适用于地下管网的管件开孔装置的制作方法

本技术属于地下网管开孔领域，具体涉及适用于地下管网的管件开孔装置。

背景技术：

1、管网在运行中需要不断扩展、维护和监测，已埋地成型主管，后期新增用户、支路管网，需要在主管管壁开孔，加装三通或鞍型管件，连通新管线，管道腐蚀、沉降开裂泄漏时，在破损管段上下游开孔，安装临时封堵器与旁通管，介质从旁通持续输送，隔离破损段完成修复、换管。

2、经检索，如中国专利文献公开了一种地下管网管件开孔压制装置及工艺【申请号：202410434234.0；公开号：cn118023574b】。一种地下管网管件开孔压制装置及工艺，包括限位机构、打孔机构以及水平底板，该发明限位机构中，内支撑块与外夹持块相互配合可以对纵向流通管同时进行内支撑与外夹持处理，保证纵向流通管在开孔过程中的稳定性，减少纵向流通管与钻头之间发生晃动而造成开孔的孔径发生变化的可能，提高了纵向流通管的开孔效果；打孔机构中，支撑板与支撑凸起相互配合可以对纵向流通管开孔处进行支撑处理，避免钻头在开孔过程中震动可能会造成开孔处发生断裂的可能，提高纵向流通管的开孔效果。

3、该专利虽然可以对纵向流通管同时进行内支撑与外夹持处理，保证纵向流通管在开孔过程中的稳定性，减少纵向流通管与钻头之间发生晃动而造成开孔的孔径发生变化的可能，提高了纵向流通管的开孔效果，但是该专利存在明显缺陷：作业前需要拆卸管道才能将工装置入管道内部夹紧定位，同一管线多点开孔施工时需要反复拆装工装，施工效率低下；工装无法沿埋地管道外壁滑移移位，仅适用于工厂预制管件开孔，对于基坑内已埋设成型管道适配性差。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种适用于地下管网的管件开孔装置，解决了现有技术中多点开孔时需反复拆装管件，无法在基坑内适配管线全线进行分段勘探钻孔作业的问题。

2、本技术的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种适用于地下管网的管件开孔装置，包括：开孔筒架、开孔筒架两端均固定的驱动架，每个驱动架上均固定有液压推杆一，每个液压推杆一的输出端均固定连接有活动架；

4、每个驱动架均转动连接有一对活动关节臂一，每个活动关节臂一上均转动连接有连接臂一，每个活动架转动连接有一对活动关节臂二，每个活动关节臂二上均转动连接有连接臂二，每个连接臂一的一端均与相对应的连接臂二一端铰接，且每个连接臂一与对应连接臂二的铰接位置转动安装接触轮；四个接触轮分为两组，两组接触轮能够沿开孔筒架径向同步外扩或向内收拢，实现接触轮与地面、管件外壁贴合接触；每个活动架内设有用于驱动对应活动关节臂二偏转转动的驱动组件一；

5、所述开孔筒架内部沿轴向依次转动装配三个转动环形板，开孔筒架轴向左右两侧的转动环形板上均设有钻孔稳定组件，开孔筒架中部的转动环形板上设有用于对地下管网管件实施开孔切削的钻孔组件，开孔筒架内部设有驱动组件二，驱动组件二用于驱动全部各个环形板周向旋转。

6、上述技术方案，其原理和效果为：

7、可通过开孔筒架的径向位置将各个相互连接的活动关节臂一、活动关节臂二、连接臂一、连接臂二分为两组支架结构，驱动组件一控制两组支架结构进行角度转动，使支架结构的角度调整至“厂”形，实现本技术的一侧支架结构接触地面，另一侧支架结构接触管道外壁，以此与管道外壁进行支撑，在管道外壁形成侧向的刚性围护，沿管道径向提供支撑力，抵消钻孔时侧方土体坍塌带来的挤压力，规避管道压扁、弯折风险，并且液压推杆一推动活动架移动，以此使得改变每个支架的活动角度，使得支架结构进行外扩、回缩的伸缩动作，以此实现根据管道的径向与外壁弧度进行相对应的自适应调整，提高本技术与管道外壁的接触效果，再通过两个钻孔稳定组件支撑基坑坑壁或其他管道外壁，形成双向刚性缓冲支撑，对整体结构在管道外的位置进行限定，这时电钻钻进时会产生持续高频振动，通过多连杆结构形成的支架多方位的贴合管道外壁，把局部振动均匀分散至整段管道与地面，降低单位压强，防止管道椭圆变形、焊缝疲劳开裂，本技术无需反复拆装，直接沿管道外壁顺滑移动至任意钻孔点位，统一基准定位，保证所有钻孔与管道的平行距离、垂直高度尺寸一致，不用重复放线测量，适配管线全线分段勘探钻孔作业，将每对相互连接的连接臂一、连接臂二之间角度调整至相互水平，再控制每组活动关节臂二的角度调整至相互平行，使得每个接触轮均接触地面，并使本技术的重心下移，实现脱离与管道的接触，方便在地面上拖运移动、转运、存储等工作的进行。

8、所述驱动组件一包括每个活动架内均转动连接的一对调控蜗轮、每个活动架内均转动连接的调控蜗杆，每个活动架内均固定有伺服电机一，每个伺服电机一的输出轴均与相对应的调控蜗杆进行同轴固定连接，每对调控蜗轮均与相对应调控蜗杆进行啮合，且每个调控蜗轮均与相对应的活动关节臂二进行同轴固定连接，伺服电机一外部密封包覆有防水外壳。

9、可通过伺服电机一带动调控蜗杆进行旋转，使得调控蜗杆带动两个调控蜗轮进行相对向或相反的转动效果，以此进一步实现两个活动关节臂二之间的同步转动，使得两个支架彼此之间的间距、角度可以被控制改变，提高与管道外壁的接触效果，并可以配合调整本技术的姿态，便于完成不同工作。

10、所述驱动组件二包括开孔筒架内三个排列固定的伺服电机二、三个伺服电机二(16)输出轴上均同轴固定连接的传动齿轮，所述传动齿轮与伺服电机二的输出轴进行同轴固定连接，各个转动环形板的环形内面均同轴固定连接有内齿圈，每个内齿圈均与相对应传动齿轮进行啮合。

11、可通过伺服电机二带动传动齿轮进行旋转，传动齿轮带动内齿圈进行旋转，内齿圈带动转动环形板进行旋转，转动环形板转动后就可以实现电钻的角度调整，以此控制钻孔角度。

12、所述钻孔稳定组件包括位于开孔筒架轴向左右两侧的转动环形板上均固定的液压推杆二，每个液压推杆二的输出端均固定有伺服电机三，每个伺服电机三的输出轴均同轴固定连接有接触板，每个接触板均与基坑坑壁、管道外壁进行支撑配合。

13、可通过液压推杆二推动接触板与基坑坑壁、管道外壁进行支撑配合，并且支撑过程中可以通过伺服电机三带动接触板进行角度变化，以此使接触板更好贴合接触物体的表面，提高支撑的稳定效果。

14、每个所述活动架上均固定有牵引杆，每个牵引杆上均固定有牵引块，牵引块上开设有供绞车牵引绳穿设的连接孔。

15、可通过绞车牵引本技术在基坑内沿着管道进行移动，实现顺滑移动至任意钻孔点位的能力，提高钻孔效率。

16、每个所述接触板上均转动连接有滚动筒，每个滚动筒的筒面均与基坑坑壁、管道外壁进行接触。

17、可通过滚动筒与基坑坑壁、管道外壁进行接触，基坑坑壁多为泥土、混凝土、砖石，表面凹凸不平、局部有碎石凸起；滚动筒为圆柱回转结构，相比平面接触板，能自动贴合坑壁高低起伏，不会出现单点硬顶、局部悬空的情况，当需要将整机沿管道牵引至下一开孔点位时，无需将液压推杆二完全回缩、脱离坑壁，绞车牵引整机移动过程中，滚动筒依靠筒面滚动滑行，减少支撑结构与坑壁的滑动摩擦阻力，移位更省力，避免平面板拖拽刮擦坑壁造成卡滞、刮塌土体。

18、每个所述接触轮的轮面与滚动筒的筒面均包覆有pu胶层。

19、可通过pu胶层弹性适中，无尖锐硬质颗粒，高压径向支撑也不会刮伤pe燃气管、pvc给排水管内壁，杜绝管道破损泄漏风险，且摩擦系数远高于普通橡胶，管道积水、淤泥、油污环境拖拽不打滑。

20、所述钻孔组件包括位于开孔筒架中部的转动环形板上固定的支杆，支杆顶部固定有伺服电机四，伺服电机四的输出轴同轴固定连接有转动座，转动座上固定有液压推杆三，液压推杆三的输出轴固定有电钻，电钻的钻头处与管件进行开孔配合，液压推杆一、液压推杆二、液压推杆三的活塞杆端部均装配一体式防尘防水油封，伺服电机三、伺服电机四外部均密封包覆有防水外壳。

21、可通过伺服电机四带动电钻整体周向调角，液压推杆三精准控制钻头进给量，再配合转动环形板自身的周向旋转，使得钻头可在管道顶部、侧部、底部任意角度切削开孔，适配弯头、变径、异形管段施工，针对地下基坑积水、淤泥、高湿恶劣工况，对各伺服、液压设备加设防水结构，提高设备运行稳定效果。

22、两组所述液压推杆一均配套设有液压同步阀，两侧活动架伸缩动作同步联动，优先保证四组接触轮径向张开、收拢幅度保持一致，且两个液压推杆一(3)的液压油路设有切换阀，可导通旁路油路使两个液压推杆一(3)独立单独伸缩，实现单边微调补偿。

23、可通过向两路液压推杆一均分流量，实现默认自动同步伸出、回缩效果，保证左右两侧活动架、连杆、接触轮张开幅度一致，不会一侧伸得多、一侧伸得少，当管道局部变形、单侧有焊缝、凸起障碍物，需要单侧连杆小幅回缩避让，另一侧保持贴合的情况下，此时左右液压推杆一可单独伸出、回缩，实现单边微调。

24、所述开孔筒架内部内置定位器，定位器与地面个人终端无线信号连接，液压推杆三油路配装油压过载传感器，电钻输出轴端设有扭矩传感器，油压过载传感器、扭矩传感器均与定位器、地面个人终端进行信号互联，实时上传钻削进给油压、钻头切削扭矩实时数值。

25、可通过定位器让操作人员了解本设备位于管线的位置，通过位置交互能力进一步提高管线钻孔的精准效果，通过实时采集钻削进给油压、钻头切削扭矩，远程同步上传至地面终端，操作人员无需下井即可实时监控切削负载，大幅提升复杂管线（带焊缝、外部混凝土包裹、内部钢筋）钻孔施工容错性，降低工件报废与设备损坏风险，适配地下管网多变复杂地层工况。

26、本技术的有益效果：

27、1.两端双层四连杆夹持机构可同步收拢、外扩，收拢后接触轮落地支撑整机，方便设备下放至狭小基坑，外扩后单侧接触轮抱紧管道、另一侧接地，配合绞车牵引可沿管道整体滑移，同管线多点开孔无需拆装工装，大幅提升连续作业效率，蜗轮蜗杆伺服驱动精准调节连杆开合幅度，自适应各类管径与异形管壁，贴合无间隙。

28、2.整体设备的一侧支架结构接触地面，另一侧支架结构接触管道外壁，以此与管道外壁进行支撑，在管道外壁形成侧向的刚性围护，沿管道径向提供支撑力，抵消钻孔时侧方土体坍塌带来的挤压力，规避管道压扁、弯折风险。

29、3.开孔筒架内部沿轴向设置三块独立可旋转的转动环形板，左右侧环形板搭载钻孔稳定组件、中部环形板搭载钻孔组件，驱动组件二通过齿轮内齿圈结构驱动各环形板独立360°旋转，可自由调整支撑点位与开孔周向角度，两侧液压推杆推动接触板抵紧基坑坑壁或管道外壁，形成双向刚性支撑限位，有效抵消钻孔切削产生的振动与进给冲击力，整机作业无偏移晃动，保证钻孔轨迹精准可控，规避钻穿地下管线的重大安全隐患。

30、4.整体设备中部的钻孔组件采用多级调节结构，伺服电机四可带动电钻整体周向旋转调角，液压推杆三精准控制钻头进给深度与进给速度，能够在管道任意周向位置完成开孔切削，适配直管、弯头、变形管等多种地下管网工况，通用性更强。