一种用于TBM的撑靴偏转的检测装置的制作方法

本实用新型属于隧道工程施工设备技术领域，具体涉及一种用于TBM的撑靴偏转的检测装置。

背景技术：

TBM是一种用于硬岩隧道施工的掘进机，包括推进支撑系统、刀盘系统和皮带出渣系统，实现隧道的开挖。其中推进支撑系统是TBM可靠切削围岩的核心系统，撑靴是与围岩直接接触的关键部件，TBM的整个驱动力都靠撑靴传递到围岩上，由于隧道围岩不平整、强度不均匀、撑靴的结构限制等因素的存在，导致撑靴撑紧时其偏转角度不能超限，否则会损坏撑靴或者撑靴油缸，目前，没有对撑靴的偏转进行检测和监控的装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够对撑靴的偏转进行检测和监控的用于TBM的撑靴偏转的检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于TBM的撑靴偏转的检测装置，包括第一测量装置和处理单元。第一测量装置用于测量撑靴相对撑靴油缸的偏转位置。处理单元根据第一测量装置获得的偏转位置判断撑靴的偏转是否超限，并且处理单元根据判断出的超限结果发出报警指令。

根据本实用新型的用于TBM的撑靴偏转的检测装置，通过第一测量装置对撑靴相对撑靴油缸的偏转位置进行精准测量，并且通过处理单元自动获得撑靴相对撑靴油缸的偏转位置实时判断撑靴的偏转是否超限，如果撑靴的偏转超限，处理单元能够实时发出报警指令，因此操作人员能够及时停机避免造成撑靴或者撑靴油缸损坏。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本实用新型的用于TBM的撑靴偏转的检测装置，在一个优选的实施方式中，处理单元根据报警指令触发TBM停机。处理单元根据报警指令触发TBM自动停机，相比根据报警指令人为控制停机更加精确可靠。

具体地，在一个优选的实施方式中，第一测量装置包括布置在撑靴的回正油缸上的接近开关。接近开关是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的，因此尤其适用于TBM的撑靴偏转的检测。

进一步地，在一个优选的实施方式中，根据本实用新型的用于TBM的撑靴偏转的检测装置还包括用于测量撑靴的偏转角度的角度测量装置。处理单元根据角度测量装置获得的偏转角度判断撑靴的偏转是否超限，并且处理单元根据判断出的超限结果发出报警指令。

采用角度测量装置对撑靴的偏转角度进行检测的方法，能够实时监测撑靴的偏转角度，处理单元能够实时判断撑靴的偏转角度是否超限，在检测到撑靴的偏转角度超过确定的限度时，能够实时发出报警指令，因此操作人员能够及时停机避免造成撑靴或者撑靴油缸损坏。

进一步地，在一个优选的实施方式中，处理单元根据报警指令触发TBM停机。处理单元根据报警指令触发TBM自动停机，相比根据报警指令人为控制停机更加精确可靠。

具体地，在一个优选的实施方式中，角度测量装置包括3个行程测量传感器，行程测量传感器的其中一端布置在撑靴油缸上，行程测量传感器的另一端布置在撑靴上。行程测量传感器与撑靴油缸的轴线平行，并且行程测量传感器与撑靴油缸连接的端部位于同一平面上，行程测量传感器与撑靴连接的端部位于同一平面上。3个行程测量传感器呈三角形布置。通过呈三角形布置的三个行程测量传感器进行角度测量，结构简单，成本低，安装方便，并且测量结果精准能够实时反馈给处理单元用于精确计算出撑靴相对撑靴油缸的偏转角度。

进一步地，在一个优选的实施方式中，其中两个行程测量传感器相对撑靴油缸的轴线对称布置在撑靴油缸的下方，另一个行程测量传感器布置在撑靴油缸的上方并且垂直于上述两个行程测量传感器之间的水平连线。三个行程测量传感器呈等腰三角形的形式布置，可以使得处理单元极其简单地计算出撑靴相对撑靴油缸的偏转角度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：能够对撑靴的偏转进行检测和监控。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置的布置状态；

图2示意性显示了本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置的A向剖面布置状态；

图3示意性显示了本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置的I向局部放大布置状态；

图4示意性显示了本实用新型实施例的角度测量装置的布置状态；

图5示意性显示了本实用新型实施例的角度测量装置的左视剖面布置状态。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

图1示意性显示了本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置10的布置状态。图2示意性显示了本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置10的A向剖面布置状态。图3示意性显示了本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置10的I向局部放大布置状态。

如图1至图3所示，本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置10，包括第一测量装置1和处理单元。第一测量装置1用于测量撑靴2相对撑靴油缸3的偏转位置。处理单元根据第一测量装置1获得的偏转位置判断撑靴2的偏转是否超限，并且处理单元根据判断出的超限结果发出报警指令。根据本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置，通过第一测量装置对撑靴相对撑靴油缸的偏转位置进行精准测量，并且通过处理单元自动获得撑靴相对撑靴油缸的偏转位置实时判断撑靴的偏转是否超限，如果撑靴的偏转超限，处理单元能够实时发出报警指令，因此操作人员能够及时停机避免造成撑靴或者撑靴油缸损坏。根据本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置，在一个优选的实施方式中，处理单元根据报警指令触发TBM停机。处理单元根据报警指令触发TBM自动停机，相比根据报警指令人为控制停机更加精确可靠。

具体地，在一个优选的实施方式中，第一测量装置1包括布置在撑靴2的上下左右四个回正油缸4上的接近开关11。接近开关是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的，因此尤其适用于TBM的撑靴偏转的检测。

如图1至图3所示，具体地，本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置10的工作过程如下：

当撑靴2相对撑靴油缸3发生偏转时，凹球体5与球头6产生相对滑动，凹球体5压动顶杆7，顶杆7带动杠杆臂8，杠杆臂8由位置a移动到位置b，触发相应的接近开关11。处理单元根据触发的接近开关11判断撑靴2的偏转是否超限，如果超限，处理单元自动报警并触发TBM停机。

图4示意性显示了本实用新型实施例的角度测量装置9的布置状态。图5示意性显示了本实用新型实施例的角度测量装置9的左视剖面布置状态。

如图4和图5所示，进一步地，在一个优选的实施方式中，本实用新型实施例的用于TBM的撑靴偏转的检测装置10还包括用于测量撑靴2的偏转角度的角度测量装置9。处理单元根据角度测量装置9获得的偏转角度判断撑靴2的偏转是否超限，并且处理单元根据判断出的超限结果发出报警指令。采用角度测量装置对撑靴的偏转角度进行检测的方法，能够实时监测撑靴的偏转角度，处理单元能够实时判断撑靴的偏转角度是否超限，在检测到撑靴的偏转角度超过确定的限度时，能够实时发出报警指令，因此操作人员能够及时停机避免造成撑靴或者撑靴油缸损坏。进一步地，在一个优选的实施方式中，处理单元根据报警指令触发TBM停机。处理单元根据报警指令触发TBM自动停机，相比根据报警指令人为控制停机更加精确可靠。

具体地，在一个优选的实施方式中，角度测量装置9包括3个行程测量传感器91，行程测量传感器91的其中一端布置在撑靴油缸3上，行程测量传感器91的另一端布置在撑靴2上。行程测量传感器91与撑靴油缸3的轴线平行，并且行程测量传感器91与撑靴油缸3连接的端部位于同一平面上，行程测量传感器91与撑靴2连接的端部位于同一平面上。3个行程测量传感器91、91’、91”呈三角形布置。通过呈三角形布置的三个行程测量传感器进行角度测量，结构简单，成本低，安装方便，并且测量结果精准能够实时反馈给处理单元用于精确计算出撑靴相对撑靴油缸的偏转角度。进一步地，在一个优选的实施方式中，其中两个行程测量传感器91’、91”相对撑靴油缸3的轴线对称布置在撑靴油缸3的下方，另一个行程测量传感器91布置在撑靴油缸3的上方并且垂直于上述两个行程测量传感器91’、91”之间的水平连线。三个行程测量传感器呈等腰三角形的形式布置，可以使得处理单元极其简单地计算出撑靴相对撑靴油缸的偏转角度。

如图4和图5所示，具体地，本实用新型实施例的撑靴2的偏转角度的检测原理如下：

在撑靴油缸3周围布置3个行程测量传感器91，行程测量传感器91平行于撑靴油缸3的轴线，一端位于撑靴油缸3的截面C1上，另一端位于撑靴的圆面C2上，其中一个行程测量传感器91位于撑靴油缸3上方，另外两个行程测量传感器91’和91”位于撑靴油缸3下方且沿撑靴油缸的轴线左右对称。行程测量传感器91’和91”之间的距离为L1，行程测量传感器91与91’和91”之间的垂直距离为L2，初始撑靴2无偏转状态下，行程传感器91、91’、91”的行程为0。当撑靴2相对于撑靴油缸3发生偏转时，凹球体5与球头6产生相对滑动，导致3个行程测量传感器91、91’、91”的行程发生变化，行程测量传感器91的行程为S1，行程测量传感器91’的行程为S2，行程测量传感器91”的行程为S3。

根据三角形原理，撑靴2在垂直方向的偏转角度为αy＝arctan((S2-S3)/L1)，在Y轴方向，角度为正则顺时针偏转，角度为负则逆时针偏转。撑靴2在水平方向的偏转角度αx＝arctan((S1-(S2+S3)/2)/L1)，在X轴方向，角度为正则撑靴顺时针偏转，角度为负则撑靴逆时针偏转。

处理单元可以实时监控撑靴偏转角度值，并判断撑靴的偏转角度是否超限，如果超限，处理单元自动报警并触发TBM停机。

根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的用于TBM的撑靴偏转的检测装置，能够对撑靴的偏转进行检测和监控。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。