CN110986748B - 一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，包括刀架，设于刀架上的刀架螺栓，与刀架相接触的刀筒，设于刀筒内的刀筒螺栓和设于刀架螺栓上的端盖；端盖与刀架螺栓通过螺纹连接，刀架螺栓与刀筒螺栓相接触。本发明具有如下有益效果：本发明具有原理简单、安装方便、可重复利用、准确可靠等特点，通过使用本发明，工作人员可实时掌握滚刀在刀筒内的安装状态，准确判断滚刀刀架在掘进过程中是否发生后退，以便及时采取相应的处理措施，保证掘进施工的安全高效。

Description

一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置

技术领域

本发明涉及隧道掘进工程设备检测技术领域，尤其是涉及一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置。

背景技术

盾构施工过程中，滚刀作为最常用的掘进刀具，其工作状态的好坏直接影响到整个刀盘的破岩效率。由于地质条件的不可预见性，滚刀经常受到不可控制的非正常外载荷和巨大冲击力的作用，导致滚刀刀架固定螺栓松动、断裂，滚刀和滚刀刀架后退到刀筒内部，无法进行正常破岩，甚至进一步引起刀盘磨损破坏，造成更大的损失。因此对滚刀刀架的安装状态进行实时监测很有必要。目前还没有实现对滚刀后退实时准确监测的设备，工程现场采用的方法是在刀筒内焊接液压管路，利用液压管路压力泄漏判断滚刀后退，该方法虽较为简单，但可靠性、准确性不高，且反复焊接对刀筒内壁有一定损害，对后续施工产生不利影响。

发明内容

本发明为了克服现有技术中由于非正常外载荷和巨大冲击力的作用，滚刀和滚刀刀架后退到刀筒内部，无法进行正常破岩，进一步引起刀盘磨损破坏，造成更大的损失，利用液压管路压力泄漏判断滚刀后退，但可靠性、准确性不高，且反复焊接对刀筒内壁有一定损害，对后续施工产生不利影响的问题，提出了一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，包括刀架，设于刀架上的刀架螺栓，与刀架相接触的刀筒，设于刀筒内的刀筒螺栓和设于刀架螺栓上的端盖；端盖与刀架螺栓通过螺纹连接，刀架螺栓与刀筒螺栓相接触。

通过该装置实现对滚刀刀架安装状态的实时监测，且监测结果准确、可靠，盾构机操作人员根据监测结果及时对滚刀进行拆卸和维修更换，避免造成更大的损失，提高施工的效率和安全性。

作为优选，所述端盖为下端开口的圆柱形，端盖的上端面上设有圆形通孔，圆形通孔上设有与圆形通孔相适配的橡胶管，端盖的外侧壁上设有第一螺纹；橡胶管内设有第一导线和光纤，导线和光纤向下伸出圆形通孔之外。

作为优选，所述刀架螺栓包括刀架螺帽和与刀架螺帽垂直连接的刀架螺杆，刀架螺杆上设有与第二螺纹，刀架螺杆内沿轴向中央设有贯通螺杆的呈“凸”字形的中心孔；刀架螺帽为上端开口的中空的圆柱体，刀架螺帽内设有电路板，第一导线和光纤均与电路板电连接。

作为优选，中心孔包括第一通孔和与第一通孔贯通连接的第二通孔，第二通孔的直径大于第一通孔；中心孔的第二通孔内设有弹簧，弹簧的一端与第一通孔连接，弹簧的另一端上设有与弹簧固定连接的刀架金属接头，弹簧的长度小于第二通孔的高度；第二通孔的下端的内壁上设有朝向第二通孔中心线的弧形金属接头，弧形金属接头为弹性接头，刀架金属接头和弧形金属接头均与刀筒螺栓相接触；弹簧内设有第二导线，刀架金属接头通过导线与电路板电连接；弧形金属接头通过第三导线与电路板电连接。

作为优选，刀架螺帽的内侧壁上部设有第三螺纹，第三螺纹与第一螺纹相适配。

作为优选，所述刀筒螺栓包括刀筒螺帽和与刀筒螺帽垂直连接的刀筒螺杆；刀筒螺杆下部设有第四螺纹，刀筒螺杆上部设有橡胶环，刀筒螺杆的顶部设有与刀筒螺杆连接的电阻丝，电阻丝上设有刀筒金属接头。

刀筒螺栓通过第四螺纹安装在刀筒上与刀架螺栓对应的位置。

作为优选，橡胶环的外径大于刀筒螺杆的直径；所述电阻丝均匀缠绕形成线圈，线圈的一端刀筒螺杆的顶端连接，线圈的另一端与刀筒金属接头连接；线圈与刀筒螺栓绝缘，刀筒金属接头与刀筒螺栓绝缘。

作为优选，刀架金属接头呈头部朝下的“凸”字形，刀筒金属接头呈“凹”字形，刀筒金属接头与刀架金属接头相匹配，并可相互接触；弧形金属接头与电阻丝相接触。

橡胶环用以隔绝外部泥水进入到螺栓安装孔内部。电阻丝绕制成的线圈除与弧形金属接头接触的外环面外，均涂有绝缘材料。

作为优选，监测盾构滚刀刀架后退的监测装置还包括无线发射器、路由器和电脑；无线发射器设于刀筒外部，无线发射器内置电池，无线发射器与电路板电连接；路由器与电脑电连接，路由器接收无线发射器发射的信号数据，并将数据传输至电脑。

滚刀刀架与刀筒产生相对运动时，弧形金属接头在电阻丝上滑动，改变电阻丝接入电路中电阻大小，进一步改变电路板中电流的大小，电路板将电流信号转换成数字信号，经无线发射器和路由器传输至电脑，电脑对信号进行处理和显示，最终根据电流值变化的幅度确定滚刀刀架与刀筒分离的距离，以判断滚刀刀架是否发生后退。

因此，本发明具有如下有益效果：

本发明主要是将刀架螺栓、刀筒螺栓分别安装在滚刀刀架和刀筒上，刀架螺栓与刀筒螺栓安装后弧形金属接头与电阻丝之间保持接触并随滚刀刀架的运动在电阻丝表面滑动，进一步改变电路中电流大小，电路板将电流信号转换成数字信号并最终传输至电脑进行处理和显示，通过观察电路中电流的变化幅度判断滚刀刀架和刀筒的相对位置关系，从而判断滚刀刀架是否发生后退以及后退距离大小。本发明具有原理简单、安装方便、可重复利用、准确可靠等特点，通过使用本发明，工作人员可实时掌握滚刀在刀筒内的安装状态，准确判断滚刀刀架在掘进过程中是否发生后退，以便及时采取相应的处理措施，保证掘进施工的安全高效。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的刀架螺栓的一种结构示意图；

图3是本发明的刀筒螺栓的一种结构示意图；

图4是本发明的刀架螺栓和刀筒螺栓的一种连接示意图；

图5是本发明的电路板、路由器、无线发射器和电脑的一种电连接示意图。

图中：端盖1，第一螺纹2，橡胶管3，第一导线4，光纤5，第三螺纹6，刀架螺帽7，刀架螺栓8，第二螺纹9，电路板10，中心孔11，弹簧12，刀架金属接头13，第二导线14，弧形金属接头15，刀筒螺栓16，刀筒螺帽17，第四螺纹18，橡胶环19，电阻丝20，刀筒金属接头21，刀架22，刀筒23，无线发射器24，路由器25，电脑26，第一通孔27，第二通孔28，第三导线29。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述：

如图1所示的实施例是一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，包括刀架22，设于刀架上的刀架螺栓8，与刀架相接触的刀筒23，设于刀筒内的刀筒螺栓16和设于刀架螺栓上的端盖1；端盖与刀架螺栓通过螺纹连接，刀架螺栓与刀筒螺栓相接触。

如图2所示，端盖为下端开口的圆柱形，端盖的上端面上设有圆形通孔，圆形通孔上设有与圆形通孔相适配的橡胶管3，端盖的外侧壁上设有第一螺纹2；橡胶管内设有第一导线4和光纤5，导线和光纤向下伸出圆形通孔之外。

刀架螺栓包括刀架螺帽7和与刀架螺帽垂直连接的刀架螺杆，刀架螺杆上设有与第二螺纹9，刀架螺杆内沿轴向中央设有贯通螺杆的呈“凸”字形的中心孔11；刀架螺帽为上端开口的中空的圆柱体，刀架螺帽内设有电路板10，第一导线和光纤均与电路板电连接。中心孔包括第一通孔27和与第一通孔贯通连接的第二通孔28，第二通孔的直径大于第一通孔；中心孔的第二通孔内设有弹簧12，弹簧的一端与第一通孔连接，弹簧的另一端上设有与弹簧固定连接的刀架金属接头13，弹簧的长度小于第二通孔的高度；第二通孔的下端的内壁上设有朝向第二通孔中心线的弧形金属接头15，弧形金属接头为弹性接头，刀架金属接头和弧形金属接头均与刀筒螺栓相接触；弹簧内设有第二导线14，刀架金属接头通过第二导线与电路板电连接；弧形金属接头通过第三导线29与电路板电连接。刀架螺帽的内侧壁上部设有第三螺纹6，第三螺纹与第一螺纹相适配。

如图3所示，刀筒螺栓包括刀筒螺帽17和与刀筒螺帽垂直连接的刀筒螺杆；刀筒螺杆下部设有第四螺纹18，刀筒螺杆上部设有橡胶环19，刀筒螺杆的顶部设有与刀筒螺杆连接的电阻丝20，电阻丝上设有刀筒金属接头21。橡胶环的外径大于刀筒螺杆的直径；电阻丝均匀缠绕形成线圈，线圈的一端与刀筒螺杆的顶端连接，线圈的另一端与刀筒金属接头连接；线圈与刀筒螺栓绝缘，刀筒金属接头与刀筒螺栓绝缘。

如图4所示，刀架金属接头呈头部朝下的“凸”字形，刀筒金属接头呈“凹”字形，刀筒金属接头与刀架金属接头相匹配，并可相互接触；弧形金属接头与电阻丝相接触。电阻丝绕制成的线圈除与弧形金属接头接触的外环面外，均涂有绝缘材料。

如图5所示，监测装置还包括无线发射器24、路由器25和电脑26；无线发射器设于刀筒外部，无线发射器内置电池，无线发射器与电路板电连接；路由器与电脑电连接，路由器接收无线发射器发射的信号数据，并将数据传输至电脑。

据传输至电脑。

滚刀刀架与刀筒产生相对运动时，弧形金属接头在电阻丝上滑动，改变电阻丝接入电路中电阻大小，进一步改变电路板中电流的大小，电路板将电流信号转换成数字信号，经无线发射器和路由器传输至电脑，电脑对信号进行处理和显示，最终根据电流值变化的幅度确定滚刀刀架与刀筒分离的距离，以判断滚刀刀架是否发生后退。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，其特征是，包括刀架（22），设于刀架上的刀架螺栓（8），与刀架相接触的刀筒（23），设于刀筒内的刀筒螺栓（16）和设于刀架螺栓上的端盖（1）；端盖与刀架螺栓通过螺纹连接，刀架螺栓与刀筒螺栓相接触；

所述端盖为下端开口的圆柱形，端盖的上端面上设有圆形通孔，圆形通孔上设有与圆形通孔相适配的橡 胶管（3），端盖的外侧壁上设有第一螺纹（2）；橡胶管内设有第一导线（4）和光纤（5），导线和光纤向下伸出圆形通孔之外；

所述刀架螺栓包括刀架螺帽（7）和与刀架螺帽垂直连接的刀架螺杆，刀架螺杆上设有与第二螺纹（9），刀架螺杆内沿轴向中央设有贯通螺杆的呈“凸”字形的中心孔（11）；刀架螺帽为上端开口的中空的圆柱体，刀架螺帽内设有电路板（10），第一导线和光纤均与电路板电连接；

所述中心孔（11）包括第一通孔（27）和与第一通孔贯通连接的第二通孔（28），第二通孔的直径大于第一通孔；中心孔的第二通孔内设有弹簧（12），弹簧的一端与第一通孔连接，弹簧的另一端上设有与弹簧 固定连接的刀架金属接头（13），弹簧的长度小于第二通孔的高度；第二通孔的下端的内壁 上设有朝向第二通孔中心线的弧形金属接头（15），弧形金属接头为弹性接头，刀架金属接 头和弧形金属接头均与刀筒螺栓相接触；弹簧内设有第二导线（14），刀架金属接头通过第 二导线与电路板电连接；弧形金属接头通过第三导线（29）与电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，其特征是，刀架螺帽的内侧壁上部设有第三螺纹（6），第三螺纹与第一螺纹相适配。

3.根据权利要求1所述的监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，其特征是，所述刀筒螺栓包括刀筒螺帽（17）和与刀筒螺帽垂直连接的刀筒螺杆；刀筒螺杆下部设有第四螺纹（18），刀筒螺杆上部设有橡胶环（19），刀筒螺杆的顶部设有与刀筒螺杆连接的电阻丝（20），电阻丝上设有刀筒金属接头（21）。

4.根据权利要求3所述的监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，其特征是，橡胶环的外径大于刀筒螺杆的直径；所述电阻丝均匀缠绕形成线圈，线圈的一端与刀筒螺杆的顶端连接，线圈的另一端与刀筒金属接头连接；线圈与刀筒螺栓绝缘，刀筒金属接头与刀筒螺栓绝缘。

5.根据权利要求1所述的监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，其特征是，刀架金属接头呈头部朝下的“凸”字形，刀筒金属接头呈“凹”字形，刀筒金属接头与刀架金属接头相匹配，并可相互接触；弧形金属接头与电阻丝相接触。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的监测盾构滚刀刀架后退的监测装置，其特征是，还包括无线发射器（24）、路由器（25）和电脑（26）；无线发射器设于刀筒外部，无线发射器内置电池，无线发射器与电路板电连接；路由器与电脑电连接，路由器接收无线发射器发射的信号数据，并将数据传输至电脑。

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