CN107355227B - 一种刀盘温度检测装置及盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刀盘温度检测装置及盾构机。刀盘温度检测装置包括依次连接的温度采集模块、控制模块、发送模块、接收模块及显示模块，温度采集模块采集刀盘切削端面的实时温度值，并将实时温度值发送给所述控制模块；控制模块根据实时温度值获得泥饼结成状态，并将泥饼结成状态通过发送模块发送给接收模块；接收模块将接收到的泥饼结成状态发送给显示模块；温度采集模块包括用于采集刀盘切削端面温度信号的传感器单元，传感器单元设于刀盘的切削端面上。盾构机包括刀盘及上述所述的刀盘温度检测装置，刀盘温度检测装置的传感器单元设于刀盘的切削端面上。本发明具有刀盘使用寿命高、开挖效率高，且测量精确率高等优点。

Description

一种刀盘温度检测装置及盾构机

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程领域，尤其涉及一种刀盘温度检测装置及盾构机。

背景技术

掘进机和盾构作为隧道、地铁建设中的大型掘进设备，刀盘是其重要的核心部件，直接影响到掘进效率。盾构刀盘在正常工作时的最高温度只有40°～60°，但在盾构的掘进过程中，特别在复合地层情况下，由于土压平衡盾构中渣土改良不到位，泥水平衡盾构中泥浆性能参数不合理，导致刀盘在推进中逐渐结成泥饼。随着泥饼的形成与增大，刀盘的扭矩及总推力大幅增加，推进速度减慢，从而导致刀盘温度升高(甚至有时高达400°～500°)，其远远超出了刀盘承受的最高温度。此时，刀盘温度的升高容易产生局部烧伤、刀盘材料属性变化等现象，刀盘磨损严重，其使用寿命及开挖效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种刀盘使用寿命高、开挖效率高，且测量精确率高的刀盘温度检测装置及盾构机。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种刀盘温度检测装置，包括依次连接的温度采集模块、控制模块、发送模块、接收模块及显示模块，所述温度采集模块采集刀盘切削端面的实时温度值，并将实时温度值发送给所述控制模块；所述控制模块根据实时温度值获得泥饼结成状态，并将泥饼结成状态通过发送模块发送给接收模块；所述接收模块将接收到的泥饼结成状态发送给显示模块；所述温度采集模块包括用于采集刀盘切削端面温度信号的传感器单元，所述传感器单元设于所述刀盘的切削端面上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述传感器单元包括用于检测刀盘切削端面中心区域温度的第一检测组件及用于检测刀盘切削端面外周区域温度的第二检测组件。

所述第一检测组件及所述第二检测组件包括传感器基座及多个温度传感器，所述传感器基座沿刀盘的径向设置，多个所述温度传感器间隔设置于所述传感器基座上。

所述第一检测组件为多组，多组所述第一检测组件沿刀盘的周向布置；所述第二检测组件为多组，多组所述第二检测组件沿刀盘的周向布置；沿所述刀盘的周向，所述第一检测组件与第二检测组件错开布置。

所述传感器基座为耐磨基座，所述温度传感器的上表面低于所述耐磨基座的上表面。

所述温度采集模块还包括相互连接的信号调理单元及模数转换单元，所述信号调理单元接收所述传感器单元采集的温度信号，并将温度信号调整至预设阈值以获得模拟信号，然后将模拟信号发送给模数转换单元；所述模数转换单元对模拟信号进行处理以获得数字信号，并将数字信号传送给控制模块。

所述控制模块包括微处理器，所述微处理器根据模数转换单元传送的数字信号获得泥饼结成状态，所述数字信号包括实时温度值。

当实时温度值t≤60°时，微处理器判定为正常温度；当实时温度值为60°＜t≤80°时，微处理器判定为泥饼初步形成；当实时温度值为80°＜t≤100°时，微处理器判定为泥饼小面积结成；当实时温度值t＞100°时，微处理器判定为泥饼大面积结成。

所述发送模块包括无线发送单元，所述接收模块包括无线接收单元，所述无线发送单元接收所述控制模块的泥饼结成状态，并发送给无线接收单元；所述无线接收单元接收所述无线发送单元的泥饼结成状态，并发送给显示模块；所述显示模块显示泥饼结成状态。

还包括与接收模块连接的报警模块，所述报警模块根据接收模块接收的泥饼结成状态作出判断，当接收模块接收的为泥饼初步形成状态时，所述报警模块判断出刀盘温度高于正常温度，发出警报。

一种盾构机，包括刀盘及上述所述的刀盘温度检测装置，所述刀盘温度检测装置的传感器单元设于所述刀盘的切削端面上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的刀盘温度检测装置，通过温度采集模块采集刀盘切削端面的实时温度值，控制模块根据实时温度值获得泥饼结成状态，通过发送模块、接收模块将泥饼结成状态发送给显示模块显示，通过对刀盘温度的在线检测可实现泥饼结成状态的实时监测，在刀盘温度升高时可及时开仓处理，其有效防止了刀盘大面积结泥饼现象的发生，避免了刀盘的局部烧伤及刀盘材料属性的变化，刀盘使用寿命及开挖效率高；且温度采集模块包括采集刀盘切削端面温度信号的传感器单元，传感器单元设于刀盘的切削端面上，使得刀盘测量效率及精度高，能够满足当前数字化、信息化的需求。本发明的盾构机同样具有上述优点。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的另一结构示意图。

图3是本发明传感器基座与刀盘的位置关系示意图。

图4是本发明温度传感器与刀盘的位置关系示意图。

图中各标号表示：

1、温度采集模块；11、传感器单元；111、第一检测组件；112、第二检测组件；113、传感器基座；114、温度传感器；12、信号调理单元；13、模数转换单元；2、控制模块；3、发送模块；4、接收模块；5、显示模块；6、刀盘。

具体实施方式

下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本实施例的刀盘温度检测装置，包括依次连接的温度采集模块1、控制模块2、发送模块3、接收模块4及显示模块5。其中，温度采集模块1采集刀盘6切削端面的实时温度值，并将实时温度值发送给控制模块2；控制模块2根据实时温度值获得泥饼结成状态，并将泥饼结成状态通过发送模块3发送给接收模块4；接收模块4将接收到的泥饼结成状态发送给显示模块5；显示模块5显示泥饼结成状态。温度采集模块1包括传感器单元11，传感器单元11设于刀盘6的切削端面上，用于采集刀盘6切削端面的温度信号。

本发明通过温度采集模块1采集刀盘6切削端面的实时温度值，控制模块2根据实时温度值获得泥饼结成状态，通过发送模块3、接收模块4将泥饼结成状态发送给显示模块5显示，通过对刀盘6温度的在线检测可实现泥饼结成状态的实时监测，在刀盘6温度升高时可及时开仓处理，其有效防止了刀盘6大面积结泥饼现象的发生，避免了刀盘6的局部烧伤及刀盘6材料属性的变化，刀盘6使用寿命及开挖效率高；且温度采集模块1包括采集刀盘6切削端面温度信号的传感器单元11，传感器单元11设于刀盘6的切削端面上，使得刀盘6测量效率及精度高，能够满足当前数字化、信息化的需求。

如图3、图4所示，本实施例中，传感器单元11包括用于检测刀盘6切削端面中心区域温度的第一检测组件111及用于检测刀盘6切削端面外周区域温度的第二检测组件112，第一检测组件111及第二检测组件112的设置可实现刀盘6切削端面各区域的温度检测，保证检测精度。第一检测组件111及第二检测组件112包括传感器基座113及多个温度传感器114，传感器基座113沿刀盘6的径向设置，多个温度传感器114间隔设置于传感器基座113上。本实施例中，各温度传感器114的间隔间距相同，且间隔间距为50mm，在其他实施例中，温度传感器114的间隔间距可根据刀盘6的大小调整。

本实施例中，第一检测组件111为三组，三组第一检测组件111沿刀盘6的周向均匀布置；第二检测组件112为三组，三组第二检测组件112沿刀盘6的周向均匀布置。在其他实施例中，第一检测组件111及第二检测组件112的数量可根据检测实际需求进行设置，如设置为四组、五组等。本实施例中，沿刀盘6的周向，第一检测组件111与第二检测组件112错开布置，使得传感器单元11的检测区域覆盖刀盘6的切削端面，进一步保证检测精度。

本实施例中，传感器基座113为耐磨基座，温度传感器114的上表面低于耐磨基座的上表面，使得温度传感器114不易受到泥土摩擦产生损坏。本实施例中，传感器基座113上设有供温度传感器114的输出线通过的通孔，温度传感器114的输出线穿过通孔连接信号调理单元12。

如图2所示，本实施例中，温度采集模块1还包括相互连接的信号调理单元12及模数转换单元13，信号调理单元12接收传感器单元11采集的温度信号，并将温度信号调整至预设阈值以获得模拟信号，然后将模拟信号发送给模数转换单元13；模数转换单元13对模拟信号进行处理以获得数字信号，并将数字信号传送给控制模块2。本实施例中，预设阈值为满足模数转换单元13量程和转换精度要求的预设阈值。

本实施例中，控制模块2具体采用微处理器，微处理器根据模数转换单元13传送的数字信号获得泥饼结成状态，数字信号包括实时温度值。具体的，当实时温度值t≤60°时，微处理器判定为正常温度；当实时温度值为60°＜t≤80°时，微处理器判定为泥饼初步形成；当实时温度值为80°＜t≤100°时，微处理器判定为泥饼小面积结成；当实时温度值t＞100°时，微处理器判定为泥饼大面积结成。其有效方便了操作人员直观了解泥饼结成状态。

本实施例中，发送模块3包括无线发送单元，无线发送单元设于刀盘6的背面；接收模块4包括无线接收单元，无线接收单元设于刀盘6后方的盾体上。本实施例中，无线发送单元接收控制模块2的泥饼结成状态，并发送给无线接收单元；无线接收单元接收无线发送单元的泥饼结成状态，并发送给显示模块5；显示模块5显示泥饼结成状态。在优选实施例中，无线发送单元和无线接收单元各为四组，其有效避免了信号干扰导致泥饼结成状态无法有效发送的现象，使得泥饼结成状态可实时显示，并对刀盘6进行及时处理。

本实施例中，刀盘温度检测装置还包括报警模块，报警模块与接收模块4连接，报警模块根据接收模块4接收的泥饼结成状态作出判断，当接收模块4接收的为泥饼初步形成状态时，报警模块判断出刀盘6温度高于正常温度，发出警报，以实现对刀盘6的及时开仓处理。本实施例中，掘进机和盾构机还包括主机舱，显示模块5和报警模块设于主机舱内。

本实施例中，当盾构刀盘6旋转时，温度传感器114感应到所处位置的刀盘6温度，并输出温度信号；信号调理单元12接收传感器单元11采集的温度信号，并将温度信号调整为满足模数转换单元13量程和转换精度要求的模拟信号，然后将模拟信号发送给模数转换单元13；模数转换单元13将模拟信号进行处理以获得数字信号，并将数字信号传送给控制模块2；控制模块2根据模数转换单元13传送的数字信号获得泥饼结成状态，将泥饼结成状态通过发送模块3发送给接收模块4；接收模块4将接收到的泥饼结成状态送入主机舱内的显示模块5及报警模块，显示模块5显示泥饼结成状态，报警模块判断出刀盘6温度高于正常温度时发出警报。

本发明的盾构机包括刀盘和上述实施例所述的刀盘温度检测装置，所述刀盘温度检测装置的传感器单元设于所述刀盘的切削端面上。本发明的盾构机同样具有上述实施例所述刀盘温度检测装置的优点。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，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。本发明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的范围内的所有技术方案。

Claims (3)

1.一种刀盘温度检测装置，其特征在于，包括依次连接的温度采集模块、控制模块、发送模块、接收模块及显示模块，所述温度采集模块采集刀盘切削端面的实时温度值，并将实时温度值发送给所述控制模块；所述控制模块根据实时温度值获得泥饼结成状态，并将泥饼结成状态通过发送模块发送给接收模块；所述接收模块将接收到的泥饼结成状态发送给显示模块；所述温度采集模块包括用于采集刀盘切削端面温度信号的传感器单元，所述传感器单元设于所述刀盘的切削端面上；

所述传感器单元包括用于检测刀盘切削端面中心区域温度的第一检测组件及用于检测刀盘切削端面外周区域温度的第二检测组件；所述第一检测组件及所述第二检测组件包括传感器基座及多个温度传感器，所述传感器基座沿刀盘的径向设置，多个所述温度传感器间隔设置于所述传感器基座上；所述第一检测组件为多组，多组所述第一检测组件沿刀盘的周向布置；所述第二检测组件为多组，多组所述第二检测组件沿刀盘的周向布置；沿所述刀盘的周向，所述第一检测组件与第二检测组件错开布置；

所述温度采集模块还包括相互连接的信号调理单元及模数转换单元，所述信号调理单元接收所述传感器单元采集的温度信号，并将温度信号调整至预设阈值以获得模拟信号，然后将模拟信号发送给模数转换单元；所述模数转换单元对模拟信号进行处理以获得数字信号，并将数字信号传送给控制模块；

所述控制模块包括微处理器，所述微处理器根据模数转换单元传送的数字信号获得泥饼结成状态，所述数字信号包括实时温度值；当实时温度值t≤60°时，微处理器判定为正常温度；当实时温度值为60°＜t≤80°时，微处理器判定为泥饼初步形成；当实时温度值为80°＜t≤100°时，微处理器判定为泥饼小面积结成；当实时温度值t＞100°时，微处理器判定为泥饼大面积结成；

还包括与接收模块连接的报警模块，所述报警模块根据接收模块接收的泥饼结成状态作出判断，当接收模块接收的为泥饼初步形成状态时，所述报警模块判断出刀盘温度高于正常温度，发出警报。

2.根据权利要求1所述的刀盘温度检测装置，其特征在于，所述传感器基座为耐磨基座，所述温度传感器的上表面低于所述耐磨基座的上表面。

3.一种盾构机，包括刀盘，其特征在于，还包括如权利要求1至2任意一项所述的刀盘温度检测装置，所述刀盘温度检测装置的传感器单元设于所述刀盘的切削端面上。