DE602005000588T2

DE602005000588T2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Informationenvermittlung zu dem Führer einer Tunnelvortriebsvorrichtung in Bezug auf die Ortsbrust

Info

Publication number: DE602005000588T2
Application number: DE602005000588T
Authority: DE
Inventors: Pierre Moulin; Pierre Longchamp; Michel De Broissia; Jean-Noel Derycke
Original assignee: Bouygues Travaux Publics SAS
Current assignee: Bouygues Travaux Publics SAS
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: CN101044295A; ATE354720T1; ZA200702770B; PT1632645E; CA2579530C; DE602005000588D1; WO2006027497A1; US20080024000A1; CN100572752C; FR2874959A1; EP1632645A1; FR2874959B1; EP1632645B1; CA2579530A1; HK1107386A1; ES2279491T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Information des Fahrers einer Tunnelvortriebsmaschine über die Beschaffenheit des Bodens an der Ortsbrust, wobei die Tunnelvortriebsmaschine mit einem Rotationsbohrschild ausgestattet ist, der mit mehreren einzelnen Trägern für Rotationsschneidräder ausgestattet ist.
Die Erfindung ist insbesondere zur Detektion von harten Steinen in einem lockeren Boden- im Verlauf des Tunnelvortriebs mit einer Tunnelvortriebsmaschine anwendbar.
Es ist im Fall vertikaler Bohrungen bekannt, mittels Sensoren, die zwischen dem Bohrkopf und dem Bohrgestängestrang angebracht sind, Bohrparameter zu messen, wie beispielsweise in der Veröffentlichung FR 2 642 791 beschrieben ist.
Die Veröffentlichung WO 03/087537 beschreibt eine Vorrichtung, die einen Abnutzungsdetektor, einen Drehzahldetektor und einen Lastdetektor umfaßt, die auf dem Träger des Schneidrads angeordnet sind.
Es sind weitere Veröffentlichungen bekannt ( EP 1 098 066 , US 5 330 292 , EP 1 253 287 , JP 11 270283 , JP 09 228 778 ), die Sensoren zur Datenerfassung auf der Welle des Schneidrads oder auf der Welle des Schneidkopfs oder auf dem Schneidkopf anbringen.
Diese Vorrichtungen können Störergebnisse liefern, da sie Verformungen der Welle oder des Trägers des Schneidrads oder des Schneidkopfs oder der Welle des Schneidkopfs berücksichtigen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den Einfluß dieser Störfaktoren zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung werden direkt auf jedem betroffenen Schneidrad ein oder mehrere Sensoren angeordnet, die unter den Sensoren ausgewählt werden, die dafür eingerichtet sind Signale bereitzustellen, die die Eindringkraft des Schneidrads in den Boden, den Rotationszustand des Schneidrads, die Position des Schneidrads im Boden und die Temperatur des Schneidrads repräsentieren.
Vorzugsweise ist das Schneidrad mit allen oben genannten Sensoren ausgestattet.
Die Träger der betroffenen Schneidräder sind mit Empfängern-Übertragern für die Signale, die von der Erfassungssensoren bereitgestellt werden, ausgestattet.
Diese Signale werden über eine Entfernung übertragen und sie werden ausgewertet, um den Fahrer der Tunnelvortriebsmaschine zu informieren.
Vorzugsweise wird jedes instrumentell ausgerüstete Schneidrad mit der zum Betrieb der Sensoren des Schneidrads notwendigen elektrischen Energie durch eine in das Schneidrad integrierte Batterie oder durch eine drahtlose Übertragung vom Träger des Schneidrads aus versorgt. Vorzugsweise ist der Träger jedes instrumentell ausgerüsteten Schneidrads mit einem Empfänger ausgestattet, der dafür eingerichtet ist, über eine drahtlose Übertragung die Signale der Erfassungssensoren des Schneidrads zu empfangen und sie zu einem vom Bohrschild getragenen Kommunikationsnetzwerk zu übertragen, wobei das Netzwerk mit einer Einheit zur Verarbeitung und Anzeige im Führerhaus der Tunnelvortriebsmaschine verbunden ist.
Vorzugsweise ist jedes betroffene Schneidrad mit Dehnungsmeßvorrichtungen ausgestattet, die auf die Achse des Schneidrads geklebt sind, und wobei die Signale dieser Meßvorrichtungen verwendet werden, um Informationen über die Belastungen zu erhalten, denen das Schneidrad ausgesetzt ist.
Vorzugsweise ist jedes betroffene Schneidrad mit einem Neigungsmesser ausgestattet, der dafür eingerichtet ist, Signale zu senden, die die Position des Schneidrads repräsentieren.
Vorzugsweise ist jedes betroffene Schneidrad mit einem magnetoinduktiven Rotationssensor ausgerüstet.
Die Erfindung hat ebenfalls folgendes zum Gegenstand: ein Schneidrad und sein Träger zur drehenden Montage des Schneidrads auf den Rotationsbohrschild einer Tunnelvortriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Daten umfaßt, die unter den Sensoren ausgewählt werden, die dafür eingerichtet sind Signale bereitzustellen, die die Eindringkraft des Schneidrads in den Boden, den Rotationszustand, die Rotationsgeschwindigkeit und die Temperatur des Schneidrads repräsentieren, wobei das Schneidrad und sein Träger mit Mitteln ausgestattet sind, die zusammenwirken, um Signale zu übermitteln, die repräsentativ für die Position des Schneidrads sind.
Vorzugsweise ist das Schneidrad mit allen oben genannten Sensoren ausgestattet.
Die für den Betrieb der Sensoren notwendige elektrische Versorgung kann unabhängig und in das Schneidrad oder seinen Träger integriert sein, oder sie kann von einer elektrischen Quelle kommen, die sich in einer Entfernung befindet.
Die Sensoren des Schneidrads sind vorzugsweise auf einem Basisteil befestigt, beispielsweise einer Scheibe, das seitlich am Schneidrad oder in der Nabe des Schneidrads angebracht ist, und wobei dieses Basisteil und der Träger Mittel umfassen, die zusammenwirken, um die Signale dieser Sensoren zu empfangen und zu übertragen.
Die Figuren der beigefügten Zeichnung sind Schemazeichnungen, die eine Vorderansicht einer Anbringung von Schneidrädern auf dem Bohrschild der Tunnelvortriebsmaschine (1), einen Schnitt entlang einer Ebene senkrecht zu derjenigen der 1 des Schilds mit der elektrischen Übertragung der Sensoren bis zu einer Einheit zur Verarbeitung und Anzeige (2) bzw. einen Axialschnitt eines Schneidrads (3) darstellen.
In 1 ist jedes Schneidrad schematisch durch einen Kreis M und sein individueller Träger durch ein Rechteck R dargestellt. Das Schneidrad ist lose auf einer Achse montiert, die durch den Träger definiert wird, und die Träger sind auf Armen B verteilt, die fest mit dem Schild T der Tunnelvortriebsmaschine verbunden sind.
Diese Anordnungen sind dem Fachmann gut bekannt.
Entsprechend der Erfindung ist jedes Schneidrad mit mehreren Sensoren ausgestattet und insbesondere mit:

• einem Positionssensor,
• einem Drucksensor,
• einem Sensor für den Rotationszustand,
• einem Geschwindigkeitssensor,
• einem Temperatursensor.

Der Fachmann wählt diese Sensoren unter den Sensoren aus, die dafür bekannt sind, diese Funktionen zu erfüllen.
Für den Positionssensor ist die bevorzugte Wahl ein Neigungsmesser.
Für den Drucksensor ist die bevorzugte Wahl eine Gruppe von Dehnungsmeßvorrichtungen.
Die Sensoren für die Position, Geschwindigkeit und Temperatur sind vorteilhafterweise auf ein Basisteil montiert, das mit dem Schneidrad fest verbunden ist, beispielsweise eine Scheibe, die auf einer Seite des Schneidrads angebracht ist. Dieses Basisteil kann mit Modulen zur Erfassung und Verarbeitung, einer Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Träger des Schneidrads und einer Einheit zur elektrischen Versorgung ausgerüstet sein.
Die Träger R der instrumentell ausgerüsteten Schneidräder sind über eine drahtlose oder drahtgebundene Übertragung mit einer Zentrale C zur Verarbeitung und Anzeige verbunden, die sich im Führerhaus der Tunnelvortriebsmaschine befindet. In 2 ist eine drahtgebundene Übertragung schematisch dargestellt, die mittels Drehverbindungen die einzelnen Übertragungen der Signale der Sensoren der von einem bestimmten Arm B getragenen Schneidräder und/oder der Träger der Schneidräder bereitstellen.
3 ist ein schematischer Axialschnitt eines Schneidrads (M), das mit Neigungsmessern (1), einem Rotationssensor (2), Temperatursonden (3) und Dehnungsmeßvorrichtungen (4) ausgerüstet ist.
Das Schneidrad (M) und sein Träger (R) umfassen jeweils Kommunikationsmittel (5, 6), die zusammenarbeiten, um die Fernübertragung der Signale der Sensoren zu gestatten.
Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Information des Fahrers einer Tunnelvortriebsmaschine über die Beschaffenheit des Bodens an der Ortsbrust, wobei die Tunnelvortriebsmaschine mit einem Rotationsbohrschild ausgestattet ist, der mit mehreren einzelnen Trägern für Rotationsschneidräder ausgestattet ist, bei dem Sensoren zur Datenerfassung verwendet werden, die dafür eingerichtet sind, die Arbeit des Schneidrads betreffende Signale bereitzustellen, wobei diese Signale über eine Entfernung übertragen werden und wobei sie ausgewertet werden, um den Fahrer der Tunnelvortriebsmaschine zu informieren, dadurch gekennzeichnet, daß direkt auf jedem betroffenen Schneidrad ein oder mehrere Sensoren angeordnet werden, die unter den Sensoren ausgewählt werden, die dafür eingerichtet sind Signale bereitzustellen, die die Eindringkraft des Schneidrads in den Boden, die Position des Schneidrads, den Rotationszustand des Schneidrads und die Temperatur des Schneidrads repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jedes betroffene Schneidrad mit der zum Betrieb der Sensoren des Schneidrads notwendigen elektrischen Energie durch eine in das Schneidrad integrierte Batterie oder durch eine drahtlose Übertragung vom Träger des Schneidrads aus versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Träger jedes betroffenen Schneidrads mit einem Empfänger ausgestattet ist, der dafür eingerichtet ist, über eine drahtlose Übertragung die Signale der Sensoren des Schneidrads zu empfangen und sie zu einem vom Bohrschild getragenen Kommunikationsnetzwerk zu übertragen, und wobei das Netzwerk mit einer Einheit zur Verarbeitung und Anzeige im Führerhaus der Tunnelvortriebsmaschine verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jedes betroffene Schneidrad mit Dehnungsmeßvorrichtungen ausgestattet ist, die auf die Achse des Schneidrads geklebt sind, und bei dem die Signale dieser Meßvorrichtungen verwendet werden, um Informationen über die Belastungen zu erhalten, denen das Schneidrad ausgesetzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem jedes betroffene Schneidrad mit einem Neigungsmesser ausgestattet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem jedes betroffene Schneidrad mit einem magnetoinduktiven Rotationssensor ausgerüstet ist.
Schneidrad M und sein Träger R zur drehenden Montage des Schneidrads auf den Rotationsbohrschild einer Tunnelvortriebsmaschine T, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad ein oder mehrere Sensoren (1–4) umfaßt, die unter den Sensoren ausgewählt werden, die dafür eingerichtet sind Signale bereitzustellen, die die Eindringkraft des Schneidrads in den Boden, den Rotationszustand, die Position und die Temperatur des Schneidrads repräsentieren, und dadurch, daß das Schneidrad und sein Träger Mittel (5, 6) umfassen, die zusammenwirken, um die Signale der Sensoren des Schneidrads über eine Entfernung zu übertragen.
Schneidrad und sein Träger nach Anspruch 7, wobei das Schneidrad mit der Gesamtheit der oben genannten Sensoren ausgestattet ist.
Schneidrad und sein Träger nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Sensoren (1–4) des Schneidrads auf einem Basisteil montiert sind, das fest mit dem Schneidrad verbunden ausgeführt ist und das mit Modulen zur Erfassung und Verarbeitung, mit einer Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Träger des Schneidrads und mit einer elektrischen Versorgungseinheit ausgestattet ist.
Tunnelvortriebsmaschine, die mit einem Rotationsbohrschild ausgestattet ist, der Träger R für Rotationsschneidräder M trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidräder und ihre Träger gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 ausgeführt sind und dadurch, daß die Tunnelvortriebsmaschine Mittel zur Übertragung der Sensorsignale an eine Zentrale zur Verarbeitung und Anzeige umfaßt, die im Führerhaus der Tunnelvortriebsmaschine plaziert ist.