CN103874828B - 盾构隧道掘进机的监控装置和这种掘进机的切削辊结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧密构成的监控装置（6），该监控装置用来监控盾构隧道掘进机的切削辊（5）的旋转状况并且结合在用来固定切削辊（5）的夹紧装置（15）中。监控装置（6）的传感器模块（33）是无接触的并且紧密地挨着切削辊（5），从而即使在盾构隧道掘进过程中出现恶劣的环境条件下也可靠地确保了切削辊（5）通过设置在切削辊（5）中的脉冲传感器（34）而产生的旋转状况。

Description

盾构隧道掘进机的监控装置和这种掘进机的切削辊结构

技术领域

本发明涉及一种监控装置，该监控装置用于监控具有壳体的盾构隧道掘进机的切削辊的旋转状况，壳体具有至少一个接收室用来接收模块并且壳体的设置是用于安装在为了固定切削辊的切削辊轴而形成的夹紧装置上。

本发明还涉及具有这种装置的、盾构隧道掘进机的切削辊结构。

背景技术

由WO2009/155110A2已知这种装置以及设有这种装置的、盾构隧道掘进机的切削辊结构。这种已知的装置具有由底座和经折叠的板材制造的、形成为楔形的外壳盖。在外壳盖凸出到底座上面的自由末端区段中以及单侧开放的接收室中设有数个模块，这些模块具有：加速度传感器、温度传感器和磁场传感器。底座侧向地安置在夹紧装置的夹紧螺钉的夹紧螺钉杆旁，该夹紧装置用来固定切削辊轴。在底座上呈直角地安置连接板，夹紧螺钉杆通过该连接板延伸，由此固定壳体。安置在壳体中的模块通过无线连接和信号接收器相连，通过该信号接收器能够处理由传感器接收的测量值从而监控切削辊的旋转状况，外壳盖的自由末端紧靠在切削辊的轴上。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种装置，该装置非常稳定并且因此能够抵抗极其恶劣的环境条件坚固地安装在盾构隧道掘进机中。

本发明的目的还在于，提供一种具有这种装置的切削辊结构，通过该结构提供了对切削辊旋转状况的监控的高度可靠性。

根据本发明，通过一种监控装置实现了第一个目的，该监控装置用于监控具有壳体的盾构隧道掘进机的切削辊的旋转状况，壳体具有至少一个接收室用来接收模块并且壳体的设置是用于安装在为了固定切削辊的切削辊轴而形成的夹紧装置上，其中，每个接收室的所有面都闭合并且壳体具有含各个接收室的壳体嵌段，壳体嵌段通过微长的插槽基座形成为紧固单元的一部分，壳体嵌段具有在插槽基座的纵向上延伸的杆通道，杆通道用来接收夹紧装置的夹紧螺钉杆。

通过一种具有根据本发明的装置的盾构隧道掘进机的切削辊结构实现了第二个目的，该切削辊结构具有能够绕着切削辊轴旋转的切削辊和夹紧螺钉，通过夹紧螺钉能够将切削辊轴的一端固定在切削辊壳体中，其中夹紧螺钉的杆区段安置在杆通道中并且壳体的一侧无接触地安置在切削辊的轮毂对面。

通过使得根据本发明的装置中的接收室的所有面都闭合，良好地保护了模块免受损坏。由于壳体具有壳体嵌段，该壳体嵌段具有接收夹紧螺钉杆的杆通道，使得壳体非常稳定地与夹紧装置相结合。

根据本发明一个有利的实施例，插槽基座安置在壳体嵌段横向上的中间区域中并且插槽基座的两侧分别形成有至少一个接收室。

根据本发明一个有利的实施例，通过机械连接装置和/或至少部分填充相关接收室的填充料来加固模块。

根据本发明一个有利的实施例，通过至少一个外壳盖能够紧密的闭合各个接收室，外壳盖能够固定在壳体嵌段上并且能够松开。

根据本发明一个有利的实施例，在外壳盖上安置有至少一个模块。

根据本发明一个有利的实施例，模块具有至少一个传感器，传感器包含在包括磁场传感器、温度传感器和加速度传感器的组合中。

根据本发明一个有利的实施例，模块通过电导线相互连接。

根据本发明一个有利的实施例，装置具有磁场传感器和/或温度传感器，磁场传感器和/或温度传感器安置在轮毂的对面。

根据本发明一个有利的实施例，壳体和靠近壳体的、支撑在切削辊壳体上的夹紧端子的末端区段具有相同的或大体上相同的横截面。

根据本发明一个有利的实施例，在需要调整夹紧装置的有效长度的情况下具有至少一个间隔件，间隔件具有贯穿间隙并且间隔件安置在壳体和夹紧端子的末端区段之间，其中间隔件和壳体以及夹紧端子的末端区段具有相同的或大体上相同的横截面。

根据本发明一个有利的实施例，壳体形状配合地安置在形成于切削辊壳体的接收槽中。

附图说明

由接下来结合附图的实施例的说明给出了本发明的其它适宜设计和优势。

其中：

图1以示意图示出了具有钻头和操纵台的盾构隧道掘进机，该钻头具有数个设有切削辊的切削辊结构，

图2以立体视图示出了切削辊结构的一个实施例，该实施例具有切削辊壳体，在该壳体中设有通过夹紧螺钉固定的切削辊，

图3以立体视图示出了根据图2的实施例，其中切削辊壳体已移除，特别是示出了与夹紧螺钉相连的夹紧楔块和夹紧端子，该图还示出了根据本发明的装置的一个实施例，该装置设置在夹紧楔块和夹紧端子之间，

图4以放大的立体视图示出了根据图3的装置的结构，

图5以立体分解图示出了根据图4的结构，以及

图6以方块图示出了用来无线监控切削辊旋转状况的主要模块以及其他组成部分。

具体实施方式

图1以清晰的侧视图示出了盾构隧道掘进机1，该盾构隧道掘进机在挖掘面2的侧面上具有能够旋转的钻头3。钻头3设有数个切削辊结构4，这些切削辊结构在挖掘作业过程中各自具有至少一个紧挨挖掘面2的切削辊5。切削辊结构4设置有至少一个、分别对应于一个切削辊5的、作为根据本发明的装置的监控装置6，该装置用于监控盾构隧道掘进机1的各个切削辊5的旋转状况。

监控装置6优选以无线的方式与信号接收器7相连，该信号接收器例如用于在所谓的星网或网格结构中通过接收器天线8接收从监控装置6所发出的信号并且通过安置在盾构隧道掘进机1的操纵台10中的数据处理单元11的数据线9进行传输。并且，数据处理单元11连在操纵台10的显示屏12上，在该显示屏上能够显示与切削辊5的旋转状况相对应的数据。

图2以立体视图示出了根据本发明的切削辊结构4的一个实施例，正如存在于根据图1的盾构隧道掘进机1中的切削辊结构一样。切削辊结构4具有切削辊壳体13，该壳体具有环状闭合的椭圆形结构。切削辊5安置在由切削辊壳体13边缘所包围的切削辊接收室14中并且通过作用在轴两端上的夹紧装置15与切削辊壳体相连，其中切削辊5能够旋转地插在轴上。每个夹紧装置15具有夹紧螺钉16，通过该夹紧螺钉使得在旋紧锁紧螺母19的过程中通过夹住图2中不可见的、切削辊5的切削辊轴的末端固定部能够相对地紧固在操作过程中靠近图2中未示出的挖掘面2的夹紧楔块17和作用在切削辊壳体13远离挖掘面2的一侧上的夹紧端子18。

夹紧端子18具有两个紧挨着切削辊壳体13外侧的、用于紧固的侧翼21、22，在这两个侧翼之间具有夹紧螺钉16横穿过的中间区段23。夹紧端子18的末端区段24从该中间区段朝向夹紧楔块17延伸。监控装置6安置在夹紧楔块17和夹紧端子18之间。

在监控装置6和夹紧端子18之间设有与夹紧装置15的有效长度相应的间隔件25，从而即使在切削辊壳体13具有不同尺寸的情况下也可以分别以相对于切削辊5同样的结构固定监控装置6。

在切削辊壳体13的、靠近切削辊接收室14的内侧设有接收槽26，在该接收槽中安置了监控装置6、夹紧楔块17和夹紧端子18的末端区段24。从图2中可以看出，这样设置夹紧端子18的末端区段24、监控装置6和夹紧楔块17的相同横截面或者在一小部分整体尺寸上大体相同的横截面，即，使得接收槽26基本上完全地且没有大量超出地填充在切削辊接收室14中，从而比较好地保护了监控装置6免受机械损坏。

图3示出了根据图2的、切削辊结构4的实施例，其中不含切削辊壳体13。从图3中可以看出，夹紧楔块17以一个斜面紧挨着能够旋转地固定切削辊5的切削辊轴27的末端，因此在旋紧锁紧螺母19的过程中夹紧楔块17将切削辊轴27的末端压向通过图3中未示出的切削辊壳体13固定的、C形地包围切削辊轴27末端的支撑部件28，由此稳定地固定住切削辊5。根据图3的描述还可以得出，监控装置6具有远离切削辊5、形成为浇铸件或由实心材料加工而得的壳体嵌段29和安置在壳体嵌段29上以及靠近切削辊5的外壳盖30，这两部分构成壳体。外壳盖30设有突出的传感器区域31，该区域靠近切削辊5的轮毂32并且作为模块安置有传感器模块33。在该实施例中，传感器模块33具有磁场传感器、温度传感器和可选择的加速度传感器。此外，在该实施例中，在切削辊5的、靠近监控装置6的轮毂32中具有数个磁性的脉冲传感器34，该脉冲传感器例如通过进入到轮毂32中的、小的永磁体形成或者也可以通过切削辊5的材料中已有的、磁性的异质性而形成。

图4以局部立体视图示出了根据图3在监控装置6区域内的结构。图4示出了，突出的传感器区域31在其靠近图4中未示出的切削辊轴27的内侧35上具有圆拱形的结构，从而确保传感器区域31的结构无接触、并且在轴向上紧密地邻接切削辊5的轮毂32。根据图4的描述还可以得出，外壳盖30在传感器区域31的、靠近夹紧端子18的一侧上具有凹陷的发送区域36，因而该发送区域与切削辊5具有比较大的间距，用来良好地传播由发送区域36所发出的电波。

图5以立体分解图示出了根据图4的结构。从图5中可以得出，夹紧螺钉16具有设有外螺纹的螺纹区段37和壁面光滑的杆区段38，该杆区段与夹紧楔块17相连。在锁紧螺母19和夹紧端子18之间设置了球形推力轴承39和球形垫圈40，通过该球形推力轴承和球形垫圈能够在旋紧锁紧螺母19的过程中调整位置公差。

间隔件25形成有中间贯穿间隙41，夹紧螺钉16的自由末端穿过该贯穿间隙。间隔件25的贯穿间隙41两侧都分别具有通孔42、43，在对准间隔件25和夹紧端子18的末端区段24的过程中该通孔与夹紧端子18中的内螺纹孔相对齐。

此外，在图5中示出，监控装置6的壳体嵌段29形成为长方体形状并且在本实施例中具有一个设置在中间区域内的、在纵向上延伸的、以及在壳体嵌段29的横向中位于中间的插槽基座44。杆通道45延伸通过该插槽基座44，夹紧螺钉16的杆区段38穿过该杆通道。对此，这样设置杆区段38和杆通道45的直径，即，使得壳体嵌段29在径向上以一定的间隙安置到夹紧螺钉16上。在壳体嵌段29的杆通道45两侧具有通孔46、47，在对齐监控装置6和间隔件25以及夹紧端子18的末端区段24的过程中该通孔位于内螺纹孔以及间隔件25的通孔42、43的延长部中，由此壳体嵌段29通过图5中未示出的、作为唯一加固件的加固螺钉能够与夹紧端子18固定连接并且能够松开。

在壳体嵌段29中的插槽基座44两侧形成有数个接收室48、49、50。在外部闭合接收室48、49、50的、壳体嵌段29的侧壁51中具有设有内螺纹的紧固孔51，在该紧固孔中能够旋入顶盖紧固螺钉52，该顶盖紧固螺钉穿过形成在外壳盖30中的顶盖紧固孔，从而借助于设置在壳体嵌段29和外壳盖30之间的平密封件紧密地连接外壳盖30和壳体嵌段29。

此外，根据图5的描述可以得出，除了设置于突出的传感器区域31中、且通过旋入螺钉并浇注填充料固定的传感器模块33之外，作为其他的模块，监控装置6还具有耦合模块53、供能模块54和电子模块55，其中耦合模块53和电子模块55借助位于接收室48、50中的机械连接装置和/或至少局部填充该接收室的填充料固定地安置在所属的接收室48、50中。供能模块54是能够替换的并且安全地固定在其接收室49中免受外部影响。

在本实施例中，传感器模块33具有磁场传感器和温度传感器，该磁场传感器用来优选获得切削辊的转数，至少获得切削辊5的旋转或静止状态。供能模块54的设置是为了自给自足地给监控装置6提供电能。

耦合模块53的设置是为了能够和程序接口建立电感连接，从而通过电子模块55使监控装置6连入图1中所述的无线网络。

在图5中最后可见作为其他模块的、具有天线的发送模块56，该发送模块通过螺纹连接以及通过浇注非常能够抵抗各种负荷的填充料而安置在外壳盖30的发送区域36中。

为了连接通过传感器模块33、耦合模块53、供能模块54、电子模块55和发送模块56构成的多个模块，设置有图5中未示出的电导线。

图6以方块图示出了监控装置6的电子构造及其与信号接收器7的共同作用。为了方便理解，在图6中用实线表示传输电能的连接，用虚线表示传输控制信号的连接，以及用点线表示传输数据信号的连接。

通过供能模块54能够对传感器模块33、电子模块55和发送模块56输送电能。从图6中可知，监控装置6是自供能源的，并且通过耦合模块53能够借助程序接口57进行电感编程。其中，单个的模块33、53、54、55、56通过控制信号导线和数据信号导线相互连接。

Claims (12)

1.一种用于监控盾构隧道掘进机的切削辊的旋转状况的监控装置，所述监控装置具有壳体，所述壳体具有至少一个用来接收模块的接收室，并且所述壳体安装在为了固定所述切削辊的切削辊轴而形成的夹紧装置上，其特征在于，各个接收室的所有面都闭合，所述壳体具有含所述各个接收室的壳体嵌段，所述壳体嵌段形成为长方体形状并通过细长的插槽基座形成为紧固单元的一部分，并且所述壳体嵌段具有在所述插槽基座的纵向上延伸的杆通道，所述杆通道用来接收所述夹紧装置的夹紧螺钉杆。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述插槽基座安置在所述壳体嵌段横向上的中间区域中，并且所述插槽基座的两侧分别形成有至少一个接收室。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过机械连接装置和/或至少部分填充相关接收室的填充料来加固所述模块。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过至少一个外壳盖能够紧密地闭合所述各个接收室，所述外壳盖能够固定在所述壳体嵌段上并且能够松开。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述外壳盖上安置有至少一个模块。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模块具有至少一个传感器，所述传感器包含在包括磁场传感器、温度传感器和加速度传感器的组合中。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模块通过电导线相互连接。

8.一种具有根据权利要求1至7中任意一项所述装置的盾构隧道掘进机的切削辊结构，所述切削辊结构具有能够绕着切削辊轴旋转的切削辊和夹紧螺钉，通过所述夹紧螺钉能够将所述切削辊轴的一端固定在切削辊壳体中，其中，所述夹紧螺钉的杆区段安置在杆通道中，并且所述壳体的一侧无接触地安置在所述切削辊的轮毂对面。

9.根据权利要求8所述的切削辊结构，其特征在于，所述装置具有磁场传感器和/或温度传感器，所述磁场传感器和/或温度传感器安置在所述轮毂的对面。

10.根据权利要求8所述的切削辊结构，其特征在于，所述壳体和靠近所述壳体的、支撑在所述切削辊壳体上的夹紧端子的末端区段具有相同的横截面。

11.根据权利要求10所述的切削辊结构，其特征在于，在需要调整夹紧装置的有效长度的情况下具有至少一个间隔件，所述间隔件具有贯穿间隙，并且所述间隔件安置在所述壳体和所述夹紧端子)的末端区段之间，其中，所述间隔件和所述壳体以及所述夹紧端子的末端区段具有相同的横截面。

12.根据权利要求8所述的切削辊结构，其特征在于，所述壳体形状配合地安置在形成于所述切削辊壳体的接收槽中。