CN206053959U - 隧道掘进机的刀具监测系统及相应的隧道掘进机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隧道掘进机的刀具监测系统及相应的隧道掘进机，该刀具监测系统包括：传感器单元，其设置在隧道掘进机的各个刀具更换装置内，并靠近刀具更换装置中的刀具而设置，以探测刀具的状态；监测单元，其设置在各个刀具更换装置外侧，与传感器单元连接，接收传感器单元的监测数据，并对外无线发送；接收器，其接收各个监测单元无线发送的监测数据，并传输到控制室中进行处理和显示。本实用新型对所有刀具进行在线监测，损坏或阻塞的刀具能够被实时地可靠探测，从而将用于刀具检测的停机时间减到最小，使得整个挖掘进程更加有效，避免了对相邻刀具或刀盘钢结构的连带损坏。

Description

隧道掘进机的刀具监测系统及相应的隧道掘进机

技术领域

本实用新型涉及隧道掘进技术领域，具体涉及一种隧道掘进机的刀具监测系统及相应的隧道掘进机。

背景技术

隧道掘进机的刀盘(Cutting wheels)上配备有多个刀具(Cutting tools)，例如盘形滚刀(Disc cutter)，以便进行高效的掘进。盘形滚刀旋转监测系统(DCRM-FSP)被发展为用于探测隧道掘进机上损坏或阻塞的盘形滚刀，这种隧道掘进机带有可接近的刀盘，以进行刀具更换。

图1是现有的一种液压磨损监测系统工作示意图，隧道掘进机盾体(Shield)的前端为刀盘(Cutting wheels)，刀盘整体旋转并沿掘进方向DOD掘进。刀盘上设有若干个刀具更换装置，刀具例如盘形滚刀A设置于各个刀具更换装置的前端，以便于在损坏或阻塞的情况下在刀具更换装置中进行更换。带有可接近的刀盘的这类液压磨损监测系统允许通过在盘形滚刀A正后方或正前方安装的螺栓B的连带磨损而间接探测磨损的盘形滚刀A。在螺栓背侧上配有盲孔，且螺栓通过液压管C连接到压力缓冲箱D。一旦明显地超过盘形滚刀的关键磨损极限，那么监测系统的螺栓B也磨损到最大值。在最大值，在螺栓B的盲孔的底部会出现泄露。因此，磨损的螺栓B及相应磨损的盘形滚刀A通过相连的液压系统C的压力损失而被探测。在缓冲箱D中的压力损失由传感器E电监测。在旋转的刀盘和静止的盾体之间的电源供应和传感器数据传输由旋转联接件F实现，旋转联接件F电缆连接到控制室中的PLC(可编程逻辑控制器)G和视频终端H。

现有的液压磨损监测系统存在着以下缺陷：

1、对阻塞或损坏的盘形滚刀的探测时间存在延迟；

2、在延时探测时，盘形滚刀已不可挽回地发生了损坏；

3、相邻的盘形滚刀在延时探测时也可能已经损坏。

实用新型内容

本实用新型的特征和优点在下文的描述中进行具体陈述，或者可通过下文的描述而变得明显。

为克服现有技术的问题，本实用新型提供一种隧道掘进机的刀具监测系统及相应的隧道掘进机，对所有刀具进行在线监测，损坏或阻塞的刀具能够被实时地可靠探测，从而将用于刀具检测的停机时间减到最小，使得整个挖掘进程更加有效，避免了对相邻刀具或刀盘钢结构的连带损坏。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供一种隧道掘进机的刀具监测系统，包括：

传感器单元，其设置在隧道掘进机的各个刀具更换装置内，并靠近刀具更换装置中的刀具而设置，以探测刀具的状态；

监测单元，其设置在各个刀具更换装置外侧，与传感器单元连接，接收传感器单元的监测数据，并对外无线发送；

接收器，其接收各个监测单元无线发送的监测数据，并传输到控制室中进行处理和显示。

根据本实用新型的一个实施例，刀具配备有盲孔形式的脉冲发生器，各个盲孔间隔开地嵌入磁铁，传感器单元通过探测变化的磁场感测刀具的旋转。

根据本实用新型的一个实施例，刀具为盘形滚刀。

根据本实用新型的一个实施例，监测单元通过电缆与传感器单元连接，并通过无线传输将监测数据传送给接收器。优选地，在传感器单元和刀具更换装置后侧壳盖上的开口之间设置电缆保护管，以保护其中的电缆。优选地，刀具更换装置后侧壳盖上的开口结合有压力密封的连接适配器，以穿过电缆，连接传感器单元和监测单元。

根据本实用新型的一个实施例，传感器单元通过安装支架进行固定，安装支架靠近刀具装配，并配有磨损垫，以保护传感器单元的前端。

根据本实用新型的一个实施例，监测单元由可充电的电池供电，可充电的电池通过后端充电站进行充电。

根据本实用新型的一个实施例，接收器通过数据线将监测数据传输到控制室中的处理器，由处理器对数据进行处理并进行实时显示。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种隧道掘进机，包括位于隧道掘进机前端的刀盘，刀盘的前段布置有多个带有刀具的刀具更换装置，还包括上述任一技术方案中所述的刀具监测系统。

本实用新型将用于刀具检测的停机时间减到最小。通过对损坏或阻塞的刀具进行定位，例如对刀具的旋转进行监测，从而可以实现对刀盘的维护周期进行优化。这使得整个挖掘进程更加有效，避免了对相邻刀具或刀盘钢结构的连带损坏。

利用本实用新型，实现了对所有刀具的在线监测，阻塞的刀具能够被实时地可靠探测。本实用新型还提供了稳健耐用的传感器安装结构，以及数据的无线传输可靠，使数据处理可视化，并可采用后台弹出式窗口等报警信号，实时探测刀具的状态，对损坏或阻塞的刀具进行定位。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：

图1为现有隧道掘进机中的一种液压磨损监测系统工作示意图；

图2为本实用新型实施例的隧道掘进机刀具监测系统的工作示意图；

图3为本实用新型实施例的刀具更换装置的外部布置结构示意图；

图4为本实用新型实施例的刀具更换装置的内部布置结构示意图。

具体实施方式

如图2和图3所示，本实用新型提供一种隧道掘进机，隧道掘进机的前段带有可接近的刀盘1和固定的盾体2，隧道掘进机还包括支持系统中的控制室3。隧道掘进机前端的刀盘1的前段布置有多个带有刀具的刀具更换装置4，刀具更换装置4通过特定的锁定系统6而安装在可接近的刀盘1的加压的前段。本实施例中的刀具采用盘形滚刀5，当然也可以采用其它的刀具。在挖掘过程中，刀盘1旋转，并将被推向加压的掘进面7。

本实用新型特别设计了刀具监测系统，这种刀具监测系统包括传感器单元8、监测单元11和接收器14。传感器单元8设置在隧道掘进机的各个刀具更换装置4内，并靠近刀具更换装置4中的刀具而设置，以探测刀具的状态。监测单元11设置在各个刀具更换装置4外侧，与传感器单元8连接，接收传感器单元8的监测数据，并对外无线发送。接收器14接收各个监测单元11无线发送的监测数据，并传输到控制室3中进行处理和显示。本实用新型对盘形滚刀旋转的实时监测使得能够立即探测到阻塞或损坏的盘形滚刀，实现了对所有刀具的在线监测。

为确保掘进面7处材料的适当的挖掘，盘形滚刀5的旋转被传感器单元8实时监测，传感器单元8靠近位于加压的刀具更换装置4内部的盘形滚刀5安装，传感器单元8电缆连接到大气安装的监测单元11，优选地，在传感器单元8和刀具更换装置4后侧壳盖9上的开口之间设置电缆保护管，以保护其中的电缆。刀具更换装置4后侧壳盖9上的开口结合有压力密封的连接适配器10，以穿过电缆，连接传感器单元8和监测单元11，以便进行电力供应和数据传输。

在本实施例中，刀具为盘形滚刀5，配备有盲孔形式的脉冲发生器，各个盲孔带或不带嵌入的磁铁，如果盘形滚刀5旋转，则传感器单元8的前端会探测变化的磁场，感测盘形滚刀5的旋转。当然，本实用新型的传感器可以是各种形式的传感器，用于监测刀具的状态，并不限于监控刀具的旋转，也可以用来监控刀具的其它损坏或阻塞状态。只要是适用的传感器均可用于此处的监控，本实用新型并不限定传感器的具体形式，也不限于监控刀具的旋转。凡利用本实用新型的原理在隧道掘进机中进行刀具状态监控，并进行数据传输的方式均涵盖于本专利的保护范围之内。

在本实施例中，监测单元11通过电缆与传感器单元8连接，并通过无线传输将监测数据传送给接收器14，实现了从旋转的刀盘的内部的监测单元11到固定的接收器14之间监测数据的无线传输。当然，监测单元11也可能通过无线方式与传感器单元8进行连接，以进行数据传输。各个监测单元11的数据汇总到后端的接收器14，接收器14位于刀盘1后端的固定位置，以便进一步将数据通过有线或无线方式传输到后方的控制室3。

如图4所示，用于探测盘形滚刀状态的传感器单元8靠近组装的盘形滚刀5，安装在加压的刀具更换装置4的内侧。优选地，传感器单元8通过安装支架进行固定，安装支架靠近刀具装配，并配有磨损垫，以保护传感器单元的前端。在传感器单元8和刀具更换装置4后侧的某些开口之间的电缆保护管，使得能够在可接近的刀盘内部的大气侧到掘进工作面的加压侧之间进行可靠的电缆连接，以进行电源供应和数据传输。

如图2和图3所示，监测单元11本身由可充电的电池12供电，且将监测到的数据通过无线通信13传输到固定安装的接收器14。而且，接收器14直接将监测到的数据通过数据线15传输到控制室中的工业计算机16。最后数据由可视化软件处理，并被实时显示在屏幕17上。这些可充电的电池12需要通过使用来自充电站19的替代电池18被交流充电。

本实用新型提供了稳健耐用的传感器安装结构，以及数据的无线可靠传输，使数据处理可视化，并可采用后台弹出式窗口等报警信号，实时探测刀具的状态，对损坏或阻塞的刀具进行定位。这样，将用于刀具检测的停机时间减到最小，并可以对刀盘的维护周期进行优化，使得整个挖掘进程更加有效，避免了对相邻刀具或刀盘钢结构的连带损坏。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于包括：

传感器单元，其设置在隧道掘进机的各个刀具更换装置内，并靠近刀具更换装置中的刀具而设置，以探测所述刀具的状态；

监测单元，其设置在各个所述刀具更换装置外侧，与所述传感器单元连接，接收所述传感器单元的监测数据，并对外无线发送；

接收器，其接收各个所述监测单元无线发送的监测数据，并传输到控制室中进行处理和显示。

2.根据权利要求1所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，所述刀具配备有盲孔形式的脉冲发生器，各个盲孔间隔开地嵌入磁铁，所述传感器单元通过探测变化的磁场感测所述刀具的旋转。

3.根据权利要求1所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，所述刀具为盘形滚刀。

4.根据权利要求1所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，所述监测单元通过电缆与所述传感器单元连接，并通过无线传输将监测数据传送给所述接收器。

5.根据权利要求4所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，在所述传感器单元和所述刀具更换装置后侧壳盖上的开口之间设置电缆保护管，以保护其中的电缆。

6.根据权利要求4所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，所述刀具更换装置后侧壳盖上的开口结合有压力密封的连接适配器，以穿过电缆，连接所述传感器单元和监测单元。

7.根据权利要求1所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，所述传感器单元通过安装支架进行固定，所述安装支架靠近所述刀具装配，并配有磨损垫，以保护所述传感器单元的前端。

8.根据权利要求1所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，所述监测单元由可充电的电池供电，所述可充电的电池通过后端充电站进行充电。

9.根据权利要求1所述的隧道掘进机的刀具监测系统，其特征在于，所述接收器通过数据线将所述监测数据传输到控制室中的处理器，由处理器对数据进行处理并进行实时显示。

10.一种隧道掘进机，包括位于隧道掘进机前端的刀盘，所述刀盘的前段布置有多个带有刀具的刀具更换装置，其特征在于还包括如权利要求1-9中任一项所述的刀具监测系统。