头本体，所述钻头本体的中部设有多级的切削环，多级所述切削环的切削直径沿扩孔的方向递减；每级所述切削环沿周向均匀设有多个切削单元，每级所述切削环中的多个所述切削单元沿周向均匀地分布在所述钻头本体外侧，且每级所述切削环中的多个所述切削单元围绕所述钻头本体形成一个圆环；每级所述切削环中相邻的所述切削单元之间设有用于将所述钻头本体内部以正循环方式不断循环着的有压浆液排出的倾斜状的贯通孔；至少有一个所述贯通孔的出口端嵌固有仿生喷嘴。本专利技术的有益效果是:1、前端小径的一级切削环可率先扩孔钻进出一个直径相对较小的钻孔，该孔可起到先导孔的作用，同时还具有导正钻具的作用。2、由于扩孔钻进最终要钻成某一大直径的钻孔，在采用本专利技术所设计的多级扩孔器进行扩孔钻进时，可理解为将扩孔钻进最终所要达到的大直径的钻孔分解为若干次(扩孔钻进的次数与多级扩孔器的级数相同)单独地进行扩孔钻进时的集成，该方法可有效降低一次扩孔钻进时钻进设备的能耗，提升扩孔钻进时的作业效率。3、采用多级结构的扩孔器，可有效增加扩孔器扩孔钻进时对孔壁周遭岩土体破碎的自由面，从而使扩孔器的扩孔钻进效率得到显著提升。进一步:所述仿生喷嘴的中部设有内腔，所述内腔的内壁面上设有若干个仿生环槽；所述仿生喷嘴的一端设有与所述内腔相连通的仿生喷嘴入口，所述仿生喷嘴的另一端设有与所述内腔相连通的仿生喷嘴出口，且所述仿生喷嘴入口的直径大于所述仿生喷嘴出口的直径。进一步:所述仿生喷嘴与所述贯通孔一体成型，或所述仿生喷嘴通过螺纹、焊接或过盈配合的固定方式嵌固于所述贯通孔的出口端处。进一步:所述贯通孔的轴线与所述钻头本体的轴线之间的夹角为30°至60°。进一步:所述切削单元包括切削具、钢体和孕镶金刚石条；所述钢体固定在所述钻头本体外侧的圆周面上；所述切削具嵌固于所述钢体上；所述孕镶金刚石条设置在所述钢体的外侧。进一步:所述切削具采用roc、CBN、斯拉乌季契、TSP、P⑶材料制成。进一步:所述钻头本体内部偏下的位置处设有用于阻隔其中心通道的底部隔液板；所述钻头本体的一端设有用于连接冲击器的螺纹；所述钻头本体的另一端设有用于与分动器、钻杆柱或成品管道连接的螺纹。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种回拉扩孔总成，其包括冲击器、封液接头和上述的多级扩孔器；所述多级扩孔器的一端与所述冲击器之间通过螺纹密封连接，所述多级扩孔器的另一端与所述封液接头通过螺纹密封连接；所述封液接头内腔的中部设有用于封堵有压浆液并使其能够在多级扩孔器的中心通道内不断积蓄能量并向上累积起来的中部隔液板。进一步:所述冲击器为扭力冲击器或液动冲击器。进一步:所述封液接头远离所述扩孔器的一端设有用于与分动器、钻杆柱或成品管道连接的螺纹。本专利技术的有益效果是:可在实施非开挖铺设管线时回拉扩孔钻进的过程中，使多级扩孔器在由钻机提供动力带动整套钻具回转并施加适当的钻压回拉扩孔钻进时，可同时实现扭力冲击器联合多级结构的扩孔器的高效回转切削碎岩式扩孔钻进，或液动冲击器联合多级结构的扩孔器的冲击回转碎岩式扩孔钻进，不仅可有效增强多级扩孔器的回转切削碎岩能力，在一定程度上还能降低钻机的动力消耗。【附图说明】图1-1为连接扭力冲击器时回拉扩孔总成整体的三维模型示意图；图1-2为连接液动冲击器时回拉扩孔总成整体的三维模型示意图；图2-1为连接扭力冲击器时回拉扩孔总成各部件分离开来的三维模型示意图；图2-2为连接液动冲击器时回拉扩孔总成各部件分离开来的三维模型示意图；图3-1为多级扩孔器主体部分的三维模型轴测示意图；图3-2为多级扩孔器主体部分的三维模型正视图；图3-3为多级扩孔器主体部分的三维模型剖视图；图3-4为第二实施例中扩孔器主体部分的三维模型剖视图；图4-1为仿生喷嘴的三维模型轴测示意图；图4-2为仿生喷嘴的三维模型剖视图；图5-1为嵌固仿生喷嘴后组成完整的多级扩孔器的三维模型轴测示意图；图5-2为嵌固仿生喷嘴后组成完整的多级扩孔器的三维模型剖视图；图6-1为封液接头的三维模型轴测示意图；图6-2为封液接头的三维模型剖视图；图7为多级扩孔器与封液接头连接后的三维模型剖视图。附图中，各标号所代表的部件如下:1、扭力冲击器；2、液动冲击器；3、一级切削环；31、上端连接螺纹；32、一级切削单元；321、一级切削具；322、一级钢体；323、一级孕镶金刚石条；33、一级贯通孔；4、二级切削环；42、二级切削单元；421、二级切削具；422、二级钢体；423、二级孕镶金刚石条；43、二级贯通孔；44、下端连接螺纹；45、底部隔液板；5、封液接头；51、上螺纹；52、中部隔液板；53、下螺纹；6、仿生喷嘴；61、仿生喷嘴入口 ；62、仿生喷嘴出口 ；63、仿生环槽。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。第一实施例:本专利技术的扩孔器的结构为多级式，图示中仅画了两级(两层)的结构，还可设计当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于非开挖铺设管线的多级扩孔器，其特征在于：包括中心贯通的钻头本体，所述钻头本体的中部设有多级的切削环，多级所述切削环的切削直径沿扩孔的方向递减；每级所述切削环沿周向均匀设有多个切削单元，每级所述切削环中的多个所述切削单元沿周向均匀地分布在所述钻头本体外侧，且每级所述切削环中的多个所述切削单元围绕所述钻头本体形成一个圆环；每级所述切削环中相邻的所述切削单元之间设有用于将所述钻头本体内部以正循环方式不断循环着的有压浆液排出的倾斜状的贯通孔；至少有一个所述贯通孔的出口端嵌固有仿生喷嘴。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：温继伟，霍宇翔，马永红，韦猛，袁进科，姜杰，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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