CN117969071A - 一种掘进机撑靴打滑检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机撑靴打滑检测装置，本发明涉及隧道及竖井、斜井掘进技术领域，包括组装壳，所述组装壳的内部分别固定安装有液压组件和调节组件，所述液压组件的外侧与调节组件固定连接，所述调节组件的内部设置有传感器，所述组装壳的外侧固定安装有撑靴组件，所述液压组件包括绝缘环，所述绝缘环固定连接在组装壳的内侧，所述绝缘环的中心部位设置有探身。该掘进机撑靴打滑检测装置，通过岩石分成多份进行输送直至在撑靴板的尾部排出，以避免单通道的输送而造成堵塞发生的作用。

Description

一种掘进机撑靴打滑检测装置

技术领域

本发明涉及隧道及竖井、斜井掘进技术领域，具体为一种掘进机撑靴打滑检测装置。

背景技术

竖井掘进机、敞开式岩石掘进机TBM的破岩装置的推力由主轴或主梁的推进油缸提供，其反力主要由撑靴撑紧岩壁产生的摩擦力提供。隧道掘进中，当摩擦力小于掘进推力时；竖井、斜井掘进中，当摩擦力小于掘进推力与自重的综合受力时，撑靴会发生打滑现象，对掘进机正常掘进产生较大影响。撑靴打滑现象能否及时发现并采取措施，将直接影响掘进机施工进程。

撑靴板是随着掘进机一起推进移动的，同时起到将挖掘的洞进行向外撑开避免其余岩石或者土壤影响掘进机的作用，但是仍会有碎石和土壤堆积在撑靴板的顶端，这就会影响后续撑靴板的支撑和扩张；当掘进机出现打滑现象且探身前端受到岩石的挤压而发生弯曲时，如果弯曲的力度的过大可能会导致探身失效以及损坏等问题。

发明内容

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种掘进机撑靴打滑检测装置，包括组装壳，所述组装壳的内部分别固定安装有液压组件和调节组件，所述液压组件的外侧与调节组件固定连接，所述调节组件的内部设置有传感器，所述组装壳的外侧固定安装有撑靴组件；

所述液压组件包括绝缘环，所述绝缘环固定连接在组装壳的内侧，所述绝缘环的中心部位设置有探身，其中探身顶部的部件一般设计成圆形或球形，其中该部件是与土层相接触的部分，以便更容易在岩石表面滚动，切通常由金属制成，具有一定的弹性，所述探身端面的内部挤压适配有顶头，所述顶头的外侧固定连接有限滑板，所述限滑板的外侧滑动连接有内插管，所述内插管固定连接在组装壳的内侧，所述内插管远离组装壳的一端设置有延伸管，所述延伸管和内插管的内部均螺纹连接有螺纹杆；

所述延伸管的内部固定连接有减震阻尼，其中减震阻尼起到对液压系统的缓冲和减震作用，所述减震阻尼远离延伸管的一端固定连接有液压系统，所述液压系统设置在延伸管的内部，所述液压系统处于延伸管外部的一端分别与顶头和限滑板固定连接；

所述撑靴组件包括撑靴板，所述撑靴板固定连接在组装壳的外侧，所述撑靴板的顶部固定连接有堵板，其中堵板的表面开设有若干个孔，所述堵板的顶部开设有孔，且孔的旁侧设置有引流插块，所述引流插块固定连接在堵板的顶部，所述堵板的底部固定连接有泄流器，所述泄流器设置在撑靴板的内部。

优选的，所述调节组件包括二号圆盘，所述二号圆盘滑动连接在探身的外侧，所述二号圆盘的外侧插接有二号弹簧扶正器，所述二号弹簧扶正器远离二号圆盘的一端插接有二号钩环，所述二号钩环固定连接在组装壳的内壁。

优选的，所述二号钩环的旁侧设置有端环管，所述端环管固定连接在组装壳的内壁，所述端环管的内侧固定连接有堆叠板，所述堆叠板远离端环管的一端与探身滑动连接。

优选的，所述探身的外侧固定连接有支板，所述支板的外侧固定连接有推杆，其中推杆是具有韧性的，所述推杆远离支板的一端固定连接有活塞，其中活塞是具有延展性和多自由度的，所述活塞的外侧滑动连接有通管，其中囊袋、通管以及活塞所围成的是密闭空间且内部留存有气体，且囊袋具有弹性，所述通管的顶部与平覆器固定连接。

优选的，所述泄流器包括一号连板，所述一号连板固定连接在堵板的底部，所述一号连板的旁侧设置有一号泄流框，其中开设在堵板表面上的一个孔是与一号泄流框直接连通的，而进入到一号泄流框内部的岩石就会顺着其内壁向下滑落直至从底端排出去，所述一号泄流框固定连接在堵板的底部且相连通，所述一号连板的底部固定连接有搭板。

优选的，所述搭板的底部分别固定连接有二号连板和二号泄流框，所述二号泄流框设置在搭板底部的中心位置且相连通，所述一号泄流框穿插在二号泄流框的表面并延伸外部，其中二号泄流框的宽度要远大于一号泄流框的宽度，因此不影响二号泄流框内岩石的输送。

优选的，所述平覆器包括空心架，所述空心架固定连接在通管的顶部，所述空心架内腔的下半部分固定连接有囊袋，且囊袋的开口朝下，所述空心架的顶部固定连接有曲板，所述曲板的顶部固定连接有缓冲件，其中利用缓冲件的自身特性来避免探身弯曲幅度过大而导致无法复位的作用，同时缓冲件还起到探身弯曲限度的作用，所述缓冲件的顶部固定连接有卡板。

优选的，所述传感器设置在囊袋的上方，所述传感器滑动连接在空心架的内壁，所述传感器的顶部设置有翻转板，所述翻转板的外侧转动连接有支座，所述支座固定连接在空心架的内侧，所述翻转板的两端均固定连接有软幅。

优选的，所述一号圆盘滑动连接在探身的外侧，所述一号圆盘的外侧插接有一号弹簧扶正器，所述一号弹簧扶正器远离一号圆盘的一端插接有一号钩环，所述一号钩环固定连接在组装壳的内壁。

优选的，所述打滑检测系统由打滑检测器和液压系统所组成；

所述打滑检测器包括传感器和处理器，所述传感器和处理器之间通过电信号连接，所述探身的外侧固定连接有处理器，所述处理器远离绝缘环的一端设置有一号圆盘；

其中传感器用于对打滑情况进行数据采集；

所述处理器由接收单元、处理单元和输出单元三部分组成；

接收单元：将传感器所释放的电信号进行接受；

处理单元：对接收单元传递的电信号进行分析处理；

输出单元，将处理单元传递的电信号进行输出。

本发明提供了一种掘进机撑靴打滑检测装置。具备以下有益效果：

一、该掘进机撑靴打滑检测装置，通过在撑靴板内进行自由落体运动的岩石就会有一部分进入到二号泄流框内，同理进入到二号泄流框内部的岩石就会顺着其内壁向下滑落直至从底端排出去，但排出的岩石仍处于撑靴板内部，从而起到将岩石分成三份进行输送直至在撑靴板的尾部排出，以避免单通道的输送而造成堵塞发生的作用。

二、该掘进机撑靴打滑检测装置，通过伸出的探身就会挤压在正在被开采的土层上，其中探身顶部的部件一般设计成圆形或球形，其中该部件是与土层相接触的部分，以便更容易在岩石表面滚动。它的作用是确保探身与岩石表面保持良好的接触，以便准确地检测打滑现象。

三、该掘进机撑靴打滑检测装置，通过受到传感器撞击的翻转板就会向上翻转，从而起到让传感器的感官功能能够正对着探身，如果岩石掘进机发生打滑，探身的位置会发生相应的改变。这种改变可以利用传感器来进行监测。传感器可以测量探针的位移或变形，并将这些数据传输给岩石掘进机的控制系统。

四、该掘进机撑靴打滑检测装置，通过探身在发生位移或者变形的时候它会对卡板进行挤压，其中卡板的底部是与缓冲件固连的，从而利用缓冲件的自身特性来避免探身弯曲幅度过大而导致无法复位的作用，同时缓冲件还起到探身弯曲限度的作用。

附图说明

图1为本发明一种掘进机撑靴打滑检测装置的外部结构示意图；

图2为本发明整体局部剖视结构示意图；

图3为本发明撑靴组件剖视结构示意图；

图4为本发明泄流器剖视结构示意图；

图5为本发明液压组件剖视结构示意图；

图6为本发明调节组件剖视结构示意图；

图7为本发明平覆器剖视结构示意图；

图8为本发明图7中A处的放大结构示意图；

图9为本发明打滑检测系统的流程图。

图中：1、组装壳；2、撑靴组件；3、液压组件；4、调节组件；5、传感器；21、撑靴板；22、堵板；23、引流插块；24、泄流器；241、一号连板；242、一号泄流框；243、搭板；244、二号连板；245、二号泄流框；31、绝缘环；32、探身；33、处理器；34、一号圆盘；35、一号弹簧扶正器；36、一号钩环；37、顶头；38、限滑板；39、内插管；30、螺纹杆；301、延伸管；302、减震阻尼；303、液压系统；41、二号圆盘；42、二号弹簧扶正器；43、二号钩环；44、端环管；45、堆叠板；46、支板；47、推杆；48、活塞；49、通管；40、平覆器；401、空心架；402、囊袋；403、曲板；404、缓冲件；405、卡板；407、支座；408、翻转板；409、软幅。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

第一实施例，如图1-图4所示，本发明提供一种技术方案：一种掘进机撑靴打滑检测装置，包括组装壳1，所述组装壳1的内部分别固定安装有液压组件3和调节组件4，所述液压组件3的外侧与调节组件4固定连接，所述调节组件4的内部设置有传感器5，所述组装壳1的外侧固定安装有撑靴组件2。

通过掘进机分别带着组装壳1和撑靴组件2朝着地底出移动，随着掘进机对岩石的掘进使得撑靴组件2会将被挖掘的岩石压在装置的外面，从而实现道路开通的作用。

所述撑靴组件2包括撑靴板21，所述撑靴板21固定连接在组装壳1的外侧，所述撑靴板21的顶部固定连接有堵板22，所述堵板22的顶部开设有孔，且孔的旁侧设置有引流插块23，所述引流插块23固定连接在堵板22的顶部，所述堵板22的底部固定连接有泄流器24，所述泄流器24设置在撑靴板21的内部。

所述泄流器24包括一号连板241，所述一号连板241固定连接在堵板22的底部，所述一号连板241的旁侧设置有一号泄流框242，所述一号泄流框242固定连接在堵板22的底部且相连通，所述一号连板241的底部固定连接有搭板243，所述搭板243的底部分别固定连接有二号连板244和二号泄流框245，所述二号泄流框245设置在搭板243底部的中心位置且相连通，所述一号泄流框242穿插在二号泄流框245的表面并延伸外部。

其中撑靴组件2包括撑靴板21，而撑靴板21的顶部是与堵板22固定连接的，并且堵板22的表面开设有若干个孔，因此部分被掘进机挖掘且堆积在堵板22上的岩石就会通过该孔进入到撑靴板21的内部，另外说明一下原本堆积在堵板22上的岩石有一部分会通过设定好的孔直接进入到一号泄流框242内，而剩余的岩石则会通过其余孔进入到撑靴板21内，其中进入到一号泄流框242内部的岩石就会顺着其内壁向下滑落直至从底端排出去，但排出的岩石仍处于撑靴板21内部；

而上述本身就在撑靴板21内进行自由落体运动的岩石就会有一部分进入到二号泄流框245内，同理进入到二号泄流框245内部的岩石就会顺着其内壁向下滑落直至从底端排出去，但排出的岩石仍处于撑靴板21内部，从而起到将岩石分成三份进行输送直至在撑靴板21的尾部排出，以避免单通道的输送而造成堵塞发生的作用。

其中一号泄流框242是插在二号泄流框245内部的，但是二号泄流框245的宽度要远大于一号泄流框242的宽度，因此不影响二号泄流框245内岩石的输送。

第二实施例，如图5-图9所示，所述液压组件3包括绝缘环31，所述绝缘环31固定连接在组装壳1的内侧，所述绝缘环31的中心部位设置有探身32，所述探身32的外侧固定连接有处理器33，所述处理器33远离绝缘环31的一端设置有一号圆盘34，所述一号圆盘34滑动连接在探身32的外侧，所述一号圆盘34的外侧插接有一号弹簧扶正器35，所述一号弹簧扶正器35远离一号圆盘34的一端插接有一号钩环36，所述一号钩环36固定连接在组装壳1的内壁；

所述探身32端面的内部挤压适配有顶头37，所述顶头37的外侧固定连接有限滑板38，所述限滑板38的外侧滑动连接有内插管39，所述内插管39固定连接在组装壳1的内侧，所述内插管39远离组装壳1的一端设置有延伸管301，所述延伸管301和内插管39的内部均螺纹连接有螺纹杆30，所述延伸管301的内部固定连接有减震阻尼302，所述减震阻尼302远离延伸管301的一端固定连接有液压系统303，所述液压系统303设置在延伸管301的内部，所述液压系统303处于延伸管301外部的一端分别与顶头37和限滑板38固定连接。

掘进机在对岩石进行挖掘的过程中启动液压系统303，使得固定连接在液压系统303上的减震阻尼302就会压缩，同时固定连接在液压系统303另一端上的顶头37和限滑板38就会一起向右移动，也就是以远离延伸管301为方向上的移动，其中顶头37的另一头是适配安装在探身32的内部，因此顶头37就会带着探身32向右移动并使得探身32从组装壳1内伸出，随后伸出的探身32就会挤压在正在被开采的土层上，其中探身32顶部的部件一般设计成圆形或球形，其中该部件是与土层相接触的部分，以便更容易在岩石表面滚动。它的作用是确保探身32与岩石表面保持良好的接触，以便准确地检测打滑现象。

另外探身32顶端的部位是打滑探测器的主要部分，通常由金属制成，具有一定的弹性。使其与地面接触，当岩石掘进机进行掘进作业时，探针顶部施加一定的压力到岩石表面。

所述调节组件4包括二号圆盘41，所述二号圆盘41滑动连接在探身32的外侧，所述二号圆盘41的外侧插接有二号弹簧扶正器42，所述二号弹簧扶正器42远离二号圆盘41的一端插接有二号钩环43，所述二号钩环43固定连接在组装壳1的内壁，所述二号钩环43的旁侧设置有端环管44，所述端环管44固定连接在组装壳1的内壁，所述端环管44的内侧固定连接有堆叠板45，所述堆叠板45远离端环管44的一端与探身32滑动连接，所述探身32的外侧固定连接有支板46，所述支板46的外侧固定连接有推杆47，所述推杆47远离支板46的一端固定连接有活塞48，所述活塞48的外侧滑动连接有通管49，所述通管49的顶部固定连接有平覆器40。

所述平覆器40包括空心架401，所述空心架401固定连接在通管49的顶部，所述空心架401内腔的下半部分固定连接有囊袋402，且囊袋402的开口朝下，所述空心架401的顶部固定连接有曲板403，所述曲板403的顶部固定连接有缓冲件404，所述缓冲件404的顶部固定连接有卡板405，所述传感器5设置在囊袋402的上方，所述传感器5滑动连接在空心架401的内壁，所述传感器5的顶部设置有翻转板408，所述翻转板408的外侧转动连接有支座407，所述支座407固定连接在空心架401的内侧，所述翻转板408的两端均固定连接有软幅409。

另外探身32在向外伸出的过程中会带着固定连接在其外侧上的支板46一起向外移动，而支板46的外侧固定连接有推杆47，这时推杆47就会带动固定连接在其另一段上的活塞48伸入到通管49内，其中推杆47是具有韧性的同时活塞48是具有延展性和多自由度的，致使活塞48能够沿着通管49的内壁向上移动，另外通管49的顶部固定连接有空心架401，而空心架401内腔的底部固定连接有囊袋402，其中囊袋402、通管49以及活塞48所围成的是密闭空间且内部留存有气体，因此活塞48的向上移动就会使得留存在密闭空间内的气体发生压缩，但是囊袋402是具有弹性的，因此气体就会进入到囊袋402内使它鼓起，而向上鼓起的囊袋402就会挤压传感器5，随后传感器5就会沿着空心架401的内壁向上移动，然而传感器5的上方设置有翻转板408，且翻转板408是转动连接在支座407内部的，因此收到传感器5撞击的翻转板408就会向上翻转，从而起到让传感器5的感官功能能够正对着探身32，如果岩石掘进机发生打滑，探身32的位置会发生相应的改变。这种改变可以利用传感器5来进行监测。传感器5可以测量探针的位移或变形，并将这些数据传输给岩石掘进机的控制系统。

另外探身32在发生位移或者变形的时候它会对卡板405进行挤压，其中卡板405的底部是与缓冲件404固连的，从而利用缓冲件404的自身特性来避免探身32弯曲幅度过大而导致无法复位的作用，同时缓冲件404还起到探身32弯曲限度的作用。

另外设置在组装壳1内部的一号弹簧扶正器35以及二号弹簧扶正器42起到对弯曲过后的探身32进行还原复位的作用。

根据掘进机撑靴打滑检测装置，现提出打滑检测系统；

所述打滑检测系统由打滑检测器和液压系统303所组成；

所述打滑检测器包括传感器5和处理器33，所述传感器5和处理器33之间通过电信号连接，所述探身32的外侧与处理器33固定连接，所述处理器33远离绝缘环31的一端设置有一号圆盘34；

其中传感器5用于对打滑情况进行数据采集；

所述处理器由接收单元、处理单元和输出单元三部分组成；

接收单元：将传感器所释放的电信号进行接受；

处理单元：对接收单元传递的电信号进行分析处理；

输出单元，将处理单元传递的电信号进行输出。

使用时，通过启动液压系统303使得探身32的顶端向外伸出并施加一定的压力到岩石表面，若无打滑现象出现时，液压系统303会将探身32收缩并恢复到最初的位置，若有打滑现象出现时，探身32的顶端会发生弯曲同时被传感器5所检测到，紧接着传感器5会将检测到数据传递给处理器33，这时处理器33会将该电信号分别传送给液压系统303以及控制系统，其中液压系统303会快速将探身32收入到最初的位置，避免对其造成过多的磨损，而控制系统则会立刻降低掘进机的前进速度，以避免打滑情况继续产生。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种掘进机撑靴打滑检测装置，包括组装壳（1），其特征在于：所述组装壳（1）的内部分别固定安装有液压组件（3）和调节组件（4），所述液压组件（3）的外侧与调节组件（4）固定连接，所述调节组件（4）的内部设置有传感器（5），所述组装壳（1）的外侧固定安装有撑靴组件（2）；

所述液压组件（3）包括绝缘环（31），所述绝缘环（31）固定连接在组装壳（1）的内侧，所述绝缘环（31）的中心部位设置有探身（32），所述探身（32）端面的内部挤压适配有顶头（37），所述顶头（37）的外侧固定连接有限滑板（38），所述限滑板（38）的外侧滑动连接有内插管（39），所述内插管（39）固定连接在组装壳（1）的内侧，所述内插管（39）远离组装壳（1）的一端设置有延伸管（301），所述延伸管（301）和内插管（39）的内部均螺纹连接有螺纹杆（30）；

所述延伸管（301）的内部固定连接有减震阻尼（302），所述减震阻尼（302）远离延伸管（301）的一端固定连接有液压系统（303），所述液压系统（303）设置在延伸管（301）的内部，所述液压系统（303）处于延伸管（301）外部的一端分别与顶头（37）和限滑板（38）固定连接；

所述撑靴组件（2）包括撑靴板（21），所述撑靴板（21）固定连接在组装壳（1）的外侧，所述撑靴板（21）的顶部固定连接有堵板（22），所述堵板（22）的顶部开设有孔，且孔的旁侧设置有引流插块（23），所述引流插块（23）固定连接在堵板（22）的顶部，所述堵板（22）的底部固定连接有泄流器（24），所述泄流器（24）设置在撑靴板（21）的内部。

2.根据权利要求1所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述调节组件（4）还包括二号圆盘（41），所述二号圆盘（41）滑动连接在探身（32）的外侧，所述二号圆盘（41）的外侧插接有二号弹簧扶正器（42），所述二号弹簧扶正器（42）远离二号圆盘（41）的一端插接有二号钩环（43），所述二号钩环（43）固定连接在组装壳（1）的内壁。

3.根据权利要求2所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述二号钩环（43）的旁侧设置有端环管（44），所述端环管（44）固定连接在组装壳（1）的内壁，所述端环管（44）的内侧固定连接有堆叠板（45），所述堆叠板（45）远离端环管（44）的一端与探身（32）滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述探身（32）的外侧固定连接有支板（46），所述支板（46）的外侧固定连接有推杆（47），所述推杆（47）远离支板（46）的一端固定连接有活塞（48），所述活塞（48）的外侧滑动连接有通管（49），所述通管（49）的顶部固定连接有平覆器（40）。

5.根据权利要求4所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述平覆器（40）包括空心架（401），所述空心架（401）固定连接在通管（49）的顶部，所述空心架（401）内腔的下半部分固定连接有囊袋（402），且囊袋（402）的开口朝下，所述空心架（401）的顶部固定连接有曲板（403），所述曲板（403）的顶部固定连接有缓冲件（404），所述缓冲件（404）的顶部固定连接有卡板（405）。

6.根据权利要求5所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述传感器（5）设置在囊袋（402）的上方，所述传感器（5）滑动连接在空心架（401）的内壁，所述传感器（5）的顶部设置有翻转板（408），所述翻转板（408）的外侧转动连接有支座（407），所述支座（407）固定连接在空心架（401）的内侧，所述翻转板（408）的两端均固定连接有软幅（409）。

7.根据权利要求6所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述泄流器（24）包括一号连板（241），所述一号连板（241）固定连接在堵板（22）的底部，所述一号连板（241）的旁侧设置有一号泄流框（242），所述一号泄流框（242）固定连接在堵板（22）的底部且相连通，所述一号连板（241）的底部固定连接有搭板（243）。

8.根据权利要求7所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述搭板（243）的底部分别固定连接有二号连板（244）和二号泄流框（245），所述二号泄流框（245）设置在搭板（243）底部的中心位置且相连通，所述一号泄流框（242）穿插在二号泄流框（245）的表面并延伸外部。

9.根据权利要求8所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，其特征在于：所述探身（32）的外侧固定连接有处理器（33），所述处理器（33）远离绝缘环（31）的一端设置有一号圆盘（34），所述一号圆盘（34）滑动连接在探身（32）的外侧，所述一号圆盘（34）的外侧插接有一号弹簧扶正器（35），所述一号弹簧扶正器（35）远离一号圆盘（34）的一端插接有一号钩环（36），所述一号钩环（36）固定连接在组装壳（1）的内壁。

10.根据权利要求9所述的一种掘进机撑靴打滑检测装置，现提出打滑检测系统，其特征在于：

所述打滑检测系统由打滑检测器和液压系统（303）所组成；

所述打滑检测器包括传感器（5）和处理器（33），所述传感器（5）和处理器（33）之间通过电信号连接；

其中传感器（5）用于对打滑情况进行数据采集；

所述处理器（33）由接收单元、处理单元和输出单元三部分组成；

接收单元：将传感器（5）所释放的电信号进行接受；

处理单元：对接收单元传递的电信号进行分析处理；

输出单元，将处理单元传递的电信号进行输出。