一種用於隧道盾構施工中的刀具磨損檢測裝置的製作方法

2023-05-18 03:16:31

專利名稱：一種用於隧道盾構施工中的刀具磨損檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種刀具磨損檢測裝置，特別是指一種用於隧道盾構施工中的刀具磨損檢測裝置，適用於盾構刀具的磨損檢測。
背景技術：
隨著我國現代化建設的加速，地鐵隧道、市政隧道、公路水電隧道逐漸增多，盾構以其在隧道施工中得天獨厚的優勢，得到了廣泛的應用。盾構刀具作為盾構掘進關鍵部件，直接決定了施工的效率、掘進的長度、掘進能力等，因此刀具的磨損檢測在盾構隧道施工中顯得尤為重要。國內外盾構廠家都在探索一種實用和智能的刀具磨損檢測裝置，通過了解日本三菱、德國海瑞克、美國羅賓斯、瀋陽重工等不同廠家的磨損檢測裝置，總結現有的刀具磨損 檢測方式有三種一種是電氣檢測，包括金屬探頭檢測、超聲波檢測等；一種是液壓檢測；還有一種是化學氣體檢測。電氣檢測一般通過一個設置在刀具內的傳感器檢測刀具磨損程度，例如金屬探頭傳感器初始接觸的是刀具金屬內殼，當探頭接觸的金屬磨掉以後，金屬探頭傳感器將反饋回去一個信號，通過這個信號可以知道刀具的磨損量。但是電氣磨損檢測存在兩個嚴重的缺陷，首先，在盾構機推進過程中，刀盤前面以及土倉的環境非常惡劣，電氣元件一般很難在這樣惡劣的環境下保證其工作的可靠性；其次，電氣線路通過中心迴轉非常麻煩，增加了中心迴轉的加工難度。傳統的液壓磨損檢測通過一條液壓管路設置一個壓力傳感器，然後根據壓力傳感器來推算刀具的磨損量，這種檢測方法由於電氣元件設置在盾體裡面，所以檢測結果簡單可靠，但是由於受中心迴轉的空間限制，通過的液壓管路數量非常有限，因而能夠測試的磨損量也非常有限，通常只有1-2個位置檢測，不能有效反應刀具的磨損情況。化學氣體檢測裝置通過在刀具空腔內壓縮一定量易於檢測的化學氣體來測量刀具磨損量，當刀具磨損到空腔時，大量化學氣體散發，一部分流通到螺旋機出土口，通過在螺旋機出土口附近設立的氣體檢測裝置間接檢測刀具的磨損量。這種化學氣體檢測方法的優點是設備簡單，操作容易。缺點是在實際應用中，氣體釋放時難以檢測並且很難確定釋放刀具的位置。通過以上分析可以看出，傳統磨損檢測由於受中心迴轉軸尺寸的限制，在刀盤上實現多點多位置檢測存在較大的困難。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，旨在解決現有的刀具磨損檢測方法由於受盾構機中心迴轉軸尺寸的限制，在刀盤上難以實現對多點多位置進行檢測的問題。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下[0010]一種用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，包括多個帶油腔檢測刀具、盾體液壓系統、以及連接所述檢測刀具油腔開口端與盾體液壓系統的液壓油輸出管路、液壓系統溢流迴路的液壓油管，該液壓油管上設有壓力傳感器，每個油腔開口端的油管上對應設有溢流閥；所述液壓油溢流迴路上設有電磁壓力閥，所述電磁壓力閥、壓力傳感裝置均連接自動控制系統。還包括報警裝置，與所述自動控制系統連接。所述檢測刀具為內部開有不同深度盲孔的刀具。所述液壓油輸出管路上設有壓力開關。所述的自動控制系統為PLC控制系統。與現有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果 本實用新型新型磨損檢測裝置通過一條液壓油管連接盾體液壓系統及多個檢測刀具的油腔開口端，並在油腔開口端處的油管上設有具有不同溢流壓力的、對應具有不同磨損量的檢測刀具的溢流閥，以控制該檢測刀具油腔內油壓，實現了通過中心迴轉軸一條液壓管路測量多個壓力值、進而推算出檢測刀具的不同磨損程度，檢測多個檢測刀具的磨損值；解決了傳統液壓檢測不能單條液壓迴路檢測多個壓力值的缺陷，也解決了電氣控制幹擾大、不可靠、增加了中心迴轉加工難度等問題；另外，本實用新型控制過程簡單可靠，磨損數據可以併入到盾構機原有的PLC控制系統。
以下結合附圖
對本實用新型做進一步詳細的說明。圖I是本實用新型實施例提供的一種刀具磨損檢測裝置的結構示意圖。圖2是本實用新型實施例提供的多個檢測刀具的連接示意圖。圖3是本實用新型實施例提供的檢測刀具的結構示意圖。圖4本實用新型實施例提供的雙液壓磨損檢測裝置的結構示意圖。圖5是本實用新型實施例提供的一種刀具磨損檢測裝置的檢測方法流程圖。附圖標記1 一檢測刀具、2 —溢流閥、3 —壓力傳感器、4 一電磁壓力閥、5 —液壓油箱、6 —液位檢測開關、7 —球閥、8 —濾芯、9 一壓力開關、10 —液壓油泵、11 一油腔。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。本實用新型磨損檢測裝置是通過檢測刀具的磨損量來確定刀具的磨損程度，為盾構順利推進提供有效的支持。參見圖I — 2所示，一種用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，包括多個帶油腔11的檢測刀具I、盾體液壓系統、以及連接所述檢測刀具I油腔開口端與盾體液壓系統的液壓油輸出管路、液壓系統溢流迴路的液壓油管A，該液壓油管上設有壓力傳感器3，每個油腔開口端的油管上對應設有控制該檢測刀具油腔內油壓、具有一定壓力值的溢流閥2 ;所述液壓油溢流迴路上設有電磁壓力閥4，所述電磁壓力閥4、壓力傳感裝置均連接自動控制系統。[0027]參見圖3，每個檢測刀具設置相應的磨損量b，該磨損量b通過檢測刀具頂端與內部油腔頂端的垂直距離來表徵，不同的距離表示不同的磨損量，其中不同的磨損量對應的相應的、不同的液壓油油壓，例如，設置檢測刀具磨損量b分別為3cm、6cm、10cm、15cm、20cm,其分別對應的液壓油油壓為13bar、ll bar、9bar、7bar、5bar。其中，所述盾體液壓系統包括液壓油箱5、液壓油泵10及給所述液壓油泵10提供動力的電機。具體的，本實用新型液壓油箱容量為50L，採用2. 2kff電機帶動液壓油泵，可以提供15bar以上的壓力。較優的，所述液壓油箱上設有液位檢測開關6。進一步的，所述液壓油輸出油路上設有檢測油液過濾的壓力開關9及過濾液壓油的濾芯8。其中，在所述的封閉液壓油管上設有球閥7。本實用新型檢測裝置還包括報警裝置，與所述自動控制系統連接。另外，本實用新型裝置中，在液壓油輸出管路上及液壓油溢流迴路上還設有防止液壓油回流的溢流閥，在液壓油箱與液壓油泵連接的油路上設有球閥等裝置。本實用新型所述的自動控制系統為PLC控制系統。該控制系統可以是獨立的控制系統，也可以併入到盾構機的PLC控制系統中。多把檢測刀具I設置在刀盤上，每把檢測刀具對應刀盤液壓迴路裡的一個溢流閥2，通過預設不同的溢流壓力來檢測系統壓力值的變化，從而得到掘進過程中的刀具的磨損程度。本實用新型通過在刀盤上設置多把磨損檢測刀具I，每把磨損檢測刀具對應刀盤液壓迴路裡的一個溢流閥2，通過預設不同的溢流壓力來檢測系統壓力值的變化，從而得到掘進過程中的刀具磨損程度。本實用新型通過在需要檢測刀具I內預設若干個具有一定壓力值的溢流閥2來控制刀具油腔內的油壓，在盾體液壓系統提供的油壓達到一定的壓力時，刀具內相應的溢流閥2開通，當系統油壓降低到一定壓力時，刀具內相應的溢流閥2截止。本實用新型液壓系統的油壓通過一個液壓油泵10和一個電磁壓力閥4控制，電磁壓力閥4的控制基於高精度的壓力傳感器3所測得的數據，壓力傳感器3精確度可達0. Olbar ;壓力傳感器3是系統建壓的唯一判斷來源，系統建壓通過一個電磁壓力閥4來控制溢流壓力，使系統壓力能報精確的保持為需要的壓力。本實用新型檢測裝置包括液壓控制系統和電氣控制系統，液壓控制系統通過溢流閥2控制刀具油腔內液壓油的壓力，電氣控制系統通過壓力傳感器3檢測系統油管內液壓油的壓力，然後通過電磁壓力閥4調節系統液壓油的壓力。本實用新型通過液壓系統和電氣系統的配合，實現了單液壓管路檢測多個壓力值，從而可以檢測多個磨損量。本新型磨損檢測裝置應用在盾構機上，其主要部分安裝在盾構機盾體上和刀盤部位，其中，液壓油管設在中心迴轉軸裡面，溢流閥設在刀盤內，檢測刀具設在刀盤上相應的位置。本實用新型通過在刀盤裡面設置具有不同溢流壓力的溢流閥對應具有不同磨損量的檢測刀具，根據刀具液壓迴路的溢流情況，可以測得多個壓力值，進而可以推算刀具的不同磨損程度；另外，通過在刀盤具有代表性的位置設置檢測不同高度的檢測刀具來確定刀盤上刀具的磨損情況。本實用新型刀具磨損檢測裝置、測量範圍範圍較廣,可以涵蓋3mm-20mm範圍5個等級的磨損度檢測；可以檢測3mm、6mm、10mm、15mm、20mm五個不同的磨損量，壓力保持在3-15bar的範圍，根據實際中的施工經驗，這是一組比較合理的檢測度。當然，在特殊地層中，這幾個磨損數據還可以做出適當的調整。參見圖I和圖5，這種應用於隧道盾構施工中的刀具磨損檢測裝置的檢測方法，步驟如下步驟一、初始安裝時,通過溢流閥2設置檢測刀具I的磨損量b分別為3cm、6cm、10cm、15cm、20cm,其分別對應的液壓油油壓為13bar、11 bar、9bar、7bar、5bar,為了確保系統的精確性，可以設定更多的磨損監測點或者雙套系統。 步驟二、液壓油泵10提供15bar以上的油壓，通過濾芯8過濾液壓油，初始時刻，電磁壓力閥4設置溢流壓力為14bar，所有檢測刀具I以及對應的溢流閥2全部打開，此時整個系統的油壓維持在14bar。步驟三、當磨損量超過3mm，對應3mm磨損量的檢測刀具裡面的溢流閥開始洩油，系統油壓將不能再維持在14bar，此時系統油壓只能保持在13bar，通過壓力傳感器3將測得這個壓力值，迅速傳遞給Plc輸入端，pic程序判斷，給出刀具磨損量已超過3mm報警信
肩、O步驟四、系統重新建壓過程當壓力傳感器3如果測得油壓為13bar的同時，程序立即自動調節電磁壓力閥4的溢流壓力為12bar，預設溢流壓力為13bar的溢流閥2及時關閉，阻止過多漏油，整個系統壓力維持在12bar左右，對應3_磨損檢測的刀具I內部油路不再使用，其餘檢測刀具對應的溢流閥保持開啟狀態。步驟五、如果繼續掘進一定距離後，刀具磨損量進一步加大，當刀具磨損超過6mm，對應6_磨損檢測的刀具內部油路洩壓，由於其溢流閥的作用，系統無法維持之前的12bar油壓，繼而維持6_磨損量對應的溢流閥2所預設的Ilbar油壓，通過壓力傳感器3檢測出這個壓力值，Plc程序判斷，給出刀具磨損量已超過6mm報警信息。步驟六、設在盾體位置的壓力傳感器3如果測得油壓Ilbar的同時，程序立刻調節電磁壓力閥4的溢流壓力為lObar，預設壓力為Ilbar的溢流閥立即關斷，不再漏油，系統通過電磁壓力閥4溢流返回液壓油箱，此時整個系統的油壓將維持在lObar，其中預設溢流壓力為13bar、llbar的溢流閥繼續保持關閉狀態，其餘檢測刀具對應的溢流閥保持開啟狀態。步驟七、如果繼續掘進磨損，系統工作原理類似如上分析。通過系統液壓壓力值不同從而可以檢測各個不同程度的磨損值，為了確保系統的精確性，可以設定更多的磨損監測點。本實用新型磨損檢測裝置電氣元件非常少，可以併入到盾構機PLC電氣控制系統裡面，本磨損檢測裝置具有智能化數據管理功能和人機界面，通過與盾構機PLC電氣控制系統連接，通過PLC資料庫管理，能夠及時反饋刀具磨損量和報警點位置，安全可靠性高；通過計算各個階段的磨損速度，結合地質報告作出相應的掘進操作調整。在實際應用中，如果地質條件比較惡劣，產生不均勻磨損時，將產生誤報。在這樣的情況下，可以考慮增加一套完全一樣的磨損檢測控制系統。[0052]參見圖4，該磨損檢測控制系統包括有兩個液壓油管B、C，該兩個液壓油管B、C分別相應連接多個檢測刀具1，每個檢測刀具設置有不同的磨損量，每個磨損量對應不同的壓力值，具體磨損量及壓力值可根據實際工作需要進行設定；對應每個檢測刀具的油管上設有相應的溢流閥2，每個液壓油管上設在球閥7及壓力傳感器3，每個液壓油溢流迴路上設有壓力電磁閥4，液壓油輸出油路上設有壓力開關9及濾芯8，通過包含有液壓油箱5、液壓油泵10及電機的液壓系統提供所用的液壓，所述液壓油箱5上設有液位檢測開關6 ;同時，為了使該裝置更加有效，在液壓油輸出管路上還設有防止液壓油回流的溢流閥、相應的單向開關閥，在液壓油箱5與液壓油泵10連接的油路上設有球閥7等裝置。其具體原理同上述的刀具磨損檢測裝置，不再詳細描述。只是當兩個控制系統檢測到同一磨損量，比如IOmm時，程序才認為刀具磨損已經達到這個程度，從而可以一定程度上減小誤報，增加系統的可靠性和精確性，同時也在中心迴轉增加一條 液壓管路，檢測刀具的合理布置也是一個非常重要的因素，合理布置的檢測刀具可以準確的體現磨損。本磨損檢測裝置實用新型的意義重大，通過採集一定數量的磨損數據，結合相應的地質報告，可以得到一個完整的刀盤磨損分析數據報告，這對盾構刀盤的研究具有重要意義。本新型磨損檢測裝置實用新型，優點非常明顯，刀盤裡面沒有任何電氣元件，避免了電氣幹擾；只有一條液壓迴路通過中心迴轉軸，減小了中心迴轉軸的加工難度，是一種利用單條液壓管路檢測多個壓力值的裝置，實現了利用一條液壓管路檢測多點的檢測技術。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，其特徵在於，包括多個帶油腔檢測刀具(I )、盾體液壓系統、以及連接所述檢測刀具(I)油腔開口端與盾體液壓系統的液壓油輸出管路、液壓系統溢流迴路的液壓油管，該液壓油管上設有壓力傳感器(3)，每個油腔開口端的油管上對應設有溢流閥(2);所述液壓油溢流迴路上設有電磁壓力閥(4)，所述電磁壓力閥(4)、壓力傳感裝置均連接自動控制系統。
2.根據權利要求I所述的用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，其特徵在於，還包括報警裝置，與所述自動控制系統連接。
3.根據權利要求I所述的用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，其特徵在於，所述檢測刀具(I)為內部開有不同深度盲孔的刀具。
4.根據權利要求I所述的用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，其特徵在於，所述液壓油輸出管路上設有壓力開關(9 )。
5.根據權利要求I或2所述的用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，其特徵在於，所述的自動控制系統為PLC控制系統。
專利摘要本實用新型公開了一種用於隧道盾構施工行業中的刀具磨損檢測裝置，包括多個帶油腔檢測刀具、盾體液壓系統、以及連接所述檢測刀具油腔開口端與盾體液壓系統的液壓油輸出管路、液壓系統溢流迴路的液壓油管，該液壓油管上設有壓力傳感器，每個油腔開口端的油管上對應設有溢流閥；所述液壓油溢流迴路上設有電磁壓力閥，所述電磁壓力閥、壓力傳感裝置均連接自動控制系統。本實用新型實現了通過中心迴轉軸一條液壓管路測量多個壓力值、進而推算刀具的不同磨損程度；解決了傳統液壓檢測不能單條液壓迴路檢測多個壓力值的缺陷，以及電氣控制幹擾大、不可靠、增加了中心迴轉加工難度等問題。
文檔編號G01B13/00GK202562452SQ20122012547
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者張洪濤, 張峰, 王太平, 朱英偉, 鄭國良, 尹清鋒, 薛剛, 張軍, 魯號, 王東猛, 楊楠楠, 劉國輝 申請人:中建交通建設集團有限公司, 中國建築一局(集團)有限公司