CN102388205A - 隧道挖掘设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开内容涉及一种隧道挖掘设备，包括具有主体和以可旋转的方式安装在所述主体内的驱动杆的钻头。所述主体限定了从驱动杆偏移的真空通路，所述驱动杆从主体的所述近端穿过所述主体延伸至所述远端。所述隧道挖掘设备还包括轴向轴承结构，用于在钻头的所述主体与所述驱动杆之间传递轴向负载。所述轴向轴承结构从所述钻头的所述主体的远端朝向近端偏移。所述隧道挖掘设备还包括第一径向轴承结构，用于在所述钻头的主体与驱动杆之间传递径向负载。所述第一径向轴承结构定位于所述轴向轴承结构与所述钻头的主体的远端之间，且被从所述轴向轴承结构向远端偏移。

Description

隧道挖掘设备

本申请于2010年2月11日被作为PCT国际专利申请递交，申请人是维米尔制造公司(Vermeer Manufacturing Company)，要求于2009年2月11日递交的美国临时专利申请序列号No.61/151,727和于2009年9月29日递交的美国临时专利申请序列号No.61/246,616的优先权，维米尔制造公司为美国公司，作为除美国以外的所有指定国家的申请人，澳大利亚公民斯图亚特·哈里森、安第斯·萨林斯、美国公民马修·阿伦·米尔斯、基恩·艾伦·霍厅、马修·史蒂芬·维奥斯、托德·杰森·迈克尔、罗伯特·霍希·舒曼V、道格拉斯·尤金·西易Jr.和梅尔文·阮仅是美国的指定申请人。这两个申请以引用的方式将其全文并入到本文中。

技术领域

本发明公开内容整体上涉及非开挖式钻挖装备。更具体地，本发明公开内容涉及能够保持精确的坡度和线路的隧道挖掘(例如钻挖、倒刮井眼或回扩(backreaming)等)装备。

背景技术

现代安装技术提供了公共设施所需要的服务设施的地下安装。下水道、水、电力、气体和通信服务设施越来越多地被置于地下，以提高安全性和形成不与可见的服务设施混乱放置的视觉上更令人愉悦的周围环境。

用于安装地下服务设施的一种方法涉及挖掘明渠。然而，该过程耗时且在用于支撑已有的建筑的区域中是不现实的。用于安装地下服务设施的其它方法涉及钻孔水平的地下孔。然而，大多数地下钻挖操作都不太精确，对于坡度和线路上的应用是不适用的。

PCT国际公开出版物No.WO2007/143773公开了一种微隧道挖掘系统和设备，其能够以精确的坡度和线路来钻孔和扩挖地下微隧道。尽管该系统显示出相对于大多数现有技术系统的显著优势，但是可以利用另外的改进以获得甚至更好的性能。

发明内容

本发明公开内容的一个方面涉及一种隧道挖掘(例如钻挖、回扩(backreaming)等)设备，该设备具有钻头，所述钻头包括主体和相对于主体可移动的操纵构件。所述隧道挖掘设备还包括响应于钻头主体与钻头的操纵构件之间的相对移动而移动的位置指示器。在某些实施例中，所述位置指示器可以位于安装在钻头上的照相机的视场之内。在某些实施例中，所述隧道挖掘设备可以包括用于操纵隧道挖掘设备的激光器，钻头可以包括位于照相机的视场之内的激光器靶。

本发明公开内容的另一方面涉及包括可操纵的钻头的隧道挖掘设备。钻头包括主体和位于所述主体周围的操纵壳。所述钻头还包括用于通过在操纵壳和钻头主体之间产生相对的径向运动来操纵隧道挖掘设备的多个径向活塞。所述径向活塞优选在平坦的区域处接触所述壳，其允许操纵壳和径向活塞的端部响应于径向活塞中所选择的活塞的伸展和/或缩回而相对于彼此更自由或容易地滑动。

本发明公开内容的另一方面涉及一种具有钻头的隧道挖掘设备，所述钻头包括可旋转地支撑驱动杆的主体。所述钻头的主体包括与近端相反地定位的远端。所述钻头包括轴承布置，用于将驱动杆与钻头的主体之间传递轴向和径向负载。所述轴承布置优选地配置成占据所述主体的远端附近的相对小的空间。这允许其它结构，例如真空通路，在钻头的远端附近具有较大的尺寸。

本发明公开内容的还一方面涉及一种隧道挖掘设备，包括具有近端和远端的钻头。切削单元位于钻头的远端处。所述切削单元包括主体，所述主体包括毂和从所述毂向外伸出的多个臂。所述臂包括定位在所述臂的径向最外部的切削器安装件。切削钻头可以以可移除的方式连接在切削器安装件上。当所述切削钻头连接在所述切削器安装件上时，切削单元切削出具有第一直径的钻孔，所述第一直径大于所述钻挖/隧道挖掘单元的操纵壳的外直径。当所述钻头被从切削器安装件移除时，切削单元切削出具有第二直径的钻孔，所述第二直径小于第一直径。在一个实施例中，第二直径等于或小于操纵壳的外直径。

本发明公开内容的又一方面涉及具有钻头的隧道挖掘设备，所述钻头具有近端和远端。驱动杆以可旋转的方式安装在钻头的主体内。切削单元在钻头的远端处安装至驱动杆。切削单元通过连接装置连接至驱动杆，其允许切削单元以顺时针方向旋转，也允许切削单元以逆时针方向旋转。于是，在隧道挖掘设备的使用过程中，切削单元可以依赖于切削单元正在钻挖钻孔所穿过的地质材料的特性而顺时针或逆时针旋转。钻头也可以包括由驱动杆提供动力的双向泵。来自所述泵的液压流体可以用于控制钻头的操纵布置的操作。所述双向泵生成在驱动杆沿顺时针方向旋转时由操纵布置所使用的流体压强，也生成在驱动杆沿逆时针方向旋转时由操纵布置所使用的流体压强。

本发明公开的的又一方面涉及用于防止钻挖设备中真空通道阻塞的系统和方法。在特定实施例中，所述系统/方法使用传感器，例如真空压强传感器或气流传感器。

本发明公开内容的另一方面涉及一种包括钻头的隧道挖掘设备，所述钻头具有钻头主体。所述钻头还包括可旋转地安装在钻头主体中的驱动杆。所述驱动杆限定纵向轴线，所述钻头主体包括用于限定真空进入开口的前端。所述钻头还包括切削单元，所述切削单元安装到驱动杆，并通过驱动杆围绕所述驱动杆的纵向轴线旋转。所述切削单元具有切削单元主体，所述切削单元主体包括毂和从毂向外伸出的多个臂。所述切削单元主体包括前切削侧和后侧。所述切削单元主体的后侧配置成将泥浆流至少部分地沿向后的方向朝向所述真空进入开口引导。

本发明公开内容的还一方面涉及一种回扩器(backreamer)，包括远端和近端，所述远端配置成连接至产品，所述近端配置成连接至钻柱的远端。回扩器包括回扩切削器、在回扩器的近端和回扩切削器之间延伸的近端组件以及用于将扭矩传递给回扩切削器以旋转回扩切削器的驱动杆。所述驱动杆可旋转地支撑在近端组件内以使得驱动杆和回扩切削器相对于所述近端组件是可旋转的。所述近端组件也限定了用于移除由回扩切削器切削掉的材料的真空通路。所述回扩器还包括在回扩切削器和回扩器的远端之间延伸的远端组件。所述远端组件包括相对于回扩切削器位于远端位置处的真空阻挡板。所述回扩切削器和驱动杆能够相对于真空阻挡板旋转。

各种另外的方面将在下面的描述中进行阐述。这些方面涉及独立的特征以及这些特征的组合。应当理解，前面的总体描述和下面的详细描述仅仅是示例性和解释性的，而不是对在此所公开的实施例所依据的宽泛的发明构思的限制。

附图说明

图1是具有根据本发明公开内容的原理的特征的隧道挖掘设备的示意图；

图2是示出适用于如图1所示意性示出的隧道挖掘设备的管段的公端的透视图；

图3是示出图2的管段的母端的透视图；

图4是图2的管段的透视图，其中外壳被去除以示出所述管段的内部部件；

图5是图2的管段的透视剖视图，其中所述管段被沿着平分所述管段的水平横截面剖开；

图6是图2的管段的透视剖视图，其中所述管段被沿着平分所述管段的竖直横截面剖开；

图6A是在所述管段的两个驱动轴之间的连接界面的纵向剖视图；

图7是示出图2的管段的母端的端视图；

图8是示出图2的管段的公端的端视图；

图9是示出安装在图2的管段的母端处的卡闩的剖视图，所述卡闩在非卡接方向上示出；

图10是示出在卡接方向上的图9的卡闩的剖视图；

图11是穿过图2的管段的加强板的剖视图；

图12示出适用于如图1示意性示出的隧道挖掘设备的示例驱动单元；

图13是图1的隧道挖掘设备的另一示意图；

图14是适用于图1的隧道挖掘设备的钻头的远端透视图；

图15是图14的钻头的侧视图；

图16是图14的钻头的透视剖视图，其中所述钻头被沿着平分钻挖单元的竖直横截面剖开；

图17是图14的钻头的侧剖视图，其中所述钻头被沿着平分钻头的竖直横截面剖开；

图18是图14的钻头的近端视图；

图19是图14的钻头的远端视图，其中所述切削单元被去除；

图20是图14的钻头的远端部的侧剖视图，其中所述钻头的远端部被沿着竖直横截面剖开，所述竖直横截面沿着钻头的中心纵向轴线延伸并平分所述钻头的远端部；

图21是沿着图20的剖切线21-21切割得到的剖视图；

图22是沿着图20的剖切线22-22切割得到的剖视图；

图23是沿着图20的剖切线23-23切割得到的剖视图；

图24是沿着图20的剖切线24-24切割得到的剖视图；

图25示出图14的钻头的俯视剖视图，其中所述钻头被沿着平分钻头的水平横截面剖开；

图26是沿着图25的剖切线26-26切割得到的剖视图；

图27是图14的钻头的透视图，其中外壳的一部分被移除以示出钻头的内部双向泵布置；

图28是图14的钻头的侧视图，其中外壳的一部分被移除以示出双向泵布置；

图29是示出适用于图14的钻头的第一切削单元的前侧/远侧的透视图；

图30是示出图29的切削单元的后侧/近侧的透视图；

图31是图29的切削单元的俯视图；

图32示出根据本发明公开内容的原理的适用于钻头的第二切削单元的前侧/远侧；

图33是图32的切削单元的仰视图；

图34是图32的切削单元的俯视图；

图35是图32的切削单元的后/近视图；

图36是图32的切削单元的右端视图；

图37是图32的切削单元的左端视图；

图38是图32的切削单元的透视后/近视图；

图39是图32的切削单元的剖视图；

图40是根据本发明公开内容的原理的第三切削单元的前透视图；

图41是图40的切削单元的后透视图；

图42是根据本发明公开内容的原理的第四切削单元的前透视图；

图43是图42的切削单元的后透视图；

图44是根据本发明公开内容的原理的另外的第五切削单元的前透视图；

图45是图44的切削单元的后透视图；

图46是根据本发明公开内容的原理的第六切削单元的前透视图；

图47是图46的切削单元的后透视图；

图48是根据本发明公开内容的原理的第七切削单元的前透视图；

图49是图48的切削单元的后透视图；

图50是示出根据本发明公开内容的原理的可以安装在钻柱远端处的回扩器的近端的透视图；

图51是示出图50的回扩器的远端的透视图；

图52是图50的回扩器的剖视图；

图53是图50的回扩器的侧正对视图；

图54是沿着图53的剖切线54-54切割得到的剖视图；和

图55是图50的回扩器的近端视图。

具体实施方式

A.示例性钻挖设备的概述

图1示出具有根据本发明公开内容的原理的特征的隧道挖掘设备20。通常，所述设备20包括多个管段22，所述管段22以首尾连接的关系或以端对端的关系连接在一起以形成钻柱24。每一个管段22包括可旋转地安装在外壳体组件28中的驱动轴26。钻头30安装在钻柱24的远端，而驱动单元32位于钻柱24的近端。驱动单元32包括扭矩驱动器和轴向驱动器，所述扭矩驱动器适用于将扭矩施加至钻柱24，所述轴向驱动器用于将推进力或回拉力施加于钻柱24。来自于驱动单元32的推进力或回拉力通过管段22的外壳体组件28在钻柱24的近端和远端之间进行传递。扭矩被通过管段22的驱动轴26从钻柱24的近端传递至钻柱24的远端，所述驱动轴26相对于所述壳体组件28旋转。来自驱动单元32的扭矩由驱动轴26通过设备20传递，并最终被用于旋转钻头30的切削单元34。

管段22也可以被称为钻杆、钻干或钻构件。所述管段通常用于形成地下钻孔，并之后在产品(例如管道)安装到所述钻孔中时从所述地下钻孔中移除。

钻挖设备20的钻头30可以包括可旋转地安装在钻头30的主体38内的驱动杆46。主体38可以包括单件体，或可以包括连接在一起的多个部件或模块。驱动杆46的远端配置成将扭矩传递至切削单元34。驱动杆46的近端连接至最远的管段22的驱动轴26，以使得扭矩被从驱动轴26传递至驱动杆46。以这种方式，驱动杆46用作将扭矩从驱动单元32传递至切削单元34的最后一段。外壳体组件28将推进力和/或回拉力传递至钻头的主体38。钻头30优选地包括轴承(例如轴向轴承/止推轴承以及径向轴承)，所述轴承允许驱动杆46相对于主体38旋转，还允许推进力或回拉力被从主体38通过驱动杆46传递至切削单元34。

在某些实施例中，隧道挖掘设备20用于以精确的坡度形成地下钻孔。例如隧道挖掘设备20可以用于以精确坡度安装的地下管线的安装中。在一些实施例中，隧道挖掘设备20可以用于安装外径小于600mm或小于300mm的地下管线或其它产品。

隧道挖掘设备20优选包括操纵布置，所述操纵布置适用于以精确的坡度和线路保持由隧道挖掘设备20钻挖的钻孔。例如，参照图1，钻头30包括安装在钻头30的主体38之上的操纵壳36。隧道挖掘设备20通过在操纵壳36和主体38之间生成径向运动(例如借助于径向取向的活塞、一个或更多个气囊、机械联动装置、螺旋驱动装置等)来实现。用于操纵钻头30的径向操纵力在壳36和主体38之间传递。所述径向操纵力被从主体38通过驱动杆46传递至切削单元34。

优选地结合导向系统进行隧道挖掘设备20的操纵，所述导向系统用于确保钻柱24沿着精确的坡度和线路前进。例如，如图1所示，所述导向系统包括激光器40，所述激光器40引导激光束42穿过由管段22的外壳体组件28所限定的连续轴向延伸的空气通路(例如图13所示的通路43)到达位于钻头30附近的靶44。该空气通路从钻柱24的近端延伸到其的远端，并允许空气被提供至切削单元34。

隧道挖掘设备20还包括连接至用户接口52和监视器54的电子控制器50(例如计算机或其它处理装置)。用户接口52可以包括键盘、控制杆、鼠标或其它接口装置。控制器50也可以与照相机60接口连接，所述照相机60例如是视频照相机，用作操纵系统的一部分。例如照相机60可以生成激光撞击靶44所在的位置的图像。应当理解，照相机60可以安装在钻头30内或可以被安装在隧道挖掘设备20的外部(例如在激光器附近的位置处)。如果照相机60安装在钻头30处，则数据缆线可以从照相机穿过从钻柱24的远端延伸到其近端的通路，所述通路由管段22的外壳体组件28所限定。在另外的实施例中，隧道挖掘设备20可以包括无线技术，其允许控制器与井下照相机60进行远程通信。

在操控隧道挖掘设备20的过程中，操作者可以经由监视器54观看照相机生成的示出激光束42在靶44上的位置的图像。基于激光束42撞击靶44的位置，操作者可以确定操纵所述设备以保持由激光束42所建立的期望的线路和坡度的方向。操作者通过使用用户接口使壳驱动器39修改钻头30的操纵壳36和主体38的相对径向位置来操纵钻柱24。在一个实施例中，径向操纵力/负载被沿着与使钻柱转向所需径向方向相反的径向方向施加于操纵壳36。例如，如果需要向上操纵钻柱24，则可以将向下的力施加于操纵壳36，其对主体38和切削单元34施以向上的力，使得当钻柱24沿着向前/向远端的方向轴向地推进时钻柱向上转向。类似地，如果需要向下操纵，则可以将向上的力施加于操纵壳36，其对主体38和切削单元34施以向下的力，使得当钻柱24沿着向前/向远端的方向轴向地推进时钻柱24被向下操纵。

在某些实施例中，所述径向操纵力可以由多个径向活塞施加至操纵壳36，所述多个径向活塞通过液压泵和/或阀(见图25-28所示的泵700)的操作相对于钻柱的中心纵向轴线选择性地径向延伸和径向回缩。所述液压泵和/或阀由控制器50根据用户接口的输入来控制。在一个实施例中，所述液压泵和/或阀位于所钻孔的孔的外部，液压流体管线从泵/阀经由从钻柱24的远端延伸至近端并被限定在管段22的外壳体组件28内的通路布线或延伸(route)至径向活塞。在另外的实施例中，所述液压泵和/或阀可以位于钻头30内，控制管线可以从控制器50通过从钻柱24的远端延伸至其近端并被限定在管段22的外壳体组件28内的通路布线或延伸至所述液压泵和/或阀。在另外其它的实施例中，隧道挖掘设备20可以包括允许控制器远程控制钻头30内的液压泵和/或阀的无线技术。

为了辅助钻挖，隧道挖掘设备20还可以包括流体泵63，用于驱使钻削流体从钻柱24的近端流到其远端。在某些实施例中，所述钻削流体可以穿过中心通路(例如图13所示的通路45)泵送，所述中心通路被限定成贯穿驱动轴26。被限定成贯穿驱动轴26的中心通路可以与设置在切削单元34处的多个流体输送口流体连通，以使得钻削流体被容易地设置在切削单元34的切削表面处。流体可以通过位于驱动单元32处的流体转环被提供至中心通路。

隧道挖掘设备20还可以包括用于将土石和钻削流体从所钻挖的钻孔去除的真空系统。例如，钻柱24可以包括真空通路(例如图13所示的通路47)，所述真空通路从钻柱24的近端连续地延伸至钻柱24的远端。所述真空通路的近端可以与真空装置或真空抽吸装置65流体连通，所述真空通路的远端通常直接位于所述钻孔的底部附近的切削单元34的后面。真空装置65将真空压施加于真空通路，以将土石和液体(例如来自流体通路45的钻削流体)从所钻挖的钻孔中移除。通过空气通路43提供至钻柱24的远端的至少一些空气也通常被抽吸到真空通路中以辅助防止真空通路的阻塞。在某些实施例中，通过真空通路从所述钻孔去除的液体和土石可以被输送至存储箱67中。

B.示例性管段

图2-11示出根据本发明公开内容的原理的管段22中的一个管段的示例。管段22沿着中心轴线120是细长的，并包括公端122(见图2)，所述公端122被定位成与母端124(见图3)相反。当多个管段22串联在一起时，母端124被连接至相邻的管段22的公端122。

参照图2和图3，所示出的管段22的外壳体组件28包括位于公端122和母端124处的端板126。外壳体组件28也包括从公端122延伸到母端124的外壳128。外壳128是大体圆柱形且限定了管段22的外直径。在优选的实施例中，外壳128配置成将为所钻挖的钻孔提供支撑，以防止所述钻孔在钻挖过程中坍塌。

如图3所示，外壳体组件28还限定了具有从管段22的公端122延伸至母端124的长度的侧开口通路段130。所述侧开口通路段130由通道结构132限定(见图11)，所述通道结构132具有固定(例如焊接)至外壳128的外部134。通道结构132限定位于外壳128处的开口侧136。所述开口侧136整体上从外壳128径向朝外，并沿着管段22的整个长度延伸。当管段22连接在一起以形成钻柱24时，所述侧开口通路段130彼此共轴地对准，并共同操作以限定沿着钻柱24的长度延伸的连续的侧开口外部通道。

管段22的外壳体组件28还包括用于可旋转地支撑管段22的驱动轴26的结构。例如，如图4-6所示，外壳体组件28包括管状轴容纳器140，所述管状轴容纳器沿着中心轴线120从公端122延伸至母端124。轴容纳器140的相对的端部被固定(例如焊接)至端板126。所述轴容纳器140包括中心部分142和端轴环144。所述端轴环144被固定(例如焊接)至中心部分142的端部。所述端轴环144的直径比中心部分142更大。所述端轴环144也被固定(例如焊接)至端板126，以使得所述轴环144用于相对于端板固定中心部分142。

参照图4-6，驱动轴26可旋转地安装在外壳体组件28的轴容纳器140内。轴承143(例如如图6所示的径向轴衬式轴承)优选地设置在轴环144中的至少一个中，以将驱动轴26可旋转地支撑在轴容纳器140内。在一些实施例中，用于支撑驱动轴26的轴承可以设置在轴容纳器140的两个轴环144中。

外壳体组件28还包括多个角撑板160，所述角撑板160固定于轴容纳器140的中心部分142和外壳128之间(参见图4、5和11)。角撑板160辅助加强外壳128以防止外壳在操纵或其它使用中被压碎。

管段22还包括多个内通路段，所述内通路段从公端122穿过管段22轴向延伸至母端124。例如，参照图6，外壳体组件28限定第一内通路段170和独立的第二内通路段172。所述第一内通路段170和第二内通路段172中的每个完全地穿过管段22的长度延伸。第一内通路段170由沿着管段22的长度延伸并具有固定于端板126的相对端部的管结构173来限定。端板126限定了与管结构173对准的开口175。面密封构件177或其它密封构件可以设置在围绕开口175的端板126中的至少一个的外表面处，以使得当两个管段22连接在一起时，它们的对应的通路段170共轴地对准，并在相连接的管段22的公端122和母端124之间的界面处密封。当管段22连接在一起以形成钻柱24时，第一内通路段170彼此共轴地对准，并协作以形成穿过钻柱24的长度轴向延伸的连续的真空通路47。

再次参照图6，第二内通路段172由具有固定于端板126的相对端部的管结构180所限定。端板126具有与管段180对准的开口181。可以在围绕开口181的至少一个端板126的外表面处设置面密封构件179或其它密封构件，以使得当两个管段22连接在一起时，它们的对应的通路段172共轴对准并在相连接的管段22的公端122和母端124之间的界面处被密封。当管段22连接在一起以形成钻柱24时，第二内通路段172彼此同轴地对准，并协作以形成穿过钻柱24的长度轴向延伸的连续的空气通路43。

仍然参考图6，驱动轴26延伸穿过轴容纳器140，并包括位于管段22的公端122处的公扭矩传递特征190和位于管段22的母端124的母扭矩传递特征192。公扭矩传递特征190由从管段22的公端122处的端板126向外伸出的凸台(stub)(例如驱动件)形成。所述公扭矩传递特征190具有多个平坦部(例如形成六角头的六角图案平坦部)，用于当管段22在钻柱24中连接时促使将扭矩从驱动轴传递至驱动轴。驱动轴26的母扭矩传递特征192限定了容纳部件(例如插座)，其尺寸设定成容纳钻柱24内的相邻的管段22的驱动轴26的公扭矩传递特征190。母扭矩传递特征192被描述成被相对于在管段22的母端124处的端板126的外表面插入。在一个实施例中，母扭矩传递特征192具有与公扭矩传递特征190的外形互补的形状。例如，在一个实施例中，母扭矩传递特征192可以采用六角形插座的形式。在公扭矩传递特征190和母扭矩传递特征192之间的接口接合允许扭矩在由互连的管段22所限定的钻柱24中从驱动轴传递至驱动轴。

如图6所示，每个驱动轴26限定从公端122纵向贯穿驱动轴26延伸到母端124的中心通路段194。当管段22连以形成钻柱24时，驱动轴26的中心通路段194轴向对准并相互流体连通，以使得连续的、不间断的中心通路(例如，如图13所示的中心通路45)从钻柱24的近端穿过钻柱24的驱动轴26延伸至钻柱24的远端。限定在驱动轴26内的所述连续的中心通路45允许钻削流体被通过钻柱24泵送至切削单元34。

图6A示出在公扭矩传递特征190和母扭矩传递特征192之间的示例性联结。母扭矩传递特征192被示出为具有被定位成与第二端1014相对的第一端1012的轴环1010。钻孔1015从第一端1012穿过轴环1010到达第二端1014。钻孔1015具有第一区域1016和第二区域1018，所述第一区域限定扭矩传递特征(例如在图案(例如六角图案、内花键等)中的内部平坦部)，所述第二区域具有比第一区域1016更大的横截面尺寸。第一区域1016从轴环1010的第一端1012延伸至径向轴肩1020。第二区域1018从轴环1010的第二端1014延伸至径向轴肩1020。轴环1010的第一端1012固定连接(例如焊接)至具有缩短的扭矩传递段1022的对应的驱动轴26a，该缩短的扭矩传递段1022适配于钻孔1015的第一区域1016内。扭矩传递段1022具有扭矩传递特征(例如外部平坦部、花键等)，所述扭矩传递特征与第一区域1016接合，以使得扭矩可以在轴26a和轴环1010之间传递。在一个实施例中，扭矩传递段1022的长度小于轴环1010的第一区域1016的对应长度的三分之一。第一区域1016没有被所述缩短的扭矩传递段1022所占据的部分配置成接受相邻的驱动轴26b的公扭矩传递特征190，以使得扭矩可以在驱动轴26a、26b之间传递。钻孔1015的第二区域1018可以由轴环1010的内圆柱表面限定，其在驱动轴26a、26b轴向移动至彼此连接时辅助将公扭矩传递特征190引导至第一区域1016中。另外地，密封构件1024(例如径向密封构件，如O形环密封构件)可以被安装在第二区域1018内。密封构件1024可以在公扭矩传递特征190与钻孔1015的第二区域1018之间提供密封，以防止钻削流体在驱动轴26a、26b之间的连接部处从中心通路45逸出。

管段22的公端122和母端124配置成提供在钻柱24的管段22之间的转动对准。例如，如图2所示，公端122包括位于中心纵向轴线120的相对两侧处的两个对准凸起196(例如销)。参照图5，每个对准凸起196包括锚定至在公端122处的端板126的基段197。每个对准凸起196还包括从基段197轴向向外伸出的主体195。所述主体195包括具有锥状外端的头部198和在径向上位于头部198和基段197之间的颈缩部199。当使第一管段22的公端122与第二管段22的母端124接合时，设置在公端122处的对准凸起196的主体195配合在设置在母端124处的对应的凸起容纳部件200(如图3所示)内(例如通过轴向滑移配合来实现)。当对准凸起196的主体195在凸起容纳部件200中轴向滑移时，位于母端124处的滑移卡闩202(见图9)被保持在非卡接位置，在该位置处卡闩202不干扰凸起196通过容纳部件200插入。所述滑移卡闩202包括对应于母端124处的凸起容纳部件200的开口206。所述开口206包括第一区域208和第二部分210，每个第一区域208的直径D1(参见图9)大于头部198的外直径D2(见图8)，每个第二部分210的直径D3(参见图9)大体上匹配由对准凸起196的颈缩颈缩部199所限定的外直径。直径D3小于由头部198所限定的外直径D2。凸起容纳部件200具有仅仅略大于直径D2的直径D4(见图7)。当滑移卡闩202处于非卡接位置时，开口206的第一区域208与凸出容纳部件200共轴对准。在所述对准凸起196的主体完全插入到凸起容纳部件200中之后，执行独立的连接步骤，其中卡闩202被移动(例如用锤子手动实现)至卡接位置，在卡接位置中，对准凸起196被保持在凸起容纳部件200内。

滑移卡闩202能够相对于管段22的外壳体28沿着滑移轴线212在卡接位置(见图10)和非卡接位置(见图9)之间滑动。在非卡接位置中，滑移卡闩202的开口206的第一区域208与凸起容纳部件200共轴对准。在卡接位置中，开口206的第一区域208被部分地从凸起容纳部件200偏移，开口206的第二区域210至少部分地与凸起容纳部件200重叠。

为了将两个管段连接在一起，所述管段中的一个的对准凸起196可以被插入到另一个管段的凸起容纳部件200中。在滑移卡闩202保持在非卡接位置(即凸起间隙位置)中的情况下，对准凸起196的主体195可以被轴向插入到凸起容纳部件200中并穿过开口206的第一区域208，而不与滑移卡闩202干涉。在对准凸起196已经完全插入到凸起容纳部件200中且管段之间的相对轴向运动已经停止之后，滑移卡闩202可以被移动至卡接位置以实现在管段22之间的连接。当在卡接位置中时，开口206的第二区域210配合到对准凸起196的颈缩部199之上，以使得滑移卡闩202的部分与凸起196的头部198重叠。在滑移卡闩202与对准凸起196的头部198之间的这种重叠/干涉防止对准凸起196的主体195从凸起容纳部件200轴向回退。这样，在相邻的独立管段22之间提供固定的机械连接。在管段22之间没有进行连接，直到滑移卡闩202已经被移动至卡接位置为止。为了断开管段22，滑移卡闩202可以返回至非卡接位置，由此允许对准凸起196容易地从凸起容纳部件200轴向回退，并允许管段22相互轴向分离。

每个滑移卡闩202的滑移轴线212贯穿其对应的滑移卡闩202的长度纵向延伸。每个滑移卡闩202还包括一对细长狭槽220，所述细长狭槽220具有沿着滑移轴线212延伸的长度。管段22的外壳体组件28包括贯穿滑移卡闩202的狭槽220延伸的销222。所述销222防止滑移卡闩202与外壳体组件28分离。狭槽220还提供沿着滑移轴线212的运动范围，通过所述滑移轴线212滑移卡闩202可以在非卡接位置和卡接位置之间滑动。

当两个管段卡接时，在滑移卡闩202与凸起196的扩大的头/端198之间的干涉将相邻的管段22机械互锁或连接在一起，以使得回拉负载或其它张力负载可以在钻柱24中从管段22传递至管段22。这允许钻柱24通过将钻柱24朝近端方向回拉而从所钻孔的孔回退。所述回拉负载通过/由管段22的壳体组件28而不通过驱动轴26来承载。在于钻柱24上回拉之前，钻头30可以被替换成回扩器，所述回扩器适合于在钻柱24被回拉出所钻孔的孔时扩大所钻孔的孔。

对准凸起196和容纳部件200还保持管段22之间的共轴对准，并确保彼此共轴对准由每个管段24所限定的内轴向通路段和外轴向通路段，以便限定贯穿钻柱24的长度延伸的连续通路。例如，参照图9，由凸起196和容纳部件200提供的对准确保管段22的第一内通路段170彼此都共轴对准(例如都相对于中心轴线120位于大约6点钟位置)，第二内通路172都彼此共轴对准(例如都相对于中心轴线120大体位于12点钟位置)，且侧开口的通道130都彼此共轴对准(例如都相对于中心轴线120大体位于1点钟位置)。

C.示例性驱动单元

图12示出用于隧道挖掘/钻挖设备20的驱动单元32的示例配置。通常，驱动单元32包括可滑动地安装在轨道结构302上的托架300。轨道结构302由适于安装在所开掘的结构(例如坑)内的驱动单元32的基座支撑。可延伸的支脚305可以用于将轨道锚定在所述坑内，可延伸的支脚306可以用于将所述基座设置成相对于水平成期望的角度。驱动单元32包括用于将托架300沿着平行于轨道结构302的轴线303向近端和向远端移动的推进驱动器。所述推进驱动器可以包括液压动力的齿轮传动布置(例如由一个或更多个液压马达驱动的一个或更多个齿轮)，所述齿轮传动布置由与沿着轨道结构302延伸的细长的齿轮齿条307啮合的托架300承载。在另外的实施例中，可以使用液压缸或其它适用于将所述托架沿着轨道向近端和向远端移动的结构。所述驱动单元32还包括用于将扭矩施加于钻柱24的由托架300所承载的扭矩驱动器(例如液压驱动装置)。例如，如图12所示，驱动单元可以包括安装在托架300上的母转动驱动元件309，由托架300所承载的驱动装置(例如液压驱动马达)围绕轴线303沿顺时针方向和沿逆时针方向选择性地驱动/转动母转动驱动元件309。母旋转驱动元件309可以适合于容纳对应于钻柱24的最近端的管段的驱动轴26的公扭矩传递特征190。凸起容纳部件311位于母驱动元件309的相对两侧上。所述凸起容纳部件311配置成容纳最近端管段22的凸起196以确保最近端的管段22被取向成围绕钻柱的中心轴线303的恰当的转动/角度方向。

所述托架还携带真空软管端口313，所述真空软管端口313适用于连接至与隧道挖掘设备20的真空装置65流体连通的真空软管。所述真空软管端口313也与直接位于母驱动元件309的下方的真空端口314流体连通。当最近端的管段连接至驱动单元32时，所述真空端口314与所述最近端的管段22的第一内通路段170共轴对准。这样，真空装置65设置成与钻柱24的真空通路47流体连通，以使得真空可以被施加至真空通路47以通过真空通路47抽吸泥浆。

托架300还限定激光开口315，可以通过所述开口315引导来自激光器40的激光束42。当最近端的管段22连接至驱动单元32时，所述激光束开口315与所述最近端的管段22的第二内通路段172共轴对准。这样，可以通过钻柱24的空气通路传送激光束42。

母转动驱动元件309还限定与钻削流体源(例如，隧道挖掘设备20的流体/液体泵63)流体连通的中心开口。当母转动驱动元件309连接至最近端的管段的驱动轴26的公扭矩传递特征190时，钻削流体可以从所述钻削流体源通过公扭矩传递特征190引入到由钻柱24的管段22的驱动轴26所限定的中心流体通路(例如通路45)。由驱动轴26所限定的中心流体通路将钻削流体从钻柱24的近端传送至其远端，以使得在切削单元34的切削面处提供钻削流体。

为了钻挖钻孔，当托架位于轨道结构302的最近端位置处时，其上安装有钻头30的管段22被装载到驱动单元32上。管段22的近端之后连接至托架300。接着，推进驱动器将托架300朝远端方向沿着轴线303推进，而扭矩被同时由母转动驱动元件309施加至管段22的驱动轴26。通过使用所述推进驱动器将托架300朝向远端方向沿着轴线303驱动，推进力被从托架300传递至管段22的外壳体28，由此使得管段22被朝向远端推入地下中。一旦托架300到达轨道结构302的最远端位置，管段22的近端与托架300断开，且托架300返回至最近端位置。然后下一管段22通过将该新管段22的远端连接至已经进入地下的管段22的近端和另外将该新管段22的近端连接至托架300而被装载到驱动单元32中。托架300然后被再次朝远端方向推进，而扭矩同时被施加至该新管段22的驱动轴26直到托架300到达最远端位置为止。此后，所述过程被重复直至所需数量的管段22经被添加到钻柱24为止。

驱动单元32也可以用于将钻柱24从地下回退。通过在托架300位于最远端位置时将最近端的管段22的凸起196卡接在驱动单元托架300的凸起容纳部件311内(例如通过设置在托架上的滑移卡闩)并然后使用驱动单元32的推进驱动器将托架300从最远端的位置朝向近端方向移动至最近端的位置，将回拉负载施加于钻柱24，其使得钻柱24被从地下的所钻挖的钻孔中回退。如果期望在钻柱24的回退过程中回扩所述钻孔，则切削单元34可以被替换成回扩器，所述回扩器在钻柱24被回拉时由驱动单元32的扭矩驱动器旋转驱动。在最近端的管段22已经从所述钻孔回退并与驱动单元32断开之后，托架300可以从最近端位置移动到最远端位置，并被连接至仍保留在地下的最近端的管段。此后，回退过程可以被重复直至所有的管段都已经被从地下拉出为止。

D.示例性真空通路阻塞检测系统

图13是图1的隧道挖掘设备20的另一示意图。参照图13，示意性地示出了穿过钻柱24轴向延伸的空气通路43和真空通路47。还示意性地示出了从驱动单元32穿过钻柱轴向延伸至切削单元34的驱动轴26。流体/液体泵63被示出将钻削流体通过中心流体通路45引导，所述中心流体通路45由驱动轴26限定并从钻柱24的近端延伸至其远端。在另外的实施例中，流体/液体泵63可以沿着位于由管段22的侧开口通路段130所限定的通道内的流体管线传送钻削流体。空气通路43被示出与气压源360流体连通，所述气压源360将压缩空气引导至空气通路43的近端中。气压源360可以包括风扇、鼓风机、空气压缩机、风压蓄能器或压缩空气的其它源。真空通路47被示出与真空装置65流体连通，用于从所述钻孔去除土石。所述真空装置65将真空施加于真空通路47的近端。

当由隧道挖掘设备20形成钻孔时，真空通路47可能在钻柱24的远端附近被阻塞。一旦真空通路47被阻塞，真空通路47可能难以清理。例如，可能必须从所述钻孔将钻柱24回退出来，并手动对阻塞物进行清理。于是，隧道挖掘设备20装备有降低真空通路47被阻塞的可能性的特征。例如，通过将正向空气压力经由气压源360施加于空气通路43的近端，更多的空气被提供至钻柱24的远端，由此降低了阻塞的可能性。空气被迫使沿着空气通路43流动(即由气压源360吹送)至切削单元34的附近，并之后流入到真空通路47中。这样，来自气压源360的正向压力帮助将碎屑/土石朝近端推动真空通路47中并穿过真空通道47，真空源65将碎屑/土石朝近端拉动到真空通路47中并穿过真空通道47。在某些实施例中，沿着空气通路43吹送的空气的流量和压强是与由真空源65所提供的抽吸流量等同的和平衡的。

一个或更多个压强感测位置370a、370b可以被设置在沿着从钻柱的远端至真空装置65的真空路径的位置处。压强感测位置370a被设置井下且在钻柱的远端附近的真空通路47处。例如，压强感测位置370a可以位于钻头内。压强感测位置370b位于地面上方且邻近真空装置65的入口处。例如，压强感测位置370b可以处于管段与真空装置65的入口之间的过渡区域。另一压强感测位置可以设置在真空装置65处或其自身内。该感测位置可以提供关于真空装置65是否正确操作的指示。压强感测位置是沿着真空路径的位置，在所述位置处压强传感器372设置成与真空路径流体连通。以这种方式，压强传感器可以用于获取表示在压强感测位置370a、370b处的实时真空压强的真空压强读数。通过感测多个位置处的压强，可以更好地诊断发生阻塞所在的位置并更好地评估系统的总体效率。

压强传感器372优选地与控制器50接口连接，并提供由控制器50使用的真空压强数据以监测真空系统的状态。真空压强相比于真空系统的正常(即未阻塞的)操作相关联的真空压强的变化可以是由控制器50所利用的用作真空路径变得被阻塞的指示器的阻塞预报特性。因此，如果控制器50通过由压强传感器372提供的压强数据检测到达预定警报水平的真空压强的变化，则控制器50可以采取适合于降低真空通路47完全阻塞的可能性的动作。例如，控制器50可以减小施加于钻柱24的推进量或可以修改切削单元34的旋转速度(例如，切削单元的旋转速度可以被提高，降低，停止或反转)。控制器50还可以完全停止钻柱的推进，或甚至可以回缩钻柱，直至压强传感器372指示真空通道内的真空压强已经回到可接受的水平为止。在某些实施例中，控制器可以使真空装置停止向通路47施加真空压强，且正向压强可以被施加于通路47以将可能的阻塞物朝远端吹出通路43使之回到切削单元，在切削单元处，可能的阻塞物可以被进一步减小尺寸。替代地，真空可以被施加至空气通道43以将碎屑朝向空气通道43抽吸而正向压强被施加至通路47以将碎屑从通路47吹走。在另外的实施例中，控制器50可以向操作者发出警报或警告(例如通过监视器54、警报光或声音信号)，指示已经检测到真空阻塞事件。控制器50也可以提供用于防止真空通路阻塞的操作指令/建议(例如停止推进，反转推进等)。在另外其它的实施例中，控制器可以在检测到阻塞情况时使被向下提供至钻孔的钻削流体的量增加。在一个示例性实施例中，在检测到阻塞预报特性时，控制器自动地减小推进，增加切削单元的旋转速度和增加向下提供至钻孔的钻削流体量。上述动作的任何组合可以由控制器50自动实施或由操作者手动实施。

在另外其它的实施例中，控制器50可以与显示由压强传感器372感测到的真空压强的真空压强读出装置(例如数字或机械显示器/仪表)接口连接。因此，通过监测真空压强读出装置，操作者可以注意到真空压强的变化并相应地修改隧道挖掘设备的操作以降低阻塞的可能性。例如，操作者可以实施上述一个或更多个补救动作。

在一个示例中，当真空压强增加(即将幅度沿着远离大气压并朝向绝对真空延续的方向移动或强化(spike))至幅度大于与正常的未阻塞的操作条件相关联的真空压强的预定警报水平时，由控制器50检测阻塞预报特性。这将通常在开始在井下位置从给定的压强感测位置形成阻塞时(即压强感测位置位于真空源与阻塞位置之间)发生。在另一示例中，当真空压强减小(即将幅度沿着朝向大气压并远离绝对真空延续的方向移动或强化)至幅度小于与正常的未阻塞的操作条件相关联的真空压强的预定警报水平时，由控制器50检测阻塞预报特性。这将通常在开始在真空源与压强感测位置之间的位置处形成阻塞时发生。当检测到阻塞预报特性时，控制器可以对操作者发出阻塞预报情况的警告(例如通过声音或视觉信号)和/或可以自动地修改隧道挖掘设备的操作以防止真空通道的完全阻塞。

空气通道43中的气流也可以用作关于真空路径是否处于被阻塞的过程中的指示器(即阻塞预报特性)。例如，相比于在未阻塞的状态下的真空系统正常操作的过程中流过空气通道43的气流量，空气通道43内的气流的减小可以提供真空路径正处在被阻塞的过程中的指示。为了监测空气通路43中的气流，控制器50可以与感测空气通道43中的气流量的气流传感器374接口连接。如果控制器50检测到空气通路43中的气流已经下降到预定的警报水平以下，则控制器50可以修改隧道挖掘设备的操作以防止上述真空通道的完全阻塞。另外，如上所述，控制器可以向操作者发出警报并提供推荐的补救动作。

在另外其它的实施例中，控制器50可以与显示由传感器374感测到的空气流量的空气流量读出装置(例如数字或机械显示器/仪表)接口连接。因此，通过监测空气流量读出装置，操作者可以注意到空气流量的变化并相应地修改隧道挖掘设备的操作以降低阻塞的可能性。例如，操作者可以实施上述一个或更多个补救动作。

还可以提供用于清理和/或防止真空通路47阻塞的附加结构。例如，可以在钻头处设置喷嘴喷口，用于将入口处的射流引导至通路47。阻塞也可以通过机械结构(例如轴向穿过通路43、47中任一个的杆/蛇形件)来进行机械清理。

E.示例性钻头

图14和15示出隧道挖掘设备20的钻头30的示例性实施例。钻头30在从钻头30的近端502延伸至其远端504的中心纵向轴线517上是细长的。钻头30的轴线517优选与由钻柱24的管段22所限定的整个中心轴线同轴对准。切削单元34和操纵壳36安装在钻头30的远端504处。钻头30的主体38包括大体上从操纵壳36延伸至钻头30的近端502的圆柱形外罩506。操纵壳36的外直径大于罩506的外直径。罩506具有多个可去除的接近面板508、510和512，所述接近面板508、510和512可以被去除以便于接近钻头30的内部。钻头30的主体38也包括多个机械互连板或模块536a-536f(见图16)，所述机械互连板或模块536a-536f机械锚定/固定至外罩506的远端。模块536a-536f相对于彼此固定(例如通过紧固件、焊接或其它技术)，且操纵壳36安装在模块536a-536f之上。如图21所示，轴向延伸的紧固件537用于将模块536a-536f固定在一起。

钻头30的近端502配置成机械连接至钻柱24的最远端的管段22的远端。例如，钻头30的近端502包括位于钻头30的中心轴线517的在直径上相对的两侧上的两个凸起514。凸起514从安装在钻头30的近端502处的端板516向外朝近端伸出。凸起517配置成容纳和卡接在凸起容纳部件200内，所述凸起容纳部件200设置在钻柱24的最远端的管段22的远端处。

钻头30的近端502也配置成在钻头30的驱动杆46与最远端的管段的驱动轴26之间提供扭矩传递连接。例如，钻头30的驱动杆46还包括公扭矩传递特征518(例如六角驱动器)，所述公扭矩传递特征518与钻头30的中心轴线517对准并朝向近端方向从端板516向外轴向伸出。当钻头30连接至最远端的管段22时，公扭矩传递特征518容纳在设置在钻柱24的最远端的管段22的远端处的母扭矩传递特征192(例如六角容纳部件)内，以使得扭矩可以从最远端的管段22的驱动轴26传递至驱动杆46。

钻头30的端板516限定了凹口522(见图14)，所述凹口穿过端板516轴向延伸并具有从端板516的圆周面朝外的开口侧。当钻头30连接至最远端的管段时，凹口522与由最远端的管段22所限定的侧开口的通路段130共轴对准。凹口522与钻头300的罩506中的开口区域524(例如被切掉的区域)连通。开口区域524和凹口522促使将部件(例如控制线路、数据线路、液压线路等)从侧开口的通路段130布线到钻头30的内部中。一旦所述部件已经被布线到开口区域524中，则所述部件可以穿过设置在将开口区域524与钻头30的内部的其余部分分隔开的壁526上的一个或更多个配件525(见图15和27)进行布线。

参考图16，钻头30的驱动杆46沿着钻头30的中心纵向轴线517从近端502延伸至远端504。驱动杆46包括由扭矩传递连接器530连接至远端长度46b的近端长度46a。驱动杆46的近端部被支撑在安装于固定至端板516的轴环内的径向轴承532(例如轴衬)中。驱动杆46的远端部被支撑在安装于由所述多个互连模块536a-536f所限定的钻孔内的径向轴承534(例如轴衬)中。驱动杆46也由沿着驱动杆46的长度处于中间位置的轴向轴承组538支撑。轴向轴承组538支撑施加至驱动杆46的推进和回拉负载(例如压缩和张力负载)。优选地，轴向轴承组从径向轴承534偏移，且还从钻头30的远端504向近端偏移。在优选的实施例中，所述轴向轴承组538从钻头30的主体的远端偏移至少12英寸或至少18英寸的轴向距离S1，并从径向轴承534偏移至少12英寸的轴向距离S2。轴向轴承组538包括支撑在衬套540内的多个轴向轴承，所述衬套540被由多个增强板542锚定至外罩506。径向轴承532、534配置成传递在钻头30的主体38与驱动杆46之间传递的大部分径向负载，轴向轴承组538配置成传递在钻头30的主体38与驱动杆46之间传递的大部分轴向负载(例如推进或回拉)。

参照图20，钻头的操纵壳36总体上是圆柱形的，并安装在钻头30的远端处的模块536a-536f之上。为了促进操纵，所述操纵壳36是能够相对于主体38的模块536a-536f径向移动的。在一个实施例中，操纵壳36能够相对于模块536a-536f沿径向在360度上移动。成环或部分环形式的壳保持件538、540被固定于操纵壳36的近端和远端。环530径向上覆盖模块536b和模块536f。在壳保持件538、540与模块536b-536f之间的干涉限制操纵壳相对于主体38的轴向移动。

在钻头30的主体38与操纵壳36之间的相对径向移动由安装在限定于模块536d内的径向活塞缸552a-552d(见图23)中的径向活塞550所控制。活塞缸552a-552d在角度上围绕中心纵向轴线517以近似90度相互间隔。活塞550由流体压强(例如液压流体压强)伸展和回缩，所述流体压强通过由模块536a-536d所限定的轴向液压流体通路554a-554d提供至活塞缸552a-552d。液压流体排放通路555也通过模块536e和536f针对于每个活塞缸552a-552d进行限定(图20仅仅示出两个通路)。排放通路555在不需要对对应于操纵系统的液压流体管线进行排放时被阻塞。

当活塞550伸展时，活塞550的外端556与操纵壳36的接触垫558的内接触表面560接合。内表面560优选在沿着与钻头30的中心轴线517垂直的平面切割得到的横截面中观察时是平坦的(见图23)。于是，表面560优选地包括多个部分，在所述多个部分总体上沿着壳滑移方向SD延伸时所述部分不弯曲。所述滑移方向SD被限定在总体上垂直(即垂直或几乎垂直)于钻头30的中心纵向轴线517的平面中。所述滑移方向SD也总体上垂直于由径向活塞550所限定的中心纵向轴线519。如图23所示，接触垫558由固定在由操纵壳36的主体所限定的开口559内的插入件形成。而且，所述内接触表面560被示出为正切于操纵壳36的主体的内表面沿着其延伸的曲线。

尽管内接触表面560优选在上述方向上是平坦的，但是应当理解，在其它实施例中，所述表面560可以在滑移方向SD上稍微弯曲或以其它方式成非平坦的。优选地，内接触表面560相比于壳36的主体的内表面沿着其延伸的曲线在滑移方向SD上具有平坦化的配置。通过平坦化的配置，意味着内接触表面在滑移方向SD上比壳36的主体的内表面更平坦。接触垫的内接触表面560的平坦化配置允许操纵壳36和径向活塞550的外端556响应于所选择的径向活塞550的伸展和回缩而相对于彼此更自由或更容易地滑移。于是，接触垫558沿着滑动方向SD的平坦化配置辅助防止在壳36的重新定位的过程中粘连。

在其它的实施例中，气动压强可以用于移动活塞。在另外其它的实施例中，可以使用除活塞之外的结构来生成在操纵壳36与主体38之间的相对横向移动(例如可以用空气或液体、螺旋驱动器、机械连接等膨胀和收缩的气囊)。

驱动杆46也限定了形成由钻柱24所限定的中心流体流动通路45的最后支脚的中心通路570。如图20所示，驱动杆46的远端包括公扭矩传递特征574，径向流体流动通路572被限定在所述公扭矩传递特征574中。径向流体流动通路572从中心通路570径向向外延伸至公扭矩传递特征574的外部。径向流体流动通路572适合于将流体流动引导至通过切削单元34限定的流体通路。钻头30也配置成将钻削流体引导至限定在模块536b-536f与操纵壳36的内表面之间的区域576中以辅助保持所述区域576没有碎屑。例如，驱动杆46将径向通路578限定在刚好靠近模块536a的位置处。流体转环580设置成在径向通路578的近端侧和远端侧上围绕驱动杆46的外部提供流体密封，同时还允许驱动杆46围绕纵向轴线517自由转动。钻削流体可以从流体转环580(例如通过软管)引导至通路582(见图21)，所述通路582轴向延伸，且之后穿过模块536a-536f中的至少一些径向延伸。通路582可以延伸至位于至少一些模块536a-536f的外圆周表面处的排放口。所述排放口定位成将钻削流体分配至操纵壳36的内表面与模块536a-536f的外圆周表面之间的区域576中。

再次参照图16和17，钻头30还包括真空通道结构590，所述真空通道结构590与钻柱24的管段22的第一内通路段170共轴对准，以使得通道结构590形成隧道挖掘/钻挖设备20的真空通路47的最后支脚。真空通道结构590从钻头30的近端502延伸至其远端504。真空通道结构590的最远端部分由穿过模块536a-536f轴向延伸的通路段592形成。因为轴向轴承组538已经从钻头30的远端朝向近端偏移，可以将延伸穿过模块536a-536f的通路段592的尺寸(即横向横截面积)最大化，由此减小真空通路47的最远端处阻塞的可能性。通路段592由多个共轴对准的开口所限定，所述多个共轴对准的开口由模块536a-536f所限定。真空通道结构590也包括斜坡594，所述斜坡594为穿过端板516限定的开口577提供了过渡。当钻头30连接至钻柱24的最远端的管段22的远端时，端板516的近端表面与最远端的管段22的端板126的远端表面邻接，且开口577与最远端的管段22的远端端板126中的开口175共轴对准。通道结构590的第一部分590a由罩506限定，而第二部分590b由通道构件所提供，所述通道构件固定至罩506，并将真空通路47与钻头30的内部的剩余部分隔离开。

钻头30还包括空气通路通道结构600，所述空气通路通道结构600形成钻柱24的空气通路43的一部分。空气通路通道结构600与穿过端板516所限定的开口602共轴对准。当钻头30连接至钻柱24的最远端的管段22的远端时，开口602与最远端的管段22的远端端板126中的开口181共轴对准。空气通路通道结构600也与穿过用于支撑轴向轴承组538的加强板542轴向限定的开口604共轴对准，进而与穿过模块536a-536e轴向限定的通路段608共轴对准。通路段608由模块536a-536e所限定的共轴对准的开口形成。穿过钻柱24的空气通路43的空气穿过通道结构600进入钻头30的内部，朝远端移动穿过钻头300的内部并在开口601处(见图19)离开钻头300。开口601被限定成穿过模块336f并与延伸穿过模块536a-536e的通路段608流体连通。

隧道挖掘设备20的激光靶44安装至模块536f的壁606。靶44优选地与空气通路通道结构600以及由强化板542限定的开口604和由模块536a-536e所限定的通路段608轴向对准。这样，可以引导激光42穿过空气通路43以到达靶44。用于观察靶44的照相机60优选地安装在轴向上位于轴向轴承组538和模块36a-36f之间的区域610处。罩506的面板512被提供用于接近/访问照相机60。照相机60优选地被取向成通过由模块536a-536e所限定的通路段608进行观察，以使得照相机60可以生成靶44的图像。除生成靶44的图像之外，照相机还生成安装在模块536e中的右和左操纵衬套位置指示器612R、612L的图像。所述位置指示器612R、612L与通路段608部分重叠，以便通过照相机是可视的(即，所述位置指示器处于照相机的视场内)。位置指示器612R、612L由弹簧614从模块536e向外偏压以与操纵壳36的内表面接触。弹簧614的基部端616被支撑在模块536e上且弹簧614的外端618被偏压至位置指示器612R、612L的内端620。位置指示器612R、612L的外端622优选地与操纵壳36接合。例如，外端622可以与操纵壳36的内表面接合。

在操纵期间，活塞550引起操纵壳36和模块536e之间的相对径向移动。当该相对径向移动产生时，位置指示器612R、612L也改变相对于模块536a-536f的位置。例如，位置指示器612R、612L响应于在操纵壳36与模块536a-536e之间的相对径向移动而沿着滑移轴线630R、630L移动。滑移轴线630R、630L被取向成具有横向分量和竖直分量(即，轴线630R、630L相对于水平和竖直倾斜)。

位置指示器612R、612L沿着滑移轴线630R、630L移动的方向依赖于在操纵壳36与模块536a-536f之间的相对径向移动的方向。例如，如果在模块536a-536f的底侧与操纵壳36的底部之间的竖直间距S1由活塞550减小，则弹簧614使位置指示器612R、612L沿着它们各自的轴线630R、630L向外移动(即远离模块536a-536f移动)。相反，如果在模块536a-536f的顶侧与操纵壳36的顶部之间的竖直间距S2由活塞550减小，则位置指示器612R、612L克服弹簧614的偏压沿着它们各自的轴线630R、630L向内移动(即朝向模块536a-536f移动)。如果在模块536a-536f的右侧与操纵壳36的右侧之间的横向间距S3由活塞550增加，则位置指示器612R被通过其对应的弹簧614沿着轴线630R向外移动(即远离模块536a-536f移动)，且指示器612L被克服其对应的弹簧614的偏压沿着轴线630L向内移动(例如朝向模块536a-536f移动)。如果在模块536a-536f的左侧与操纵壳36的左侧之间的横向间距S4由活塞550增加，则位置指示器612L被通过其对应的弹簧614沿着轴线630L向外移动(即远离模块536a-536f移动)，且指示器612R被克服其对应的弹簧614的偏压沿着轴线630R向内移动(例如朝向模块536a-536f移动)。

在操纵钻柱24时观察位置指示器612R、612L的操作者可以确认至少两件事。第一，确实出现指示壳36与模块536a-536f之间的相对移动的位置指示器612R、612L的移动(即操纵壳36相对于钻头30的主体没有被阻塞)。第二，通过注意到指示器612R、612L在给定时刻相对于模块536a-536f或钻头主体38的其它特征的位置，操作者可以确认在操纵壳38与钻头30的主体38之间的实际相对位置与操纵壳36与钻头30的主体38之间的期望的相对位置相匹配。测量尺度或其它标记可以设置在照相机60的视场中的位置处邻近位置指示器612R、612L的主体38上(例如在模块536e上)，以使得操作者可以迅速地确定位置指示器612R、612L相比于主体38的相对位置。

参照图25-28，液压泵700被安装在钻头30的内部区域中，用于泵送用于操作操纵系统的液压流体。在优选实施例中，扭矩从钻头30的驱动杆46传递至液压泵700，以为液压泵700提供动力。例如，在一实施例中，齿轮702可以安装在驱动杆46上。扭矩传递构件(例如链条)可以用于将扭矩从齿轮传递至液压泵700的驱动轴上的对应的齿轮。液压泵700优选包括双向泵。于是，所述泵优选能够将加压液压流体泵送至操纵系统，而不管驱动杆46是围绕其中心纵向轴线沿顺时针方向旋转还是沿逆时针方向旋转。因此，液压泵700能够在驱动杆46沿顺时针方向旋转时和驱动杆46沿逆时针方向旋转时将液压提供至活塞缸552a-552d。

泵700被示出安装在钻头30的内部区域中且在可以通过接近面板508和510接近泵700的位置处。所述泵与阀布置704流体连通，所述阀布置704控制液压流体到操纵机构的活塞缸552a-552d的流动。例如，阀布置704可以包括液压流体端口705a-705d，所述液压流体端口705a-705d分别连接至(例如通过液压流体软管)与活塞缸552a-552d流体连通的流体通路554a-554d。阀布置704优选地适用于选择性地将活塞缸552a-552d中的一个或更多个设置成与液压泵700的加压侧流体连通，并选择性地将活塞缸552a-552d中的一个或更多个设置成与泵700的吸入侧流体连通。用于控制泵700和阀布置704的控制线路可以穿过外部侧开口通路布线至钻头30，所述外部侧开口通路由管段22的侧开口通路段130所限定。

在某些实施例中，钻头30可以包括用于促进操纵操作的一个或更多个角度过渡位置(例如由铰链、枢轴、弹性垫圈提供的接头等)。所述角度过渡位置可以配置成允许钻头30的长度部分成为相互角偏移。所述角度过渡位置可以相比于钻头30的长度的其它部分提供增加挠性(即增加弯曲性或增加枢转性)的区域。在钻头具有多于一个角度过渡位置的实施例中，所述角度过渡位置可以沿着钻头30的长度彼此间隔开。如在图15示意性地示出的，示意性示出了两个角度过渡位置721。角度过渡位置721允许钻头在角度过渡位置721的相对侧上的纵向节(segment)整体相对于彼此角度偏移一角度θ。角度θ的尺寸在图15中出于示意的目的而被夸大。另外的角度过渡位置723可以设置在钻头30与最远端的管段22之间的界面处。

参照图27，钻头30的远端具有倒角配置。例如，操纵壳36的远端包括外倒角表面730，当所述外倒角表面730从操纵壳36的最远端的边缘732朝近端延伸时，所述外倒角表面730的外径逐渐增加。钻头30的主体38的远端也包括内倒角表面734，当所述内倒角表面734从主体38的最远端向近端延伸至由模块536f所限定的总体上平坦的远端面736时，所述内倒角表面734的内径逐渐减小。真空通路47的通路段592的入口738被限定成穿过端面736。空气通路43的出口601也被限定成穿过端面736。

参照图16和29-31，驱动杆46的公扭矩传递特征574适用于配合在对应的母扭矩传递特征800(例如六角插座)内，所述对应的母扭矩传递特征800被限定在切削单元34的主体802内。切削单元34的主体802包括中心毂部分804和从所述毂部分804沿径向向外伸出的多个臂806，所述母扭矩传递特征800设置在所述中心毂部分804中。如图29所示，切削单元34包括从所述毂部分804的相对侧沿径向向外伸出的两个径向臂806。每个径向臂806包括前侧808(见图29)和后侧809(见图30)，切削元件810(例如切削钻头、齿或刀片等)安装在所述前侧808处。当前侧808从所述毂部分804沿径向向外延伸(见图31)时，所述前侧808在朝向近端方向上稍稍倾斜。每个臂806也限定内部径向流体通路812，所述内部径向流体通路812穿过臂806径向延伸并与设置在切削臂806的前侧808和后侧809处的多个排出端口814连通。当切削单元34安装至驱动杆46时，后侧809与模块536f的端面736(见图27)相对，且径向流体通路812经由限定成穿过驱动杆46的公扭矩传递特征574的径向通路572与限定成穿过驱动杆46的中心通路570流体连通。臂806的后侧809限定位于臂806的径向最外部附近的凹口813(例如凹陷)。当切削单元34通过驱动杆46围绕钻头的轴线517旋转时，凹口813沿着环形路径移动，所述环形路径具有直接延伸跨过真空通路47的入口738和空气通路43的出口601的前方的部分。

凹口813允许所述毂部分804的后侧的至少一部分朝近端凹入到钻头30中。例如，所述毂部分的后侧的至少一部分从操纵壳36的最远端边缘732朝近端偏移。凹口813允许切削单元34的后侧809位于非常靠近钻头30的端面736的区域中和非常靠近真空通路47的入口738的区域中，而不使切削单元34与在操纵壳36和钻头30的主体38之间的相对径向移动干扰。在正常钻挖操作过程中，切削单元34围绕钻头30的轴线517沿第一旋转方向(见箭头851)旋转。

切削臂806的后侧809包括泥浆流引导结构852，用于在切削单元34沿着第一旋转方向851旋转时将泥浆流朝向真空通路47的入口738引导。流引导结构852包括至少部分沿着臂806的长度延伸的远端边缘860和近端边缘862。远端边缘860具有沿着凹口813的周长延伸的台阶布置。所述流引导结构852包括位于远端边缘860和近端边缘862之间的第一表面852a和第二表面852b。表面852a配置成在切削单元34沿第一旋转方向851旋转时将流在净(net或实际)近端方向上朝向主体38的端面和入口738引导。第一表面852a相对于凹口814定位于远端，并定位于从第二表面852b的径向向外的位置处。第一表面852a被倾斜以部分地面向近端方向，且部分地面向第一旋转方向851。第二表面852b是凹入的，并被倾斜成部分地面向近端方向，部分地面向第一旋转方向851且部分地从轴线517沿径向面向外。表面852b的倾斜使得泥浆流在切削单元34沿第一旋转方向851旋转时被朝向入口738向近端和径向向外引导。

切削臂806也包括前导侧880和后尾侧881，所述前导侧880面朝旋转方向851，所述后尾侧881背朝旋转方向851。前导侧880和后尾侧881从臂806的前侧808延伸至后侧809，且还从毂部分804延伸至臂806的外径向端。由后侧809的表面852a和852b所提供的轮廓线减小了前导侧880的总体面积，由此将材料在切削单元34围绕钻头30的轴线517沿着方向851旋转时收集到前导侧880上的程度最小化。

切削臂806的后侧809还包括后表面882a、882b，所述后表面面朝向后/向近端的方向，并沿着总体上垂直于(即垂直于或基本上垂直于)旋转轴线517的平面对准。后表面882a从后表面882b向前和径向向外偏移。偏移表面883从后表面882b向前并径向向外延伸至后表面882a。后表面882a从偏移表面883延伸至边缘874。偏移表面883和后表面882a限定凹口813的至少一部分。端口814被限定成穿过后表面882a、882b。后表面882a、882b和偏移表面883从流引导结构852的近端边缘862延伸至限定切削臂806的后尾侧881的边缘886。边缘860限定在切削臂806的前导侧880与流引导结构852之间的边界。边缘862限定流引导结构852与表面882a、882b和883之间的边界。边缘890限定在切削臂806的前导侧880与切削臂806的前侧808之间的边界。边缘891限定在切削臂806的后尾侧881与切削臂806的前侧808之间的边界。

切削臂806还包括具有远端边缘872和近端边缘874的端表面870。远端边缘872从近端边缘874相对于旋转轴线851沿径向向外偏移以提供在远端边缘872后面的缓冲。

应当理解，可以依据钻挖设备20的操作材料的类型来使用不同类型的切削单元。例如，如图29-31所示的双杆/臂切削器可以用于切割较软的材料，由此在所述杆之间设置较大的间隙以允许材料通过。为了钻挖较硬的材料，可能期望使用具有多于两个杆和在杆之间的较小间隙的切削单元。在某些实施例中，可以使用两个杆、三个杆、四个杆、五个杆或六个杆切削器。在另外其它的实施例中，也可以使用具有多于六个杆的切削器。

再次参照图16和图17，所述公扭矩传递元件574包括适于容纳紧固件(例如螺栓)的中心轴线紧固件开口820，所述紧固件用于将毂部分804在轴向上保持在所述公扭矩传递特征574上。如图16和17所示，紧固件822被示出一体地设置在前面罩826(例如切削前端(cuttingnose)，如锥或其它切削元件)的后侧上，所述前面罩826安装在毂84的前表面828处。前面罩826具有从所述前面罩826的前尖端区域830延伸至所述前面罩826的外周区域832的多个切削边缘829。斗/沟834设置在切削边缘829之间。多个凹口835(例如穴、容纳部等)设置在外周区域832的周围。紧固件开口836被限定在主体802的前表面与毂84的周边邻近的位置处。当前面罩826被安装至所述毂时，所述紧固件开口836位于前面罩826与凹口835之一对准的外周区域832处。

为了将切削单元34的主体802固定至公扭矩传递特征574，公扭矩传递特征574沿轴向滑移到母扭矩传递特征800中，以使得扭矩可以在两个特征之间传递。一旦公扭矩传递特征574和母扭矩传递特征800已经被一起轴向滑移(例如配合或嵌套)，设置在前面罩826的后侧上的紧固件822被固定(例如螺纹联接)在设置在公扭矩传递特征574中的轴向紧固件开口820内。在紧固件822完全固定在公扭矩传递特征574中的情况下，前面罩826的后侧被压靠在所述毂部分804的前表面828上，在前面罩804的外周周围的凹口835中的一个与在切削单元34的主体802中的紧固件开口836对准。此后，紧固件837(例如插座头帽螺钉)可以被安装在紧固件开口836中，位于凹口835中的紧固件(例如头部)的一部分与紧固件开口836对准。以这种方式，紧固件开口836中的紧固件837防止前面罩826围绕驱动杆46的中心轴线旋转，并由此防止用于将面罩826紧固至所述毂部分804的紧固件822从公扭矩传递特征574的紧固件开口820松脱。这种类型的布置允许切削单元34由驱动杆46沿着顺时针方向或逆时针方向旋转，而不使切削单元34与驱动杆46分离。

参照图29，切削器安装件900在切削器臂806的径向最外端附近的位置处固定至切削器臂806(例如固定至切削器臂806的后尾侧881)。切削器安装件900限定适用于可拆卸地容纳可去除的切削器904的安装轴903的穴或容纳部902。切削器904包括固定于安装轴903的第一端的切削钻头905。切削钻头905的后侧临靠切削器安装件的径向向外正对表面97。安装轴903的第二端向外伸出超过切削器安装件900的径向向内正对表面909。紧固件910(例如开口销、保持夹或其它结构)以可拆卸方式安装至安装轴903的第二端。在紧固件910与径向向内正对表面909之间的干扰防止切削器904无意地从切削器安装件900分离。通过从安装轴903的第二端去除紧固件910，切削器904可以通过以下方式来从切削器安装件900拆卸：相对于切削器安装件900拉动切削器904以使得安装轴903从切削器安装件900的容纳部902滑出。

当切削器904安装至切削器安装件900时，切削器904的切削钻头905的尖端沿径向向外伸出超过切削器臂806的径向最外部。该布置使切削器904的外尖端钻挖直径略大于操纵壳36的最外直径的孔。这种配置尤其适合于穿过相对硬的材料来钻孔。在较软的材料中，可以期望由切削单元34钻挖的孔的尺寸与操纵壳的外径相同或比其略小。为了实现该目的，切削器904可以从切削器安装件900去除，由此允许切削单元34钻挖比切削器904存在时更小的孔。

图32-39示出根据本发明公开内容的原理的第二切削单元34a。所述切削单元34a与图29-31的切削单元34具有许多的相似之处，相同的部件被标以相同的参考标记。例如，切削单元34a包括径向杆806，所述径向杆806包括凹口813、流引导表面852a和852b和端表面870。切削器904也安装在径向杆806的最远端处。然而，与切削单元34不同，切削单元34a包括径向延伸的擦除器构件875(即杆、刀片、刮刀等)，所述擦除器构件875安装至切削单元34a的后侧且在流引导表面852b的径向内侧的位置处。擦除器构件875用于擦除或刮去模块536f的远端面736以防止过多的材料在切削单元34a的后侧与端面736之间聚集、粘结或压缩。当切削单元34a围绕钻头的中心轴线旋转时，擦除器构件875限定至少部分地跨过真空通路47的嘴/入口738延伸的环形路径。于是，擦除器构件875跨过入口738清扫材料(即泥浆、切屑等)，在所述入口处，所述材料通过真空抽吸到真空通路47中。凹口813允许擦除器构件凹入到钻头30的远端内。例如，擦除器构件875相对于操纵壳36的最远端边缘732向近端定位，且至少部分位于限定在操纵壳36的内倒角表面734内部的体积中。而且，切削单元34a包括具有台阶式配置的盖板826’，其中切削元件810被安装在每个台阶上。进而，切削单元34a包括安装在每个径向杆806上的两排切削元件810。在每个所述杆806上的两排切削元件810面对相对的切削方向。环形沟槽877(见图38和39)被限定在母扭矩传递特征800内，用于提供在限定成穿过径向臂806的径向通路812与限定成穿过驱动杆46的公扭矩传递特征574的径向通路572之间的流体连通。

在正常钻挖操作过程中，切削单元34a围绕驱动杆46的轴线517沿第一旋转方向851旋转。然而，如果操作者需要，切削单元34a可以围绕轴线517沿与第一旋转方向851相反的第二旋转方向853旋转。例如，当沿着第一旋转方向851钻挖时，切削单元34a可能撞击使切削单元34a在离线时转向的阻塞物。在这种情况下，操作者可以将切削单元34的旋转方向反转以使切削单元34a切削到阻塞物中并保持更好的线路。当然，切削单元34a的反向旋转能力也可以用于其它应用。类似于切削单元34，紧固件837用于防止所述面罩826’在切削单元34a沿着第二旋转方向853操作时螺纹松脱。进而，面向相反的切削方向的成排的切削元件(例如齿)帮助促使在钻挖过程中的切削单元34a的双向旋转。

图40和41示出根据本发明公开内容的原理的第三切削单元34b。切削单元34b具有与切削单元34a相同的基本构造，但是，当切削杆的前侧从毂径向向外延伸时，所述前侧在近端的方向倾斜。相反，切削杆的前侧大体上沿着相对于切削单元34b的旋转中心轴线大体上垂直的平面对准。

图42和43示出根据本发明公开内容的原理的第四切削单元34c。切削单元34c具有与切削单元34b相同的基本构造，但是切削单元的主体包括三个杆而不是两个杆。

图44和45示出根据本发明公开内容的原理的第五切削单元34d。切削单元34d具有与切削单元34b相同的基本构造，但是切削单元的主体包括四个杆而不是两个杆。

图46和47示出根据本发明公开内容的原理的第六切削单元34e。切削单元34e具有与切削单元34b相同的基本构造，但是切削单元的主体包括六个杆而不是两个杆。

图48和49示出根据本发明公开内容的原理的第七切削单元34f。切削单元34f具有与切削单元34b相同的基本构造，但是成具有径向延伸的刮擦边缘889的刮擦刀片887形式的切削元件已经被安装至切削单元34f的主体的径向臂的前侧。所述刮擦刀片887最适合于穿过较软的材料(例如粘土)钻挖。对于较硬的粘土，硬化的切削齿(例如齿810)可以安装至切削单元34f的主体并与刮擦刀片887组合使用。例如，所述硬化齿可以被安装在设置在刮擦刀片887中的凹口888处。

在图40-49的实施例中，螺母885被示出用于在航运和存储过程中将前保持件固定至切削单元的主体。应当理解，螺母885可以在切削单元安装在钻头上时被遗弃。

图50-55示出可以用于钻挖设备20的示例性回扩器925。在钻挖设备的使用中，钻头30最初可以用在钻杆24的远端以钻挖从第一轴至第二轴的钻孔(即坑)。当钻头30到达第二轴时，钻头30可以从钻柱24的远端去除并替换成回扩器925。钻柱然后从所述钻孔向近端拉动/回退。当钻柱24从所述钻孔中回退时，回扩器925由钻杆24从第二轴向近端拉至第一轴。回扩器925将所述钻孔扩大，并允许泥浆/切屑在回扩器925被从第二轴拉到第一轴时从所述钻孔通过管段22的真空通路47被抽吸。用于拉动回扩器925穿过所述钻孔的回拉负载被从驱动单元32穿过钻柱24的管段22的外壳体组件28传递至回扩器925。

所述回扩器925包括位于与近端929相反地定位的远端927。近端929适用于连接至最远端的管段22的远端，而远端927配置成连接至在回扩器925后面的期望被拉入到钻孔中的产品。回扩器925还包括沿着回扩器925的长度在中间位置处定位的回扩切削器931。真空挡板933位于切削器931的远端侧处。

回扩器925包括从近端929延伸至切削器931的近端组件935。近端组件935包括位于回扩器925的近端929处的近端端板937和位于切削器931附近的板叠层939。近端组件935还包括从近端端板937延伸至板叠层939的外壳941。轴承组件943(见图52)位于外壳941内。轴承组件943包括安装在近端端板937和板叠层939之间的轴承套945以及位于轴承套945内的多个轴向轴承947。开口区域949设置在外壳941与轴承套945之间。

回扩器925还包括驱动杆951，所述驱动杆951包括从回扩器925的近端929延伸至切削器931的近端部。驱动杆951可旋转地支撑在轴向轴承947内，并也可旋转地支撑在位于板叠层939内的径向轴承结构953内。驱动杆951配置成将扭矩从最远端的管段22的驱动轴26传递至切削器931。这样，来自于驱动单元32的扭矩可以通过钻柱24的轴26以及通过驱动杆951传递，以便使切削器931围绕回扩器925的中心轴线957(见图55)旋转。驱动杆951包括公旋转驱动元件955，所述公旋转驱动元件955在回扩器925连接至钻柱24的远端时与最远端的管段22的驱动轴的对应的母旋转驱动元件啮合。

参照图52，驱动杆951沿着回扩器925的中心轴线957对准。回扩器925的近端929也包括位于中心轴线957的在直径上相对的两侧上的两个凸起959。当回扩器925连接至钻柱24的远端时，凸起959可以卡接在由钻柱24的最远端的管段所限定的对应的容纳部内，以允许回拉力被从最远端的管段22的壳体组件28施加至回扩器925的近端组件935。

回扩器925的切削器931包括从中心轴线957径向向外伸出的多个径向杆961。所述径向杆961包括多个切削齿965安装所在的近端表面963。大多数切削齿965位于由板叠层939的外径所限定的边界外面。

如图52和54所示，钻削流体配件967和盲液压配件969被安装在板叠层939的近端表面处。当回扩器925连接至钻柱24的远端时，所述盲液压配件969提供存储和管理液压管线的端部的位置。所述液压管线可以用于在钻头30安装至钻柱24的远端时将液压提供至钻头30的操纵布置。然而，图50-55的回扩器实施例925不使用用于操纵或其它功能的液压。因此，液压管线的端部仅仅存储在用于管线的管理和保护的盲液压配件969处。

钻削流体管线(例如水管线)可以连接至用于将钻削流体提供至切削器931的钻削流体配件967。在某些实施例中，钻削流体管线和液压管线可以沿着钻柱24穿过侧开口的通路段130布线，并可以被穿过由近端端板937所限定的侧开口狭槽971引导到外壳941中的开口区域949中。当回扩器925连接至钻柱24的远端时，侧开口狭槽971与侧开口通路段130共轴对准。一旦处于外壳941的内部，液压管线和钻削流体管线可以穿过开口区域949被引导至配件967、969。穿过外壳941的侧轴线窗口973(见图50)允许操作者手动接近配件967、969。

钻削流体配件967与通过板叠层939延伸至水转环975(见图52和54)的钻削流体流动路径流体连通。所述水转环975提供在由板叠层939所限定的钻削流体路径与被限定成穿过回扩器925的径向杆961的多个钻削流体通路之间的流体连通。钻削流体通路将钻削流体传送至由径向杆961限定的多个排放口979。排放口971可以设置在径向杆961的远端侧和近端侧处以及在径向杆961的近端侧和远端侧之间延伸的径向杆961的侧部处。

回扩器925的近端组件935还限定真空通路延伸部976和空气通路延伸部978(见图50和55)。真空通路延伸部976和空气通路延伸部978从回扩器925的近端929穿过近端组件935延伸至切削器931的近端侧。当回扩器925连接至管柱24的远端时，真空通路延伸部976与最远端的管段22的第一内通路段170对准，空气通路延伸部978与最远端的管段22的第二内通路段172对准。以这种方式，真空通路延伸部976形成真空通路47的最后支脚，空气通路延伸部978形成空气通路43的最后支脚。在回扩器925的使用中，由切削器931产生的土石可以在从空气通路延伸部978所提供的空气的帮助下以及在从切削器931的排放口979所提供的流体的帮助下被从所述钻孔穿过真空通路延伸部976抽吸。

参照图52，回扩器925还包括连接至驱动杆951的远端987的远端组件985。所述远端组件985包括通过螺纹联接连接至驱动杆951的远端987的中心轴989。远端套990安装在中心轴989之上。轴向轴承组991安装在中心轴989与远端套990之间以使得远端套990相对于中心轴989自由旋转。远端套990配置成连接至在所述回扩器925后面的穿过钻孔拉动的所需要的产品(例如通过紧固件999)。因为远端套990相对于中心轴989自由旋转，所以连接至远端套990的产品在回扩过程中不旋转。替代地，切削器931、中心轴989和驱动杆951在回扩过程中都相对于远端套990以及连接于其上的产品旋转。

如上所述，真空挡板933安装在切削器931的远端侧附近。如图52所示，真空挡板933通过紧固件(例如销)993连接至远端套990。因此，真空挡板933被相对于远端套990可旋转固定，以使得切削器931在回扩操作过程中相对于真空挡板933旋转。真空挡板933的外径总体上对应于所回扩的钻孔的外径。真空挡板933用于在恰好相对于切削器931的远端位置处阻挡所述被回扩的孔。这样，真空挡板933防止土石进入回扩器925后面的被拉入的产品中，且也防止过量的空气被从所述产品的内侧抽吸到真空通路延伸部981中。通过在恰好相对于切削器931的远端位置处封闭所述被回扩的钻孔，增强了有效地通过真空通路延伸部981抽吸土石的能力。切削器931的远端侧配置成刮擦真空挡板933的近侧表面，以防止材料聚集于其上。

从上文的详细描述可知，可以明白，在不背离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明公开内容中的装置进行修改和改变。

Claims (93)

1.一种隧道挖掘设备，包括：

钻头，所述钻头包括主体和以可旋转的方式安装在所述主体内的驱动杆，所述主体从近端延伸至远端，且所述主体限定了从所述驱动杆偏移的真空通路，所述驱动杆从所述近端穿过所述主体延伸至所述远端，所述驱动杆限定纵向轴线；

轴向轴承结构，用于在所述钻头的所述主体与所述驱动杆之间传递轴向负载，所述轴向轴承结构从所述钻头的所述主体的远端朝向近端偏移至少12英寸的第一间距，所述第一间距沿着所述驱动杆的纵向轴线被测量；和

第一径向轴承结构，用于在所述钻头的主体与驱动杆之间传递径向负载，所述第一径向轴承结构定位于所述轴向轴承结构与所述钻头的主体的远端之间，且从所述轴向轴承结构向远端偏移第二间距，所述第二间距沿着所述驱动杆的纵向轴线测得。

2.如权利要求1所述的隧道挖掘设备，其中所述第一间距为至少18英寸，所述第二间距为至少12英寸。

3.如权利要求1所述的隧道挖掘设备，其中所述主体包括外罩，且其中所述轴向轴承结构包括安装在锚定至所述外罩的衬套内的轴向轴承组。

4.如权利要求3所述的隧道挖掘设备，其中所述衬套由多个强化板锚定至所述外罩。

5.如权利要求1所述的隧道挖掘设备，其中，所述主体包括位于所述主体的远端处的总体上呈盘形的模块的叠层，其中所述第一径向轴承结构包括安装在所述盘形的模块的叠层内的轴衬，其中所述轴向轴承结构包括从所述总体上呈盘形的模块的叠层朝近端偏移的轴向轴承组，且其中所述总体上呈盘形的模块的叠层限定所述真空通路的至少一部分。

6.如权利要求5所述的隧道挖掘设备，其中所述钻头包括安装于所述总体上呈盘形的模块的叠层之上的操纵壳。

7.如权利要求6所述的隧道挖掘设备，其中至少一个所述总体上呈盘形的模块限定多个活塞缸，其中用于将所述操纵壳相对于所述总体上呈盘形的模块的叠层移动的活塞位于所述活塞缸内，且其中至少一个所述盘形的模块限定第一流体通路，所述第一流体通路与所述活塞缸流体连通，用于将流体提供至所述活塞缸以驱动所述活塞缸中的活塞。

8.如权利要求7所述的隧道挖掘设备，其中至少一个所述盘形的模块限定第二流体通路，所述第二流体通路用于将钻削流体引导至所述总体上呈盘形的模块与所述操纵壳之间的区域中。

9.如权利要求1所述的隧道挖掘设备，还包括第二径向轴承结构，所述第二径向轴承结构用于在所述钻头的所述主体与所述驱动杆之间传递径向负载，所述第二径向轴承结构定位在所述钻头的主体的所述近端附近。

10.如权利要求9所述的隧道挖掘设备，其中，所述钻头的所述主体包括位于所述主体的近端处的端板，且其中所述第二径向轴承结构被安装在固定至所述端板的轴环内。

11.如权利要求10所述的隧道挖掘设备，还包括从所述端板朝近端向外伸出的销。

12.如权利要求10所述的隧道挖掘设备，其中，所述端板限定用于形成所述真空通路的一部分的板开口，且其中所述钻头包括用于将所述真空通路中的流过渡到所述板开口的斜坡。

13.如权利要求1所述的隧道挖掘设备，其中，所述驱动杆包括位于所述主体的远端处的第一扭矩传递界面和位于所述主体的近端处的第二扭矩传递界面，其中切削单元能够连接至所述第一扭矩传递界面，管段能够连接至所述第二扭矩传递界面。

14.一种隧道挖掘设备，包括：

钻头，所述钻头包括主体和以可旋转的方式安装在所述主体内的驱动杆，所述主体从近端延伸至远端，且所述主体限定了从驱动杆偏移的真空通路，所述驱动杆从所述近端穿过所述主体延伸至所述远端；

所述主体包括位于所述主体的远端处的总体上呈盘形的模块的叠层，所述总体上呈盘形的模块的叠层限定所述真空通路的至少一部分；

安装于所述总体上呈盘形的模块的叠层之上的操纵壳；

第一径向轴承结构，用于在所述钻头的主体与驱动杆之间传递径向负载，所述第一径向轴承结构安装于所述总体上呈盘形的模块的叠层内；

第二径向轴承结构，用于在所述钻头的主体与驱动杆之间传递径向负载，所述第二径向轴承结构位于所述钻头的主体的近端附近；

轴向轴承结构，用于在所述钻头的所述主体与所述驱动杆之间传递轴向负载，所述轴向轴承结构从所述总体上呈盘形的模块的叠层朝向近端偏移，并位于所述第一径向轴承结构与第二径向轴承结构之间。

15.如权利要求14所述的隧道挖掘设备，其中所述主体包括外罩，且其中所述轴向轴承结构包括安装在锚定至所述外罩的衬套内的轴向轴承组。

16.如权利要求15所述的隧道挖掘设备，其中所述衬套由多个强化板锚定至所述外罩。

17.如权利要求14所述的隧道挖掘设备，其中所述钻头的主体包括位于所述主体的近端处的端板，且其中所述第二径向轴承结构安装在固定至所述端板的轴环内。

18.如权利要求17所述的隧道挖掘设备，其中所述端板限定用于形成所述真空通路的一部分的板开口，且其中所述钻头包括用于将所述真空通路中的流过渡到所述板开口的斜坡。

19.如权利要求14所述的隧道挖掘设备，其中至少一个所述总体上呈盘形的模块限定多个活塞缸，其中用于将所述操纵壳相对于所述总体上呈盘形的模块的叠层移动的活塞位于所述活塞缸内，且其中至少一个所述盘形的模块限定第一流体通路，所述第一流体通路与所述活塞缸流体连通，用于将流体提供至所述活塞缸以驱动所述活塞缸内的活塞。

20.一种隧道挖掘设备，包括：

钻头，所述钻头包括主体和能够相对于所述主体移动的操纵构件，所述钻头还包括第一位置指示器，所述第一位置指示器响应于所述钻头的主体与所述钻头的操纵构件之间的相对运动而移动，所述位置指示器位于所述隧道挖掘设备的照相机的视场内。

21.一种隧道挖掘设备，包括：

钻头，所述钻头包括主体和位于所述主体周围的操纵壳，所述钻头还包括以可旋转的方式安装在所述主体中的驱动杆，所述驱动杆限定中心纵向轴线；

所述钻头的所述主体限定多个活塞缸，所述多个活塞缸总体上位于从所述驱动杆的所述中心纵向轴线沿着活塞缸的轴线的径向向外的位置处；

所述钻头还包括安装在每个活塞缸中的活塞，用于变更所述钻头的所述主体与操纵壳之间的相对位置；

所述操纵壳包括所述活塞接合所述操纵壳所在的平坦化区域，所述平坦化区域沿着滑移方向被平坦化，当所述活塞在所述活塞缸中伸展和回缩时沿着所述滑移方向生成在所述活塞和操纵壳之间的相对滑动，所述滑移方向沿着垂直于所述驱动杆的中心纵向轴线的平面对准，所述滑移方向也总体上垂直于所述活塞缸的轴线，其中所述平坦化区域由安装在由所述操纵壳的主体所限定的开口内的插入件所提供。

22.如权利要求21所述的隧道挖掘设备，其中所述平坦化区域沿着所述滑移方向总体上是平坦的。

23.一种隧道挖掘设备，包括：

钻头，所述钻头包括主体和位于所述主体周围的操纵壳，所述钻头还包括以可旋转的方式安装在所述主体中的驱动杆，所述驱动杆限定中心纵向轴线；

所述钻头的所述主体限定多个活塞缸，所述多个活塞缸总体上位于从所述驱动杆的所述中心纵向轴线沿着活塞缸的轴线的径向向外的位置处；

所述钻头还包括安装在每个活塞缸中的活塞，用于变更所述钻头的所述主体与操纵壳之间的相对位置；

所述钻头还包括通过连接装置连接至所述驱动杆的切削单元，所述连接装置允许所述切削单元围绕所述中心纵向轴线沿顺时针方向旋转，并允许所述切削单元围绕所述中心纵向轴线沿逆时针方向旋转；和

双向泵，位于所述钻头内并由驱动杆供给动力，其中所述双向泵在所述驱动杆沿着顺时针方向旋转时泵送用于控制活塞移动的液压流体，且其中所述双向泵还在所述驱动杆沿着逆时针方向旋转时泵送用于控制活塞移动的液压流体。

24.一种用于隧道挖掘的方法，包括以下步骤：

借助于隧道挖掘设备在地层中形成钻孔，所述隧道挖掘设备包括连接至一串管段的远端的切削单元，所述一串管段限定了真空通路；

通过所述真空通路从所述钻孔去除切屑；

监测与真空操作相关的操作特性，所述操作特性能够提供在所述真空通路中的阻塞预报条件的指示；以及

在所述操作特性指示存在阻塞预报条件时执行阻塞防止动作，用于防止所述真空通路的完全阻塞。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述操作特性由电子控制器自动监测，且其中所述阻塞防止动作由所述电子控制器自动执行。

26.如权利要求24所述的方法，其中所述隧道挖掘设备包括钻挖设备。

27.如权利要求26所述的方法，其中所述阻塞防止动作包括减小施加于所述一串管段的推力。

28.如权利要求26所述的方法，其中所述阻塞防止动作包括增加提供至所述切削单元的钻削流体。

29.如权利要求26所述的方法，其中所述阻塞防止动作包括增加所述切削单元的旋转切削速度。

30.如权利要求24所述的方法，其中所述隧道挖掘设备包括回扩设备。

31.如权利要求30所述的方法，其中所述阻塞防止动作包括减小施加于所述一串管段的回拉。

32.如权利要求30所述的方法，其中所述阻塞防止动作包括增加提供至所述切削单元的钻削流体。

33.如权利要求30所述的方法，其中所述阻塞防止动作包括增加所述切削单元的旋转切削速度。

34.如权利要求24所述的方法，其中，在所述真空通路中的真空压强被感测并用作所述操作特性。

35.如权利要求34所述的方法，其中，在所述真空通路中的真空压强在所述钻孔的外面且在所述一串管段与真空入口之间的位置处被感测。

36.如权利要求35所述的方法，其中，在所述真空通路中的真空压强还在所述钻孔内部的位置处被感测。

37.如权利要求24所述的方法，其中在所述管段中的气流被感测并被用作所述操作特性。

38.一种隧道挖掘设备，包括：

管柱，包括远端和近端，所述管柱包括首尾相连的多个管段，所述管柱还包括连接至最远端的一个管段的切削头，所述切削头包括切削单元；

所述管柱限定从所述管柱的近端穿过所述管柱延伸至所述管柱的远端的真空通路；

与所述真空通路流体连通的真空源；

阻塞传感器，用于感测用于指示阻塞预报条件是否存在于所述真空通路中的操作特性。

39.如权利要求38所述的隧道挖掘设备，其中所述阻塞传感器包括感测所述真空通路中的真空压强的压强传感器。

40.如权利要求39所述的隧道挖掘设备，其中所述压强传感器感测在所述管柱与真空源之间的位置处的真空通路中的真空压强。

41.如权利要求39所述的隧道挖掘设备，其中所述压强传感器感测在所述管柱中的位置处的真空通路中的真空压强。

42.如权利要求38所述的隧道挖掘设备，其中所述阻塞传感器包括感测提供至所述真空通路的气流的气流传感器。

43.如权利要求38所述的隧道挖掘设备，其中所述钻柱限定了从所述管柱的近端延伸至所述管柱的远端的空气通路，且其中所述阻塞传感器包括用于感测所述空气通路中的气流的气流传感器。

44.一种用于隧道挖掘的方法，包括以下步骤：

借助于隧道挖掘设备在地层中形成钻孔，所述隧道挖掘设备包括连接至一串管段的远端的切削单元，所述一串管段限定了真空通路；

通过将切屑朝近端穿过所述真空通路抽吸来从所述钻孔去除切屑；和

迫使空气朝远端穿过所述钻孔以辅助穿过所述真空通路朝近端移动所述切屑。

45.如权利要求44所述的方法，其中通过迫使所述空气朝远端穿过由所述一串管段所限定的空气通路来迫使所述空气朝远端穿过所述钻孔。

46.如权利要求44所述的方法，其中所述隧道挖掘设备包括钻挖设备。

47.如权利要求44所述的方法，其中所述隧道挖掘设备包括回扩设备。

48.一种隧道挖掘设备，包括：

管柱，包括远端和近端，所述管柱包括首尾相连的多个管段，所述管柱还包括连接至最远端的一个管段的切削头，所述切削头包括切削单元；

所述管柱限定从所述管柱的近端穿过所述管柱延伸至所述管柱的远端的真空通路；

所述管柱限定从所述管柱的近端延伸至所述管柱的远端的空气通路；

用于迫使空气沿着所述空气通路流动的装置；和

与所述真空通路流体连通的真空源，其中用于迫使空气沿着所述空气通路流动的装置的操作与所述真空源的操作是相互配合的。

49.一种用于隧道挖掘设备的切削部件，所述切削部件包括：

切削单元主体，具有前切削侧和后侧，所述切削单元主体包括毂部分，所述毂部分限定用于提供扭矩传递界面的插座，所述插座在前后方向上穿过所述毂部分延伸并至少在所述切削单元主体的后侧处具有开口端，所述切削单元主体限定所述切削单元主体在切削过程中沿着第一旋转方向旋转所围绕的轴线，所述轴线在前后方向上穿过所述插座的中心区域延伸，所述切削单元主体还包括连接至所述毂部分的多个切削臂，所述切削臂总体上从所述轴线沿径向向外伸出，至少所述多个切削臂中的第一切削臂具有位于所述切削单元主体的后侧处的泥浆流引导结构，所述泥浆流引导结构包括第一表面，所述第一表面倾斜以至少部分地面朝向后的方向，且至少部分地面朝所述第一旋转方向。

50.如权利要求49所示的切削部件，其中所述泥浆流引导结构包括相对于所述第一表面位于径向向内位置上的第二表面，所述第二表面倾斜以至少部分地面朝向后的方向，至少部分地面朝所述第一旋转方向且至少部分地位于从所述轴线沿径向向外的位置。

51.如权利要求50所述的切削部件，其中所述第二表面具有凹曲率。

52.如权利要求49所述的切削部件，其中所述第一切削臂限定在所述第一切削臂的外端处的后凹口，且其中所述第一表面直接位于所述凹口的前面。

53.如权利要求49所述的切削部件，其中所述切削臂包括前导侧和后尾侧，所述前导侧面朝所述第一旋转方向，所述后尾侧背朝所述第一旋转方向，其中切削器安装件连接至所述切削臂的所述后尾侧，其中切削钻头能够以可去除的方式安装在所述切削器安装件上，其中所述切削器安装件位于所述切削臂的径向最外端附近，并从所述切削臂的径向最外端沿径向向内插入，且其中当所述切削钻头安装在所述切削器安装件内，所述切削钻头限定位于所述切削臂的径向最外端外部的切削直径。

54.如权利要求49所述的切削部件，其中所述第一切削臂包括外端表面，所述外端表面被倾斜以从所述轴线部分地面朝沿径向向外的方向并部分地沿着向后的方向。

55.如权利要求49所述的切削部件，其中所述切削臂具有切削元件安装在其上的前表面，其中所述前表面沿着总体上垂直于所述轴线的平面对准。

56.如权利要求49所述的切削部件，其中所述切削臂具有切削元件安装在其上的前表面，其中所述前表面在所述前侧总体上从所述轴线沿径向向外延伸时向后倾斜。

57.如权利要求49所述的切削部件，其中擦除器杆被连接至所述切削单元主体的后侧。

58.如权利要求49所述的切削部件，其中所述第一切削臂包括面朝向后的方向的第二表面和第三表面，所述第二表面相对于所述第三表面向前偏移，所述第二表面相对于所述第三表面沿径向向外偏移，所述切削臂还包括偏移表面，所述偏移表面在所述第二表面和所述第三表面之间延伸和总体上面朝从所述轴线沿径向向外的方向，所述第二表面和所述偏移表面共同操作以限定位于所述第一表面后面的凹口。

59.如权利要求58所述的切削部件，还包括连接至所述第三表面的擦除器杆。

60.如权利要求59所述的切削部件，其中所述擦除器杆具有从所述轴线总体上沿径向向外延伸的长度。

61.如权利要求58所述的切削部件，其中所述第二表面和第三表面总体上相互平行，并沿着总体上垂直于所述轴线的平面对准。

62.一种用于隧道挖掘设备的切削部件，所述切削部件包括：

切削单元主体，具有前切削侧和后侧，所述切削单元主体包括毂部分，所述毂部分限定用于提供扭矩传递界面的插座，所述插座在前后方向上穿过所述毂部分延伸并至少在所述切削单元主体的后侧处具有开口端，所述切削单元主体限定所述切削单元主体在切削过程中沿着第一旋转方向旋转所围绕的轴线，所述轴线在前后方向上穿过所述插座的中心区域延伸，所述切削单元主体还包括连接至所述毂部分的多个切削臂，所述切削臂总体上从所述轴线沿径向向外伸出，所述切削臂具有第一后表面和第二后表面，所述切削臂还包括偏移表面，所述偏移表面在所述第一后表面和第二后表面之间延伸并至少部分地面朝从所述轴线沿径向向外的方向，所述第一表面相对于所述第二表面沿径向向外偏移，所述第一表面相对于所述第二表面向前偏移，且所述第一表面和所述偏移表面共同操作以至少部分地限定位于所述切削臂的外端附近的后凹口。

63.如权利要求62所述的切削部件，还包括连接至所述第二表面的擦除器杆。

64.如权利要求63所述的切削部件，其中所述擦除器杆具有总体上从所述轴线沿径向向外延伸的长度。

65.如权利要求62所述的切削部件，其中所述第一表面和第二表面总体上相互平行，并沿着总体上与所述轴线垂直的平面对准。

66.一种用于隧道挖掘设备的切削部件，所述切削部件包括：

切削单元主体，具有前切削侧和后侧，所述切削单元主体包括毂部分，所述毂部分限定用于提供扭矩传递界面的插座，所述插座在前后方向上穿过所述毂部分延伸并至少在所述切削单元主体的后侧处具有开口端，所述切削单元主体限定所述切削单元主体在切削过程中沿着第一旋转方向旋转所围绕的轴线，所述轴线在前后方向上穿过所述插座的中心区域延伸，所述切削单元主体还包括连接至所述毂部分的多个切削臂，所述切削臂总体上从所述轴线沿径向向外伸出；

保持结构，所述保持结构安装在所述切削单元主体的前切削侧处，所述保持结构包括保持盖，所述保持盖覆盖所述毂部分的至少一部分，所述保持结构还包括第一紧固件，所述第一紧固件与所述轴线对准并从所述盖向后伸出且伸入到所述插座中，所述保持盖包括位于关于所述第一紧固件沿径向向外的位置处的至少一个紧固件容纳装置；和

第二紧固件，所述第二紧固件配合在所述紧固件容纳装置内并连接至切削单元主体以防止所述保持盖围绕所述轴线相对于所述切削单元主体旋转。

67.如权利要求66所述的切削部件，其中所述第一紧固件形成有螺纹。

68.如权利要求66所述的切削部件，其中所述第二紧固件形成有螺纹，并螺纹联接在形成有内螺纹的开口内，所述形成有内螺纹的开口限定成穿过所述切削单元主体的前切削侧。

69.如权利要求66所述的切削部件，其中所述紧固件容纳装置包括由所述保持盖所限定的外周凹口。

70.如权利要求69所述的切削部件，其中所述保持盖限定用于容纳所述第二紧固件的多个外周凹口，所述多个外周凹口围绕所述保持盖的圆周间隔开。

71.一种隧道挖掘设备，包括：

钻头，所述钻头包括钻头主体和位于所述钻头主体周围的操纵壳，所述钻头还包括以可旋转的方式安装在所述钻头主体中的驱动杆；

壳驱动器，用于生成在所述钻头主体和所述操纵壳之间的总体上径向的相对运动；

所述钻头还包括切削单元，所述切削单元具有切削单元主体，所述切削单元主体包括毂和从所述毂总体上沿径向向外伸出的多个臂，所述切削单元主体包括前切削侧和后侧，所述前切削侧背对所述钻头主体，所述后侧面向所述钻头主体，所述臂具有外后凹口，所述外后凹口允许切削单元的至少一部分在操纵壳的前端内向后凹陷而不使所述切削单元与所述操纵壳与钻头主体之间的总体上径向的相对运动干扰。

72.一种回扩器，包括配置用于连接至产品的远端和配置用于连接至钻柱的远端的近端，所述回扩器包括：

回扩切削器，所述回扩切削器具有面朝所述回扩器的近端的切削侧；

近端组件，所述近端组件在所述回扩器的近端与回扩切削器之间延伸，所述近端组件限定真空通路，用于去除由回扩切削器切削掉的材料；

驱动杆，用于将扭矩传递至回扩切削器，用于旋转所述回扩切削器，所述驱动杆以可旋转的方式支撑在所述近端组件内，以使得所述驱动杆和所述回扩切削器能够相对于所述近端组件旋转；和

远端组件，所述远端组件在所述回扩切削器与所述回扩器的远端之间延伸，所述远端组件包括相对于所述回扩切削器位于远端的真空挡板，所述回扩切削器和驱动杆能够相对于所述真空挡板转动。

73.如权利要求72所述的回扩器，其中所述近端组件限定用于将气流引导至所述回扩切削器的空气通路。

74.如权利要求72所述的回扩器，其中所述回扩切削器限定回扩切削直径，且其中所述真空挡板具有总体上等于所述回扩切削直径的外径。

75.如权利要求72所述的回扩器，其中所述回扩切削器的远端侧配置成从所述真空挡板的近端表面刮去材料。

76.如权利要求72所述的回扩器，其中所述回扩切削器包括多个切削杆，所述多个切削杆总体上从由所述驱动杆所限定的中心轴线沿径向向外伸出。

77.如权利要求76所述的回扩器，其中所述切削杆包括切削齿安装所在的近端表面，且其中大多数切削齿位于由所述近端组件所限定的外边界的外部。

78.如权利要求72所述的回扩器，其中所述近端组件包括位于所述回扩器的近端处的端板、位于所述回扩切削器附近的板叠层以及从所述端板延伸至所述板叠层的外壳。

79.如权利要求78所述的回扩器，其中用于支撑所述驱动杆的径向轴承结构位于所述板叠层内，用于支撑所述驱动杆的轴向轴承结构位于所述端板和所述板叠层之间。

80.如权利要求79所述的回扩器，其中所述轴向轴承结构安装在轴承套内，且其中在所述轴承套与所述外壳之间限定开口区域。

81.如权利要求80所述的回扩器，其中所述外壳限定用于接近所述开口区域的侧开口。

82.如权利要求80所述的回扩器，其中钻削流体配件设置在所述板叠层的近端，且其中所述板叠层限定与所述钻削流体配件流体连通的至少一个钻削流体通路以及由所述回扩切削器所限定的钻削流体排放口。

83.如权利要求80所述的回扩器，其中在所述板叠层的近端处设置有盲配件。

84.如权利要求72所述的回扩器，其中所述远端组件包括连接至所述驱动杆的远端的中心轴、安装在所述中心轴之上的远端套以及位于所述远端套与所述中心轴之间的轴承，用于允许所述中心轴相对于所述远端套旋转。

85.如权利要求84所述的回扩器，其中所述轴承包括轴向轴承组。

86.如权利要求84所述的回扩器，其中所述真空挡板由连接装置固定与所述远端套，所述连接装置将所述真空挡板以可旋转的方式固定至所述远端套。

87.一种回扩器，包括配置用于连接至产品的远端和配置用于连接至钻柱的远端的近端，所述回扩器包括：

回扩切削器，所述回扩切削器具有总体上从所述回扩器的中心轴线沿径向向外伸出的多个切削杆，所述切削杆具有面朝所述回扩器的近端的近端切削侧；

近端组件，所述近端组件在所述回扩器的近端与回扩切削器之间延伸，所述近端组件限定真空通路，用于去除由回扩切削器切削掉的材料，所述近端组件包括位于所述回扩器的近端处的端板、位于所述回扩切削器附近的板叠层以及从所述端板延伸至所述板叠层的外壳，所述板叠层限定所述真空通路的至少一部分；

驱动杆，用于将扭矩传递至回扩切削器，用于旋转所述回扩切削器，所述驱动杆以可旋转的方式支撑在所述近端组件内，以使得所述驱动杆和所述回扩切削器能够相对于所述近端组件旋转；和

远端组件，所述远端组件在所述回扩切削器与所述回扩器的远端之间延伸，所述远端组件包括连接至所述驱动杆的远端的中心轴、安装于所述中心轴之上的远端套以及位于所述远端套与所述中心轴之间的远端组件轴承，用于允许所述中心轴相对于所述远端套旋转，所述远端组件还包括连接至所述远端套并相对于回扩切削器位于远端位置处的真空挡板，所述回扩切削器、中心轴和驱动杆能够相对于所述真空挡板和远端套转动。

88.如权利要求87所述的回扩器，其中用于支撑所述驱动杆的径向轴承结构位于所述板叠层内，用于支撑所述驱动杆的轴向轴承结构位于所述端板和所述板叠层之间。

89.如权利要求88所述的回扩器，其中所述轴向轴承结构安装在轴承套内，且其中在所述轴承套与所述外壳之间限定开口区域。

90.如权利要求88所述的回扩器，其中所述远端组件轴承包括轴向轴承组。

91.一种回扩方法，包括以下步骤：

借助于回扩切削器沿着从远端至近端的方向对钻孔进行回扩；

当所述钻孔被回扩时从所述钻孔向近端方向真空抽吸回扩切屑；

借助于相对于所述回扩切削器位于远端位置的真空挡板对真空进行阻挡；和

在所述回扩过程中相对于所述真空挡板旋转所述回扩切削器。

92.如权利要求91所述的方法，还包括朝向近端将产品拉入到所述回扩切削器后面的钻孔中。

93.如权利要求91所述的方法，还包括在所述回扩过程中借助于所述回扩切削器从真空阻挡表面的近端表面刮去材料。

Images