Procédé et dispositifs pour informer en permanence le conducteur d'un tunnelier de la nature du terrain en front de taille L'invention concerne un procédé et un dispositif pour informer en permanence sur la nature du terrain en front de taille le conducteur d'un tunnelier équipé d'une tête d'abattage rotative munie d'une pluralité de supports individuels pour des molettes de forage rotatives.
L'invention s'applique notamment à la détection de roches dures dans un terrain meuble en cours de creusement au moyen du tunnelier.
Il est connu dans le cas de forages verticaux de mesurer des paramètres de forage, comme décrit par exemple dans la publication FR 2 642 791, au moyen de capteurs installés entre la tête de forage et le train de tiges de forage.
La publication WO 03/087537 décrit un dispositif qui comprend un détecteur d'usure, un détecteur de tours et un détecteur de charge placés sur le support de la mollette.
On connaît d'autres publications (EP 1 098 066, US
330 292, EP 1 253 287, JP 11 270283, JP 09 228 778) qui placent des capteurs d'acquisition des données sur l'arbre de la molette ou sur l'arbre de la tête de coupe ou sur la tête de coupe.
Ces dispositifs sont susceptibles de fournir des résultats parasites du fait qu'ils prennent en compte des déformations de l'arbre ou du support de la molette, ou de la tête de coupe ou de l'arbre de la tête de coupe.
La présente invention vise à éviter l'influence de ces facteurs parasites. Method and devices for continuously informing the conductor of a tunnel boring machine the nature of the ground in cutting face The invention relates to a method and a device for keep abreast of the nature of the terrain on the size the driver of a TBM equipped with a head rotary slaughtering machine with a plurality of supports individual for rotary drill wheels.
The invention applies in particular to the detection of hard rocks in loose ground being excavated at the tunnel boring machine.
It is known in the case of vertical drilling to measure drilling parameters, as described for example in the publication FR 2 642 791, by means of sensors installed between the drill head and the drill string.
Publication WO 03/087537 describes a device which includes a wear detector, a lap detector and a load detector placed on the support of the wheel.
Other publications are known (EP 1 098 066, US
330,292, EP 1 253 287, JP 11 270283, JP 09 228 778) which place data acquisition sensors on the tree of the wheel or on the shaft of the cutting head or on the head cutting.
These devices are likely to provide parasitic results because they take into account deformations of the shaft or the support of the wheel, or the cutting head or cutting head shaft.
The present invention aims to avoid the influence of these parasitic factors.
2 Selon l'invention, on place directement sur chaque molette concernée un ou plusieurs capteurs choisis parmi les capteurs aptes à fournir des signaux représentatifs de la force de la pénétration de la molette dans le terrain, de l'état de rotation de la molette, de la position de la molette dans le terrain et de la température de la molette.
De préférence, la molette est équipée de tous les capteurs susdits.
Les supports des molettes concernées sont munis de récepteurs-transmetteurs des signaux fournis par les capteurs d'acquisition.
On transmet ces signaux à distance et on les exploite pour informer le conducteur du tunnelier.
De préférence, on alimente chaque mollette instrumentée avec l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement des capteurs de la molette, par une batterie intégrée à la molette ou par transmission sans fil depuis le support de la molette. De préférence, on munit le support de chaque molette instrumentée d'un récepteur apte à recevoir par une transmission sans fil les signaux des capteurs d'acquisition de la molette et à les transmettre à un réseau de communication porté par la tête d'abattage, et on relie ledit réseau à une unité de traitement et d'affichage dans la cabine de conduite du tunnelier.
De préférence, on munit chaque molette concernée de jauges de contrainte que l'on colle sur l'axe de la molette et on exploite les signaux de ces jauges pour obtenir des informations sur les charges subies par la molette.
De préférence, on munit chaque molette concernée d'un inclinomètre apte à envoyer des signaux représentatifs de la position de la molette. two According to the invention, it is placed directly on each wheel concerned one or more sensors selected from the capable of providing signals representative of the force of penetration of the wheel in the ground, of the state of rotation of the wheel, the position of the wheel in the ground and the temperature of the wheel.
Preferably, the wheel is equipped with all the aforementioned sensors.
The supports of the wheels concerned are provided with receivers-transmitters of the signals provided by the sensors acquisition.
These signals are transmitted remotely and exploited to inform the driver of the tunnel boring machine.
Preferably, each instrumented throttle is powered with the electrical energy necessary for the operation of wheel sensors, by a built-in battery to the wheel or wireless transmission from the carrier of the scroll wheel. Preferably, the support of each instrumented dial of a receiver adapted to receive by a wireless transmission the signals of acquisition sensors of the wheel and to transmit them to a network of communication carried by the felling head, and said connection network to a processing unit and display in the Tunnel operator's cab.
Preferably, each wheel of interest is provided with strain gauges that stick on the axis of the wheel and the signals from these gauges are used to obtain information on the loads incurred by the wheel.
Preferably, each wheel is provided with a inclinometer capable of sending signals representative of the position of the wheel.
3 De préférence, on équipe chaque molette concernée d'un capteur de rotation magnéto-inductif.
L'invention a aussi pour objet une molette de forage et son support pour monter la molette à rotation sur la tête d'abattage rotative d'un tunnelier, caractérisée en ce que la molette comprend un ou plusieurs capteurs d'acquisition de données choisis parmi les capteurs aptes à fournir des signaux représentatifs de la force de pénétration de la molette dans le terrain, de l'état de rotation, de la vitesse de rotation et de la température de la molette, la molette et sur son support étant munis de moyens coopérant pour envoyer des signaux représentatifs de la position de la molette.
De préférence, la molette est équipée de tous les capteurs susdits.
L'alimentation électrique nécessaire au fonctionnement des capteurs peut être autonome et intégrée à la molette ou à
son support, ou peut provenir d'une source électrique située à distance.
Les capteurs de la molette'sont de préférence fixés sur une embase, par exemple un disque, qui est rapportée latéralement sur la molette ou dans le moyeu de la molette et cette embase et le support comportent des moyens coopérant pour recevoir et transmettre les signaux de ces capteurs.
Les figures du dessin joint sont des schémas illustrant respectivement une vue de face d'une implantation de molettes sur la tête d'abattage du tunnelier_ (figure 1), une coupe par un plan perpendiculaire à celui de la figure 1, de la tête avec la transmission électrique des capteurs jusqu'à une unité de traitement et d'affichage (figure 2), et une coupe axiale d'une molette (figure 3). 3 Preferably, each wheel of interest is equipped with magneto-inductive rotation sensor.
The invention also relates to a drill wheel and its support for mounting the wheel with rotation on the head rotary felling of a tunnel boring machine, characterized in that the wheel includes one or more acquisition sensors of selected from the sensors capable of providing signals representative of the penetration force of the wheel in the ground, rotation state, speed of rotation and the temperature of the knob, the knob and on its support being provided with cooperating means for sending signals representative of the position of the wheel.
Preferably, the wheel is equipped with all the aforementioned sensors.
The power supply required for operation sensors can be autonomous and integrated into the wheel or its support, or can come from an electrical source located remote.
The sensors of the wheel are preferably fixed on a base, for example a disc, which is reported laterally on the wheel or in the hub of the wheel and this base and the support comprise cooperating means to receive and transmit the signals of these sensors.
Figures in the attached drawing are diagrams illustrating respectively a front view of a setting of wheels on the tunneling head of the tunnel borer (Figure 1), a section through a plane perpendicular to that of Figure 1, the head with the electrical transmission of sensors up to a processing unit and display (Figure 2), and a section axial wheel (Figure 3).
4 Sur la figure 1, chaque molette a été schématisée par un cercle M et son support individuel par un rectangle R. La molette est montée folle sur un axe défini par le support et les supports sont répartis sur des bras B solidaires de la tête T du tunnelier.
Ces dispositions sont bien connues de l'homme du métier.
Conformément à l'invention, chaque molette est équipée d'une pluralité de capteurs, et notamment = d'un capteur de position, = d'un capteur de pression, = d'un capteur de l'état de rotation, = d'un, capteur de vitesse, = d'un capteur de température.
L'homme du métier choisit ces capteurs parmi les capteurs connus aptes à,remplir ces fonctions.
Pour le capteur de position, le choix préféré est un inclinomètre.
Pour le capteur de pression, le choix préféré est un ensemble de jauges de contraintes.
Les capteurs de position, de vitesse et de température sont avantageusement montés sur une embase qui est rendue solidaire de la molette, par exemple un disque rapporté sur un côté de la molette. Cette embase peut être équipée de modules d'acquisition et de traitement, d'une interface de communication avec le sû.pport de la molette, et d'une unité
d'alimentation électrique.
Les supports R des molettes instrumentées sont reliés par une transmission avec ou sans fil à une centrale C de traitement et d'affichage placé dans la cabine de conduite du tunnelier. Sur la figure 2, on a schématisé une transmission F par fils qui assure les transmissions individuelles des signaux des capteurs des molettes et/ou des supports des molettes portés par un même bras B, au moyen de joints tournants.
La figure 3 est une coupe axiale schématique d'une molette (M) équipée d'inclinomètres (1), d'un capteur de rotation (2), de sondes de température (3) et de jauges de contrainte (4).
La molette (M) et son support (R) comprennent des moyens de communication respectifs (5,6) qui coopèrent en vue de permettre la transmission à distance des signaux des capteurs.
L'invention n'est pas limitée à cet exemple de réalisation. 4 In FIG. 1, each wheel has been shown schematically by a circle M and its individual support by a rectangle R. The wheel is mounted crazy on an axis defined by the support and the supports are distributed on arms B integral with the T-head of the tunnel boring machine.
These arrangements are well known to those skilled in the art.
According to the invention, each wheel is equipped of a plurality of sensors, and in particular = a position sensor, = a pressure sensor, = a sensor of the state of rotation, = a, speed sensor, = a temperature sensor.
The person skilled in the art chooses these sensors from among the known sensors capable of performing these functions.
For the position sensor, the preferred choice is a inclinometer.
For the pressure sensor, the preferred choice is a set of strain gauges.
Position, speed and temperature sensors are advantageously mounted on a base which is rendered integral with the wheel, for example a disk reported on one side of the wheel. This base can be equipped with acquisition and processing modules, an interface of communication with the security of the wheel, and of a unit power supply.
The R supports of the instrumented knobs are connected by a wired or wireless transmission to a central C of processing and display placed in the driver's cab of the TBM. In FIG. 2, a transmission is schematised F by wire which ensures the individual transmissions of signals from the wheel sensors and / or wheels carried by the same arm B, by means of joints turns.
FIG. 3 is a schematic axial section of a wheel (M) equipped with inclinometers (1), a sensor of rotation (2), temperature probes (3) and pressure gauges constraint (4).
The wheel (M) and its support (R) comprise means respective communication organizations (5,6) which cooperate in order to enable the remote transmission of signals from sensors.
The invention is not limited to this example of production.