CN217950364U - 一种盾构土仓内金属异物探测处理装置 - Google Patents

Abstract

一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，包括土仓隔板，土仓隔板上设置有孔口，还包括阀门装置、导向筒、电磁吸盘、伸缩装置、吸附锁定检测线圈和控制模块，土仓隔板的孔口和导向筒分别连接在阀门装置的前后两侧，电磁吸盘可移动地设置在导向筒中，并与伸缩装置连接，通过伸缩装置的动作能够使电磁吸盘在导向筒中前后移动，导向筒中设置有卸料孔或者铰接可开口结构或者两者的结合，吸附锁定检测线圈安装在电磁吸盘上，控制模块分别与阀门装置、电磁吸盘、伸缩装置和吸附锁定检测线圈电性连接。该装置安全性及施工效率高，能够在没有开仓条件下通过机械的方式完成金属异物的探测处理工作，将金属异物从土仓中取出，从而防止金属异物对其他设备造成损坏。

Description

一种盾构土仓内金属异物探测处理装置

技术领域

本实用新型涉及隧道施工设备技术领域，尤其涉及到一种盾构土仓内金属异物探测处理装置。

背景技术

近年来，盾构法施工应用日益广泛，已在隧道施工领域中占据主导地位，盾构隧道的开挖主要是依靠刀盘上的刀具切削土体，刀具在使用过程中出现偶发崩落刀圈、导体、垫块等金属异物，如不及时将这些金属异物取出会引起其它刀具的连锁损坏，严重的会造成刀盘主体的磨损，此外，在排土过程中这些金属异物会卡住螺旋机，导致无法排土，还有致使螺旋机断轴的风险。

脱落的刀圈、导体、垫块等金属异物往往下沉到土仓下部，人工难以去土仓底部搜寻并清理碎片。目前，针对金属异物的处理，只能等到盾构机掘进参数异常后或者在预定位置提前开仓检查刀具，出现刀圈等碎片脱落后，只能尽量降低仓位，然后采用人工打捞的方式去到土仓底部进行金属异物打捞处理，风险和难度极高。若在软弱地层下无法及时直接开仓，金属异物处理工作更是无法开展。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，该装置改变了以往只能靠人工打捞金属异物的方式，能够在没有开仓条件下也能够完成金属异物的探测处理工作，将金属异物从土仓中取出，从而防止金属异物对其他设备造成损坏。

本实用新型为了实现上述技术问题，提供了一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，包括土仓隔板，所述土仓隔板上设置有孔口，还包括阀门装置、导向筒、电磁吸盘、伸缩装置、吸附锁定检测线圈和控制模块，所述土仓隔板的孔口和导向筒分别连接在阀门装置的前后两侧，通过阀门装置的开合控制孔口和导向筒两者之间的连通与封闭，所述电磁吸盘可移动地设置在导向筒中，所述电磁吸盘与伸缩装置连接，通过伸缩装置的动作能够使电磁吸盘在导向筒中前后移动，所述导向筒中设置有卸料孔或者铰接可开口结构或者两者的结合，所述吸附锁定检测线圈安装在电磁吸盘上，所述控制模块分别与阀门装置、电磁吸盘、伸缩装置和吸附锁定检测线圈电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述阀门装置包括闸门基座、闸门板和闸门千斤顶，所述闸门基座的前端固定在土仓隔板的孔口处，后端与导向筒连接，所述闸门板设置在闸门基座中，且与闸门千斤顶连接，由闸门千斤顶控制其开合。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向筒为单根整体结构，长度至少为电磁吸盘长度和金属异物最大外径之和的两倍，所述导向筒的中部下侧设置有卸料孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向筒为两段组合结构，总长度至少为电磁吸盘长度和金属异物最大外径之和，两段导向筒之间通过铰链连接形成铰接可开口结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向筒为两段组合结构，总长度至少为电磁吸盘长度和金属异物最大外径之和的两倍，两段导向筒之间通过铰链连接形成铰接可开口结构，且其中一段导向筒位于整体导向筒的中部下侧设置有卸料孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述电磁吸盘的外缘与导向筒内壁之间设置有密封件。

作为本实用新型的进一步改进，所述电磁吸盘上设置有金属异物检测线圈，所述金属异物检测线圈与控制模块电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩装置为伸缩千斤顶，安装在导向筒的末端。

作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩装置上设有伸缩行程传感器，所述闸门装置上设有闸门行程传感器，所述伸缩行程传感器和闸门行程传感器分别与控制模块连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制模块为PLC控制模块。

该装置通过电磁吸盘对金属异物进行吸附，当吸附锁定检测线圈检测到金属异物已经被吸附到电磁吸盘上时，伸缩装置带动电磁吸盘在导向筒中后退，同时闸门装置关闭，当电磁吸盘后退到卸料孔或者铰接可开口结构处时，金属异物从卸料或者铰接可开口结构中处取出，从而完成金属异物的取出。

本实用新型的有益效果为：该装置能够通过机械的方式完成金属异物的取出工作，改变了以往只能靠人工打捞金属异物的方式，有效地提高了施工效率及安全性，且能够在没有开仓条件下也能够完成金属异物的探测处理工作，将金属异物从土仓中取出，从而防止金属异物对其他设备造成损坏。

附图说明

图1为实施例一整体结构示意图；

图2为实施例一电性连接结构示意图；

图3为实施例二所述导向筒结构示意图；

图4为实施例三所述导向筒结构示意图；

标记说明：土仓隔板1、孔口1-1、阀门装置2、闸门基座2-1、闸门板2-2、导向筒3、铰接可开口结构3-1、卸料孔3-2、电磁吸盘4、伸缩装置5、密封件6、吸附锁定检测线圈7、金属异物检测线圈8、伸缩行程传感器9、闸门行程传感器10、控制模块11。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

如图1、2所示，一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，包括土仓隔板1、阀门装置2、导向筒3、电磁吸盘4、伸缩装置5、密封件6、吸附锁定检测线圈7、金属异物检测线圈8、伸缩行程传感器9、闸门行程传感器10和控制模块11。

土仓隔板1上开设有孔口1-1，阀门装置2的前侧与孔口1-1连接，阀门装置2的后侧与导向筒3连接，通过阀门装置2的开合控制孔口1-1和导向筒3两者之间的连通与封闭，用于隔断导向筒3内与土仓压力的联系。具体地，阀门装置2包括闸门基座2-1、闸门板2-2和闸门千斤顶。闸门基座2-1的前端焊接在土仓隔板1的孔口1-1处，后端通过连接法兰与导向筒3连接，闸门板2-2设置在闸门基座2-1中，且与闸门千斤顶连接，由闸门千斤顶控制其开合。闸门行程传感器10设置在闸门基座2-1上，用于检测闸门板2-2是否完全打开和完全关闭。

导向筒3为两段组合结构，总长度为电磁吸盘4长度和金属异物最大外径之和的两倍，两段导向筒3之间通过铰链连接形成铰接可开口结构3-1，且其中一段导向筒3位于整体导向筒3的中部下侧设置有卸料孔3-2。铰接可开口结构3-1能够使两段导向筒3翻转断开形成开口，从而便于后期的人工处理、检查和保养，而卸料孔3-2能够便于金属异物掉落，与其他装置配合实现自动化控制。

导向筒3内部抛光处理，电磁吸盘4可移动地设置在导向筒3中，且电磁吸盘4的外缘与导向筒3内壁之间设置密封件6，从而形成密封结构，密封件6具体采用密封圈。电磁吸盘4上设置有金属异物检测线圈8和吸附锁定检测线圈7。金属异物检测线圈8用于检测范围内是否存在金属异物，当金属异物进行检测范围内时，磁场受到干扰，平衡被打破，金属异物检测线圈8的感应电压发生变化，从而检测出金属异物。吸附锁定检测线圈7用于检测金属异物是否被吸附锁定到电磁吸盘4上，原理为根据吸附锁定前后电流的变化进行判断。

伸缩装置5采用伸缩千斤顶，通过连接法兰安装在导向筒3的末端，伸缩装置5的伸缩杆与电磁吸盘4连接，通过伸缩装置5来带动电磁吸盘4在导向筒3中前后移动。伸缩行程传感器9设置在伸缩装置5上，用于检测伸缩装置5的伸缩行程，且相当于检测电磁吸盘4的行程。

控制模块11采用PLC模块，控制模块11分别与阀门装置2、电磁吸盘4、伸缩装置5、金属异物检测线圈8、吸附锁定检测线圈7、闸门行程传感器10和伸缩行程传感器9电性连接，用于根据金属异物检测线圈8、吸附锁定检测线圈7、闸门行程传感器10和伸缩行程传感器9的信号控制阀门装置2、电磁吸盘4和伸缩装置5动作，实现自动化控制。

上述装置的工作流程为：

一、初始状态时，电磁吸盘4位于导向筒3最前端，闸门装置处于打开状态。

二、检测功能开启后，金属异物检测线圈8在土仓内产生磁场，随着刀盘的转动，当有金属异物进入到金属异物检测线圈8的磁场区域时，PLC模块接受到信号后发出报警信号反馈给操作人员，执行清除操作。

三、PLC模块发出指令接通电磁吸盘4电源，产生强大吸力将金属异物吸附锁定到电磁吸盘4上，然后吸附锁定检测线圈7将金属异物锁定信号反馈给PLC模块，PLC模块控制伸缩装置5后移，使电磁吸盘4同步进行后移，同时PLC模块控制闸门装置关闭直至触发闸门行程传感器10。

四、当电磁吸盘4后移到卸料口位置上时触发伸缩行程传感器9，停止后移，电磁吸盘4断电失去吸附能力，金属异物从卸料口掉落排出，此时金属异物检测线圈8检测到无金属异物后将信号传回PLC执行归位操作。

五、伸缩装置5收到信号，将电磁吸盘4前移至导向筒3最前端，触发伸缩行程传感器9，然后PLC模块控制闸门装置开启直至触发闸门行程传感器10，从而完成一个工作循环。

该装置适用于所有土压平衡盾构机，通过该装置能够及时探测发现盾构刀具锁紧螺栓、垫块、刀圈破损等脱落情况，锁定金属异物的位置后精准清除，有效减少刀具异常损坏，提高刀具利用率，避免金属异物卡死螺旋机，保障盾构施工掘进效率。且该装置可准确定位金属异物位置以进行快速打捞。

在上软下硬、软弱地层等不便于开仓的情况下，该装置能够不受地层影响、不耽误盾构掘进，无需开仓，即可独立去除已锁定的金属异物，不仅及时消除了危害，还不影响掘进，提高了施工效率，同时避免了处理故障需要消耗的大量时间。

该装置通过金属异物检测线圈8，在检测到金属异物的情况下才启动电磁吸盘4，实现了先检测后启动的方式，极大地节省了电能消耗，同时避免了电磁吸盘4在长时间通电条件下温升对吸附效果的影响，此外，该装置利用吸附锁定检测线圈7在吸附前后电流的变化来确认锁定情况，保证了实施效果的可靠性。

实施例二：

如图3所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：导向筒3为两段组合结构，总长度为电磁吸盘4长度和金属异物最大外径之和，两段导向筒3之间通过铰链连接形成铰接可开口结构3-1。除上述之外，实施例二其余部分均与实施例一相同。

这种导向筒3的铰接可开口结构3-1能够使两段导向筒3翻转断开形成开口，然后人工将金属异物从开口中取出，这种导向筒3结构的优点为有利于在小空间条件下安装，缺点为需要人工将两段导向筒3翻转然后将金属异物取出，自动化程度低。

实施例三：

如图4所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：导向筒3为单根整体结构，长度为电磁吸盘4长度和金属异物最大外径之和的两倍，卸料孔3-2设置在单根导向筒3的中部下侧。除上述之外，实施例二其余部分均与实施例一相同。

以上实施例仅用来方便举例说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，包括土仓隔板，所述土仓隔板上设置有孔口，其特征在于：还包括阀门装置、导向筒、电磁吸盘、伸缩装置、吸附锁定检测线圈和控制模块，所述土仓隔板的孔口和导向筒分别连接在阀门装置的前后两侧，通过阀门装置的开合控制孔口和导向筒两者之间的连通与封闭，所述电磁吸盘可移动地设置在导向筒中，所述电磁吸盘与伸缩装置连接，通过伸缩装置的动作能够使电磁吸盘在导向筒中前后移动，所述导向筒中设置有卸料孔或者铰接可开口结构或者两者的结合，所述吸附锁定检测线圈安装在电磁吸盘上，所述控制模块分别与阀门装置、电磁吸盘、伸缩装置和吸附锁定检测线圈电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述阀门装置包括闸门基座、闸门板和闸门千斤顶，所述闸门基座的前端固定在土仓隔板的孔口处，后端与导向筒连接，所述闸门板设置在闸门基座中，且与闸门千斤顶连接，由闸门千斤顶控制其开合。

3.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述导向筒为单根整体结构，长度至少为电磁吸盘长度和金属异物最大外径之和的两倍，所述导向筒的中部下侧设置有卸料孔。

4.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述导向筒为两段组合结构，总长度至少为电磁吸盘长度和金属异物最大外径之和，两段导向筒之间通过铰链连接形成铰接可开口结构。

5.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述导向筒为两段组合结构，总长度至少为电磁吸盘长度和金属异物最大外径之和的两倍，两段导向筒之间通过铰链连接形成铰接可开口结构，且其中一段导向筒位于整体导向筒的中部下侧设置有卸料孔。

6.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述电磁吸盘的外缘与导向筒内壁之间设置有密封件。

7.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述电磁吸盘上设置有金属异物检测线圈，所述金属异物检测线圈与控制模块电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述伸缩装置为伸缩千斤顶，安装在导向筒的末端。

9.根据权利要求1所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述伸缩装置上设有伸缩行程传感器，所述阀门装置上设有闸门行程传感器，所述伸缩行程传感器和闸门行程传感器分别与控制模块连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种盾构土仓内金属异物探测处理装置，其特征在于：所述控制模块为PLC控制模块。

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