一種水平定向鉆用管道的牽拉方法及拉力傳遞裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種水平定向鉆用球墨鑄鐵管道的牽拉方法及拉力傳遞裝置，屬于非開挖工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水平定向鉆(Horizontal Direct1nal Drilling，HDD)已廣泛應(yīng)用于市政工程等領(lǐng)域，通常使用HDD敷設(shè)的管道有鋼管、塑料管道。相較于這兩類管道，球墨鑄鐵管道兼具鋼管優(yōu)良的抗內(nèi)壓性能和塑料管道優(yōu)良的耐腐蝕性能，工程應(yīng)用前景十分可觀。然而在使用HDD技術(shù)回拉球墨鑄鐵管道時遇到了技術(shù)瓶頸:球墨鑄鐵管道使用的接頭能承受的拉力較小，當(dāng)拖拉力大于接頭能承受的拉力的極值時接頭會被拉斷，導(dǎo)致工程失敗，球墨鑄鐵管道自身的連接形式限制了其在需要較大回拉力的HDD工程中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足并提供一種水平定向鉆用管道的牽拉方法及拉力傳遞裝置，將較大的拖拉力通過摩擦力分段傳遞到后續(xù)管道，避免管道某一接口處的拉力大于允許值，保證接頭的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，尤其適用于球墨鑄鐵管道。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種水平定向鉆用管道的牽拉方法，包括如下步驟:
[0005](I)在待施工管道中沿軸向方向放置2個以上由環(huán)架、安裝于環(huán)架中的氣囊和套于氣囊上的摩擦圈構(gòu)成的摩擦環(huán)，氣囊未充氣時摩擦環(huán)的直徑小于待施工管道的內(nèi)徑，摩擦環(huán)的位置靠近管道接頭，即計算得到的管道接頭需要承受的拖拉力大于該管道接頭允許承受的拖拉力時，在該管道接頭前方設(shè)置摩擦環(huán)；
[0006](2)通過鋼絲繩連接各摩擦環(huán)，向氣囊中充氣，使得摩擦環(huán)與待施工管道內(nèi)壁之間的摩擦力等于待施工管道接頭允許承受的拖拉力；
[0007](3)回拉鋼絲繩進(jìn)行拖管作業(yè)，拖管作業(yè)完成后卸去氣囊內(nèi)的壓力隨后將摩擦環(huán)從待施工管道中拖出。
[0008]步驟(I)中選用的摩擦環(huán)的直徑小于待施工管道內(nèi)徑Imm?2_。
[0009]本發(fā)明還對應(yīng)提供了一種用于上述方法的拉力傳遞裝置，包括鋼絲繩和2個以上摩擦單元，相鄰兩個摩擦單元通過鋼絲繩連接;所述摩擦單元包括氣壓閥、進(jìn)氣管以及由環(huán)架、摩擦圈和氣囊構(gòu)成的摩擦環(huán)，氣壓閥安裝于進(jìn)氣管上，鋼絲繩與環(huán)架連接，氣囊固定于環(huán)架中并且與進(jìn)氣管連通，摩擦圈套于氣囊上并且突出于環(huán)架的外表面。
[0010]所述環(huán)架由牽引部、氣囊安裝部和加強(qiáng)部構(gòu)成，氣囊安裝部緊密套于牽引部上，牽引部的兩端均開設(shè)有用于安裝鋼絲繩的連接孔;所述氣囊安裝部由氣囊安裝底板和固定于氣囊安裝底板兩端的側(cè)擋板構(gòu)成，氣囊安裝底板與側(cè)擋板構(gòu)成輪輞結(jié)構(gòu)，氣囊呈環(huán)形并且固定于輪輞結(jié)構(gòu)中，摩擦圈突出于輪輞結(jié)構(gòu)的開口，加強(qiáng)部的兩端分別與牽引部和側(cè)擋板的外表面連接。[0011 ]所述加強(qiáng)部由左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部構(gòu)成，左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部對稱分布于輪輞結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面上，所述左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部均由2塊以上均勻分布的直角肋板構(gòu)成，直角肋板的兩直角邊分別與牽引部和側(cè)擋板的外表面連接。
[0012]所述直角肋板上開設(shè)有減重孔。
[0013]所述牽引部呈柱狀并且內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)。
[0014]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的水平定向鉆用管道的牽拉方法采用摩擦力傳遞拖拉力，通過實際施工管道的拖拉需求確定摩擦環(huán)的數(shù)量以及各摩擦環(huán)的位置，當(dāng)計算得到的管道接頭需要承受的拖拉力大于該管道接頭允許承受的拖拉力時，在該管道接頭前方設(shè)置摩擦環(huán);通過多個摩擦環(huán)共同承受拖拉力，實現(xiàn)力的分流，當(dāng)拖拉力超過某一摩擦環(huán)所能提供的最大摩擦力時，拖拉力傳遞至下一個摩擦環(huán)，避免管道接頭受到的拖拉力超過極限值，保證了接頭的安全，尤其適用于球墨鑄鐵管道，可大大增加球墨鑄鐵管道所能承受的拖拉力，使得球墨鑄鐵管道能應(yīng)用在較大拖拉力的工程中。
[0015]本發(fā)明提供的拉力傳遞裝置主體包括通過鋼絲繩牽拉的多個摩擦單元，摩擦單元包括氣壓閥、進(jìn)氣管以及由環(huán)架、摩擦圈和氣囊構(gòu)成的摩擦環(huán)，摩擦環(huán)用于將氣囊的充氣壓力轉(zhuǎn)化為與管道內(nèi)壁之間的摩擦力，以承受鋼絲繩傳遞的拖拉力，摩擦圈套于氣囊上并且突出于環(huán)架的外表面，用于產(chǎn)生摩擦力并且保護(hù)氣囊，由于管道內(nèi)壁多被銹蝕，摩擦圈避免氣囊與管道內(nèi)壁直接接觸，提高裝置的使用壽命，氣囊固定于環(huán)架中并且與進(jìn)氣管連通，環(huán)架傳遞拖拉力并且使得摩擦圈、氣囊與環(huán)架集成為一體，便于裝置的搬移和收納;進(jìn)氣管上安裝氣壓閥，氣壓閥可精確控制每一個摩擦環(huán)內(nèi)氣囊的內(nèi)壓力，工程使用十分靈活。
[0016]本發(fā)明中環(huán)架由牽引部、氣囊安裝部和加強(qiáng)部構(gòu)成，牽引部的兩端開設(shè)連接孔用于安裝鋼絲繩，牽引部承受鋼絲繩的牽拉力;氣囊安裝部由氣囊安裝底板和側(cè)擋板構(gòu)成，氣囊安裝底板與側(cè)擋板構(gòu)成輪輞結(jié)構(gòu)，氣囊固定于輪輞結(jié)構(gòu)中，輪輞結(jié)構(gòu)對氣囊提供有效保護(hù)并且確保氣囊與環(huán)架不會脫離;加強(qiáng)部的兩端分別與牽引部和側(cè)擋板的外表面連接，用于提高環(huán)架的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;本發(fā)明中加強(qiáng)部由對稱分布于輪輞結(jié)構(gòu)兩側(cè)面上的左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部構(gòu)成，左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部均由2塊以上均勻分布的直角肋板構(gòu)成，直角肋板的兩直角邊分別與牽引部和側(cè)擋板的外表面連接，使得牽引部、氣囊安裝部和加強(qiáng)部形成一個固連的整體，各直角肋板間隔且均勻分布并且直角肋板上開設(shè)有均勻分布的減重孔，確保牽引部與氣囊安裝部之間的連接強(qiáng)度同時降低裝置的整體質(zhì)量;牽引部呈柱狀并且內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，保證自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并且降低裝置的整體質(zhì)量。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提供的拉力傳遞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1的AA向剖面圖。
[0019]其中，1-鋼絲繩，2-氣壓閥，3-進(jìn)氣管，4-摩擦圈，5-氣囊，6_連接孔，7_環(huán)架，71-牽引部，72-氣囊安裝部，721-氣囊安裝底板，722-側(cè)擋板，73-加強(qiáng)部，731-減重孔。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)具體說明，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以下實施例。
[0021]本發(fā)明提供的水平定向鉆用管道的牽拉方法，包括如下步驟:
[0022](I)在待施工管道中沿軸向方向放置2個以上由環(huán)架、安裝于環(huán)架中的氣囊和套于氣囊上的摩擦圈構(gòu)成的摩擦環(huán)，根據(jù)待施工管道的內(nèi)徑選用對應(yīng)直徑的摩擦環(huán)，氣囊未充氣時摩擦環(huán)的直徑小于待施工管道內(nèi)徑Imm?2mm，摩擦環(huán)的位置靠近管道接頭，即計算得到的管道接頭需要承受的拖拉力大于該管道接頭允許承受的拖拉力時，在該管道接頭前方(靠近牽拉裝置的一側(cè))設(shè)置摩擦環(huán)；
[0023](2)通過鋼絲繩連接各摩擦環(huán)，向氣囊中充氣，使得摩擦環(huán)與待施工管道內(nèi)壁之間的摩擦力等于待施工管道接頭允許承受的拖拉力；
[0024](3)回拉鋼絲繩進(jìn)行拖管作業(yè)，拖管作業(yè)完成后卸去氣囊內(nèi)的壓力隨后將摩擦環(huán)從待施工管道中拖出。
[0025]本發(fā)明還對應(yīng)提供了用于上述方法的拉力傳遞裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括鋼絲繩I和2個以上摩擦單元，相鄰兩個摩擦單元通過鋼絲繩I連接;所述摩擦單元包括氣壓閥2、進(jìn)氣管3以及由環(huán)架7、摩擦圈4和氣囊5構(gòu)成的摩擦環(huán)，氣壓閥2安裝于進(jìn)氣管3上，鋼絲繩I與環(huán)架7連接，氣囊5固定于環(huán)架7中并且與進(jìn)氣管3連通，摩擦圈4套于氣囊5上并且突出于環(huán)架7的外表面;所述環(huán)架7由牽引部71、氣囊安裝部72和加強(qiáng)部73構(gòu)成，氣囊安裝部72緊密套于牽引部71上，所述牽引部呈柱狀并且內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，牽引部的兩端均開設(shè)有用于安裝鋼絲繩的連接孔6;所述氣囊安裝部由氣囊安裝底板721和固定于氣囊安裝底板兩端的側(cè)擋板722構(gòu)成，氣囊安裝底板與側(cè)擋板構(gòu)成輪輞結(jié)構(gòu)，氣囊5呈環(huán)形并且固定于輪輞結(jié)構(gòu)中，摩擦圈突出于輪輞結(jié)構(gòu)的開口；所述加強(qiáng)部73由左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部構(gòu)成，左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部對稱分布于輪輞結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面上，所述左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部均由4塊均勻分布的直角肋板構(gòu)成，相鄰兩塊直角肋板相互垂直，直角肋板的兩直角邊分別與牽引部71和側(cè)擋板722的外表面連接，直角肋板上開設(shè)有減重孔731。
【主權(quán)項】
1.一種水平定向鉆用管道的牽拉方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在待施工管道中沿軸向方向放置2個以上由環(huán)架、安裝于環(huán)架中的氣囊和套于氣囊上的摩擦圈構(gòu)成的摩擦環(huán)，氣囊未充氣時摩擦環(huán)的直徑小于待施工管道的內(nèi)徑，摩擦環(huán)的位置靠近管道接頭； (2)通過鋼絲繩連接各摩擦環(huán)，向氣囊中充氣，使得摩擦環(huán)與待施工管道內(nèi)壁之間的摩擦力等于待施工管道接頭允許承受的拖拉力； (3)回拉鋼絲繩進(jìn)行拖管作業(yè)，拖管作業(yè)完成后卸去氣囊內(nèi)的壓力隨后將摩擦環(huán)從待施工管道中拖出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平定向鉆用管道的牽拉方法，其特征在于:步驟(I)中選用的摩擦環(huán)的直徑小于待施工管道內(nèi)徑Imm?2_。3.一種用于權(quán)利要求1所述牽拉方法的拉力傳遞裝置，其特征在于:包括鋼絲繩和2個以上摩擦單元，相鄰兩個摩擦單元通過鋼絲繩連接;所述摩擦單元包括氣壓閥、進(jìn)氣管以及由環(huán)架、摩擦圈和氣囊構(gòu)成的摩擦環(huán)，氣壓閥安裝于進(jìn)氣管上，鋼絲繩與環(huán)架連接，氣囊固定于環(huán)架中并且與進(jìn)氣管連通，摩擦圈套于氣囊上并且突出于環(huán)架的外表面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拉力傳遞裝置，其特征在于:所述環(huán)架由牽引部、氣囊安裝部和加強(qiáng)部構(gòu)成，氣囊安裝部緊密套于牽引部上，牽引部的兩端均開設(shè)有用于安裝鋼絲繩的連接孔;所述氣囊安裝部由氣囊安裝底板和固定于氣囊安裝底板兩端的側(cè)擋板構(gòu)成，氣囊安裝底板與側(cè)擋板構(gòu)成輪輞結(jié)構(gòu)，氣囊呈環(huán)形并且固定于輪輞結(jié)構(gòu)中，摩擦圈突出于輪輞結(jié)構(gòu)的開口，加強(qiáng)部的兩端分別與牽引部和側(cè)擋板的外表面連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拉力傳遞裝置，其特征在于:所述加強(qiáng)部由左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部構(gòu)成，左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部對稱分布于輪輞結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面上，所述左加強(qiáng)部和右加強(qiáng)部均由2塊以上均勻分布的直角肋板構(gòu)成，直角肋板的兩直角邊分別與牽引部和側(cè)擋板的外表面連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拉力傳遞裝置，其特征在于:所述直角肋板上開設(shè)有減重孔。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拉力傳遞裝置，其特征在于:所述牽引部呈柱狀并且內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水平定向鉆用管道的牽拉方法及拉力傳遞裝置，在待施工管道中延軸向方向放置2個以上摩擦環(huán)，向摩擦環(huán)中的氣囊充氣使得摩擦環(huán)與待施工管道內(nèi)壁之間的摩擦力等于待施工管道接頭允許承受的拖拉力；拉力傳遞裝置包括鋼絲繩和2個以上摩擦單元，相鄰兩個摩擦單元通過鋼絲繩連接；所述摩擦單元包括氣壓閥、進(jìn)氣管以及由環(huán)架、摩擦圈和氣囊構(gòu)成的摩擦環(huán)，氣壓閥安裝于進(jìn)氣管上，鋼絲繩與環(huán)架連接，氣囊固定于環(huán)架中并且與進(jìn)氣管連通，摩擦圈套于氣囊上并且突出于環(huán)架的外表面；本發(fā)明將較大的拖拉力通過摩擦力分段傳遞到后續(xù)管道，避免管道某一接口處的拉力大于允許值，保證接頭的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，尤其適用于球墨鑄鐵管道。
【IPC分類】F16L1/028
【公開號】CN105546214
【申請?zhí)枴緾N201610119563
【發(fā)明人】張海豐, 董順, 曾聰, 馬保松
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年3月2日