CN215333758U - 一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑工程基坑施工钢支撑领域，具体为一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统。一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统主要包括若干个集成了顶进油缸、集成液压动力单元、控制模块、数据采集无线传输模块、系统电池、止退机构、压力和位移传感器的智能自动节；无线智能网关；现场操控电脑；应急液压泵站；便携式应急电源；智能检测箱以及远程智能监控系统。智能自动节采用抗污染、防水、防撞的一体化全集成式设计，可根据设定参数独立自主工作。本实用新型集成化程度高、机械液压双自锁、安全可靠、抗施工恶劣环境性能强、智能化程度高，系统无外接电缆、高压油管、数据线等连接管线，施工方便快捷、风险隐患大大减少。

Description

一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统

技术领域：

本实用新型涉及建筑工程基坑施工钢支撑领域，具体为一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统。

背景技术：

地下建筑工程的基坑施工过程中需要进行围护结构的支护，钢支撑就是基坑围护结构支护方式中最为通用的一种。目前普遍的钢支撑轴力伺服设备工作原理是通过地面上配置的液压动力站和电气控制柜来控制钢支撑端部轴力伺服油缸的伸缩和保压。通常需要从地面上的液压动力站排布高压油管连接至钢支撑端部轴力伺服油缸，另外还需要从地面的电气控制柜排布电源动力线缆和数据传输线缆连接至钢支撑端部轴力伺服油缸。通过电气控制柜驱动液压动力站，通过高压油管，从而将液压动力转换为合适的钢支撑机械轴力抵抗基坑围护结构受到的土压力，进而完成钢支撑伺服系统对基坑围护结构的支护工作。

钢支撑施工一般为数十台或者百台钢支撑同时工作。目前常规的钢支撑伺服系统需要在基坑边上布置数十台液压动力站和相应的电气控制柜。液压动力站需要380V的市电交流电，传统电控柜因为要考虑到数百台支撑头的运行需要配备大功率的380V的交流电，而且需要专用电缆现场布线连接，不仅电压高，危险性大，容易发生漏电和触电事故，同时由于施工现场供电不稳定，会影响到液压动力系统工作的稳定性以及数据丢失等问题。另外，传统的钢支撑伺服系统在基坑中钢支撑的液压头需要从地面的液压动力站连接高压油管和数据线。高压油管的排布和连接不仅管道距离长、费工费时、现场管道错综复杂影像基坑施工，而且高压油管带压工作时管道内的液压压力高达数十兆帕压力，如果出现管道破损和接头泄露，极易造成危险事故和伺服系统无法工作的情况。再有，传统的钢支撑伺服系统，现场占用有限的施工场地，在基坑施工过程中容易发生高压油管、电缆、数据线断裂事故，从而导致安全生产事故、系统失控、数据丢失等后果。

因此需要一种高度集成化、一体化、智能化，无需外接电缆、高压油管等外部设备的全自动智能钢支撑系统。达到高效、便捷、安全、稳定的基坑钢支撑施工支护作用。

实用新型内容：

为了克服现有技术的缺陷和潜在安全隐患，本实用新型公开了一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统。

本实用新型通过如下技术方案达到目的：

一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统其特征主要包括若干个智能自动节(1)、无线智能网关(91)、现场操控电脑(92)、便携式应急电源(93)、智能检测箱(94)、应急泵站(95)、远程智能监控系统(96)以及远程手机APP(97)。其中智能自动节(1)集成了顶进油缸(2)、集成液压动力单元(31)、控制模块(32)、数据采集无线传输模块(33)、系统电池(34)、油缸止退机构(35)、位移传感器(41)、压力传感器(42)和自动节外壳体(10)。

本实用新型工作原理：

智能自动节采用一体化全集成式设计，并采用了全套的抗污染、防水设计，可根据设定参数独立自主工作。智能自动节通过数据采集无线传输模块与智能网关进行数据和操控命令双向通讯。智能网关通过自带的无线通讯模块同时与操控电脑和远程智能监控软件平台保持实时通讯。用户和专业技术操控人员可通过远程智能监控软件平台对相关设备运营状态、数据进行远程查看，并可实现远程对单个或多个智能自动节的操控。应急液压泵站提供由于智能自动节集成的液压动力单元故障情况下的现场液压动力保障。便携式应急电源提供由于智能自动节集成的电池耗尽或故障情况下的电力保障。便携式智能检测箱提供全自动一体化智能钢支撑系统的故障快速自动检测保障。

本实用新型液压系统动作及自动保压原理：本实用新型液压系统采用集成液压动力单元31，集成液压动力单元31主要由液压油泵、油泵电机、电磁阀和液压锁等部件组成，当油缸加压至压力设定值后，控制模块32会通过集成液压动力单元31上的液压锁会切断油路，让油缸内部的高压油处于保压状态。

本实用新型止退机构工作原理：止退机构35主要由止退框架351、止退垫板352、转动轴353和止退电机354组成。止退机构35通过螺丝前端安装固定于油缸止退板22上，油缸活塞杆21伸缩会带动止退机构35随动伸缩。若干个止退垫板352安装在转动轴353上，止退垫板352可在转动轴353一定范围内自由转动。带有止退垫板352的转动轴353装配在止退框架351上，转动轴353的一端安装有止退电机354。具体工作原理是智能自动节1加压过程中，油缸活塞杆21带动与其连接的油缸止退板22和固定在油缸止退板22上的油缸止退机构35和同步伸出。随着油缸活塞杆21的伸出，会在油缸止退板22和油缸外缸体之间形成结构间隙，当间隙每超过一块止退垫板352的厚度时，止退垫板352在自重的作用下会以转动轴353为中心轴转动至油缸止退板22和油缸外缸体之间形成的间隙位置，以防止油缸泄露失效而后退。当油缸活塞杆21回缩时，首先止退电机354会带动转动轴353转动，进而带动止退垫板352转动收回到初始位置，然后油缸活塞杆21方可回缩。

伸缩式保护罩的工作原理：伸缩式保护罩13两侧预留有一字导向槽。油缸止退板22上对应位置安装有推力销，推力销装配就位于伸缩式保护罩13两侧的一字导向槽内。随着油缸活塞杆21的伸缩，固定在油缸活塞杆21上的油缸止退板22通过其固定的推力销在伸缩式保护罩13上面预留有一字导向槽内前后滑动，并带动伸缩式保护罩13伸出或回缩。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型采用全集成一体化设计，集成化程度高、机械液压双自锁、低电压设计安全可靠、抗施工恶劣环境性能强、智能化程度高，工作过程中无外接电缆、高压油管、数据线等连接管线，现场施工操作方便快捷、安全风险隐患大大减少。本实用新型具有现场安拆方便、快捷、省时省工、不占用施工场地、稳定无数据丢失等显著特点。

附图说明：

图1是一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统组成框架图。

图2是本实用新型的智能自动节机构组成示意图。

图3是本实用新型液压系统动作及自动保压原理图。

图4是本实用新型自带的止退机构工作原理图。

图5是本实用新型在下部牛腿工况下的使用方法示意图。

图6是本实用新型在上挂牛腿工况下的使用方法示意图。

具体实施方式：

现结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的具体实施步骤如下：

1)在施工现场的钢支撑拼装场地上将智能自动节1的外壳体后端法兰11通过连接螺栓51与钢管支撑5连接；

2)如果现场基坑围护机构采用钢横梁8，则将上挂式牛腿62通过连接螺栓51与智能自动节1的外壳体前端法兰12连接固定；

3)如果现场基坑围护机构采用下部钢牛腿61的方式，无钢横梁8，则无需安装上挂式牛腿62；

4)待带有智能自动节1的整根钢支撑拼接完成后，打开智能自动节1的电源开关，将整根钢支撑吊入基坑支撑位置。视具体工况，将带有智能自动节1的钢支撑通过预装的上挂式牛腿62挂在钢横梁8上，或者直接吊放就位在下部钢牛腿61上；

5)支撑吊放到位后，现场操控电脑92通过无线智能网关91链接至吊放就位的钢支撑端部的智能自动节1；

6)通过现场操控电脑92的控制程序根据现场实际需要设定智能自动节1的压力和位移控制值，并启动系统加压；

7)智能自动节1加压过程中，油缸活塞杆21带动与其连接的油缸止退板22、油缸止退机构35和伸缩式保护罩13同步伸出。止退机构35会跟随油缸活塞杆21的伸长，油缸止退板22和油缸外缸体之间形成结构间隙，当间隙每超过一块止退垫板352的厚度时，止退垫板352在自重的作用下会以转动轴353为中心轴转动至油缸止退板22和油缸外缸体之间形成的间隙位置，以防止油缸泄露失效而后退。伸缩式保护罩13会跟随油缸活塞杆21的伸长自动伸出以保护油缸活塞杆21被外物撞击；

8)随着智能自动节1的不断伸出，与智能自动节1端部连接的万向顶推板23接触到基坑围护结构7或者钢横梁8，直到达到压力设定值，控制模块32会通过集成液压动力单元31上的液压锁会切断油路，让油缸内部的高压油处于保压状态；

9)智能自动节1的电源打开后，智能自动节1相关的压力、位移和运营参数会实时通过地面上的无线智能网关91将相关数据同步到现场操控电脑92和远程智能监控系统96和远程手机APP97上；

10)系统使用过程中如需要退相关参数进行调整或者需要智能自动节1进行加压、泄压伸缩动作，可通过使用操控电脑92或远程智能监控系统96或远程手机APP97通过无线智能网关91向相应智能自动节1下达设定参数和控制指令；

11)应急泵站95提供由于智能自动节1集成的液压动力单元故障情况下的现场液压动力保障，使用时需将应急泵站95通过液压油管连接至智能自动节1预留的备用进油管24和备用出油管25，进行加压、泄压伸缩控制。

12)便携式应急电源93提供由于智能自动节1集成的系统电池34耗尽或故障情况下的电力保障，使用时需将应急电源93通过快速接头连接至系统电池34预留的外接电源接头上。

13)便携式智能检测箱94提供全自动一体化智能钢支撑系统出现故障时的快速自动检测保障，使用时需将智能检测箱94通过自带的快速接头连接至控制模块32的预留数据接头上。

14)当带有智能自动节1的钢支撑使用完成需要拆除时，使用操控电脑92或远程智能监控系统96或远程手机APP97通过无线智能网关91对智能自动节1进行泄压和回缩操作，油缸止退机构35和伸缩式保护罩13会同步跟随回缩，从而实现本实用新型的全部实施过程。

Claims (8)

1.一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，其特征在于：包括若干个智能自动节(1)、无线智能网关(91)、现场操控电脑(92)、应急液压泵站(95)、便携式应急电源(93)、智能检测箱(94)以及远程智能监控系统(96)。

2.根据权利要求1所述的一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，其特征在于：智能自动节(1)主要包括顶进油缸(2)、集成液压动力单元(31)、控制模块(32)、数据采集无线传输模块(33)、系统电池(34)、油缸止退机构(22)、位移传感器(41)、压力传感器(42)；智能自动节(1)采用一体化全集成式设计，自带动力、自主供电、自主通讯、自主控制，无需外接任何液压管道、供电线缆或数据线缆，可根据设定参数独立自主工作。

3.根据权利要求1所述的一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，其特征是：智能自动节(1)通过数据采集无线传输模块(33)与无线智能网关(91)进行数据和操控命令双向通讯；智能网关(91)通过自带的无线通讯模块同时与现场操控电脑(92)和远程智能监控系统(96)保持实时通讯。

4.根据权利要求1所述的一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，其特征是：智能自动节(1)无需借助任何外部液压动力系统和供电，可通过其集成的控制模块(32)单独操作控制，也可根据事先设定好的参数自主独立工作；智能自动节(1)可实现顶进、回缩、自动保压、压力优先伺服、位移优先伺服。

5.根据权利要求1所述的一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，其特征是：智能自动节(1)可通过其集成的液压动力单元(31)和油缸止退机构(22)可实现液压、机械双自锁功能；智能自动节(1)可通过其自带的位移传感器(41)和压力传感器(42)实时监测支撑轴力和位移数据，并通过数据采集无线传输模块(33)与无线智能网关(91)实时数据通信；智能自动节(1)可通过其预留的备用进油管(24)和备用出油管(25)，在应急液压泵站(95)的支持下实现增压、泄压、顶进及回缩动作。

6.根据权利要求1所述的一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，其特征是：智能自动节(1)的自动节外壳体(10)主要包括固定的外壳筒体和可以伸缩的随动式保护罩(13)以及上挂式牛腿(62)；自动节外壳体(10)采用了防撞、抗冲击、抗污染、防水设计，确保内部系统处于保护状态；智能自动节(1)可通过上挂式牛腿(62)快速安装就位在基坑围护结构(7)的钢横梁(8)上。

7.一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，采用无线通讯控制技术，其特征是：可通过无线智能网关(91)与现场操控电脑(92)、远程智能监控系统(96)和远程手机APP(97)进行数据和操控命令的双向实时通讯。

8.一种无管无线的全自动一体化智能钢支撑系统，配套了相应的应急保障手段，其特征在于：应急液压泵站(95)提供由于智能自动节(1)集成的液压动力单元故障情况下的现场液压动力保障；便携式应急电源(93)提供由于智能自动节(1)集成的电池耗尽或故障情况下的电力保障；便携式智能检测箱(94)提供全自动一体化智能钢支撑系统的故障快速自动检测保障。

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