ES2256624T3 - Dispositivo para la deteccion de la rotacion de las ruedas de corte de un equipo tunelador con escudo. - Google Patents
Dispositivo para la deteccion de la rotacion de las ruedas de corte de un equipo tunelador con escudo.Info
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Abstract
Un dispositivo para la detección de la rotación de ruedas de corte de un equipo tunelador con escudo con al menos una rueda de corte (2), que muestra un generador (12) de energía eléctrica cuando la rueda de corte (2) correspondiente está rotando, y un sistema de generación de señales (16) conectado al generador (12), con lo que, con el sistema de generación de señales (16), se pueden generar señales de emisión características de la rotación de la rueda de corte (2) correspondiente, y dispone de una unidad receptora (6) para la recepción e interpretación de las señales de emisión referentes a la rotación de la rueda de corte (2) que corresponda, caracterizado porque el dispositivo muestra un sistema de antena (17) conectado al sistema de generación de señales (16), y porque una antena (20) del sistema de antena (17) se encuentra situada sobre al menos una sección periférica exterior de la rueda de corte (2) correspondiente, y se dispone para la transmisión inalámbrica de las señales de emisión.
Description
Dispositivo para la detección de la rotación de
las ruedas de corte de un equipo tunelador con escudo.
La invención trata de un dispositivo para la
detección de la rotación de las ruedas de corte de un equipo
tunelador con escudo.
En los equipos tuneladores con escudo con ruedas
de corte para la extracción, especialmente en roca, se presenta el
problema de que las ruedas de corte se exponen a tensiones extremas,
y, bajo ciertas circunstancias, detienen su rotación antes de que
finalice su duración de funcionamiento normal. En caso de que no se
detecte inmediatamente la detención de las ruedas de corte, se corre
el gran riesgo de que la parte de la rueda de corte en contacto con
la parte frontal se deteriore, y se deban efectuar reparaciones que
requieren mucho tiempo y dinero. El documento JP
6-167 193 ofrece un dispositivo con el que se
transmite la rotación de las ruedas de corte.
La presente invención se basa en la función de
señalar un dispositivo con el que se pueda detectar la rotación de
las ruedas de corte de un equipo tunelador con escudo de una manera
fiable y relativamente sencilla.
Esta función se soluciona de acuerdo con la
invención, con un dispositivo para la detección de la rotación de
ruedas de corte de un equipo tunelador con escudo con al menos una
rueda de corte, que muestra un generador de energía eléctrica si la
rueda de corte correspondiente está rotando, un sistema de
generación de señales conectado al generador y un sistema de antena
conectado al sistema de generación de señales, con lo que las
señales de emisión características de la rotación de la rueda de
corte correspondiente pueden generase mediante un sistema de
generación de señales, y con lo que una antena del sistema de antena
se sitúa sobre al menos una sección periférica exterior de la rueda
de corte correspondiente, y está preparada para la transmisión
inalámbrica de las señales de emisión, y dispone de una unidad
receptora para la recepción e interpretación de las señales de
emisión referentes a la rotación de la rueda de corte que
corresponda.
Contando con que el suministro de energía al
sistema de generación de señales es autónomo y permanente, y con que
el generador funciona básicamente durante la rotación de las ruedas
de corte, las señales de emisión se generan, así, de una forma
precisa cuando la rueda de corte correspondiente esté rotando, sin
necesidad de disponer de una entrada de energía. Con esto, como las
señales de emisión características de cada rueda de corte se
transmiten e interpretan de forma inalámbrica, las ruedas de corte
para las que no se pueda detectar ninguna señal de emisión se
identifican como que no están rotando, y, por tanto, como
defectuosas.
En un perfeccionamiento, la antena se inserta
adecuadamente en una ranura que se extiende de forma circular en un
cuerpo base de la rueda de corte, sobre un lado del cuerpo cortante,
y se inserta en un material de relleno térmica y mecánicamente
resistente, eléctricamente aislante. Así, se protege la antena de
una manera adecuada y proporcionada.
Para fijar el material de relleno de la manera
más estable posible en la ranura, se ha previsto, en un
acondicionamiento del perfeccionamiento señalado, que la ranura se
extienda desde la parte sobresaliente, hacia el centro de la rueda
de corte.
En otro acondicionamiento del perfeccionamiento
señalado, se ha previsto que la ranura muestre paredes laterales que
se conformen con las concavidades y protuberancias presentes en el
material de relleno. Así, se consigue una fijación especialmente
buena del material de relleno en la ranura.
Para conseguir una radiación continua de las
señales de emisión, la antena se conforma como una línea de
transmisión de una antena cerrada con forma circular.
En otro perfeccionamiento adecuado,
especialmente, para re-adaptar un equipo tunelador
con escudo, el generador muestra un dinamo con un imán permanente
situado en una pieza fija de las ruedas de corte, y con un
dispositivo de bobina de inducción montado en una pieza rotatoria
durante la rotación de las ruedas de corte.
Para conseguir una transmisión fiable de las
señales de emisión, incluso en condiciones desfavorables, se ha
previsto, en otro perfeccionamiento, que la unidad receptora
contenga un repetidor con el que se puedan transferir y recibir las
señales de emisión de manera inalámbrica a un módulo de control por
radio.
Otros acondicionamientos y ventajas adecuados de
la invención son objeto de la siguiente descripción de los ejemplos
de ejecución, con la referencia de las figuras de los gráficos. Se
muestra:
Figura 1: Una vista lateral parcial de un equipo
tunelador con escudo acondicionado con un dispositivo acorde a la
invención, en la zona superior del escudo,
Figura 2: En una vista parcial, un dispositivo
acorde a la invención con una rueda de corte que muestra un
generador, un sistema de generación de señales y un sistema de
antena,
Figura 3: En una vista lateral, una parte del
generador acorde a la Figura 2,
Figuras 4 a 6: En corte, diferentes
acondicionamientos de ranuras en las que se coloque una línea de
transmisión de una antena del sistema de antena acorde a la Figura
2, y
Figura 7: En un diagrama de bloques, un ejemplo
de ejecución de un dispositivo acorde a la invención con un
repetidor.
La Figura 1 muestra, en una vista lateral
parcial, un equipo tunelador con escudo acondicionado con un
dispositivo acorde a la invención, en la zona superior del escudo.
El equipo tunelador con escudo dispone de una cuchilla circular 1
representada en corte, que está equipada con un número de ruedas de
corte 2 pertenecientes al dispositivo acorde a la invención. Las
ruedas de corte 2 se colocan de forma concéntrica alrededor del eje
de rotación de la cuchilla circular 1, y sirven, de la manera
conocida, para la extracción, especialmente en roca. En el ejemplo
de ejecución acorde a la Figura 1, cada rueda de corte 2 se conforma
con una ranura 3 giratoria, que se introduce en cuerpo base 5, por
un lado de un cuerpo cortante 4 endurecido.
Además, en la Figura 1 se representa de forma
esquemática una unidad receptora 6, que se monta de forma fija en un
soporte 7 del equipo tunelador con escudo.
La Figura 2 muestra, en una vista parcial, un
dispositivo acorde a la invención con una rueda de corte 2 en una
representación ampliada acorde a la Figura 1. La rueda de corte 2
muestra un cojinete de rodillos cónicos 8 que dispone de una
primera disposición de rodillos 9 y una segunda disposición de
rodillos 10. Las disposiciones de rodillos 9, 10 se sitúan a ambos
lados de un plano central de las ruedas de corte 2. En la zona y,
preferiblemente, paralelamente al plano central de las ruedas de
corte 2, se sitúa, en el ejemplo de ejecución representado, entre
las disposiciones de rodillos 9, 10, una anilla de soporte magnética
11 de un generador a modo de pieza fija, a la que se fija un número
de imanes permanentes 13. El anillo de soporte magnético 11 se une
con una parte fija de la rueda de corte 2, que no gira si la rueda
de corte 2 se usa según las especificaciones.
Además, en el ejemplo de ejecución acorde a la
Figura 2, el generador 12 está equipado con un anillo de bobina 14
que, como el anillo de soporte magnético, se coloca en la zona y
paralelamente al plano central de la rueda de corte 2. Sin embargo,
el anillo de bobina 14, en el ejemplo de ejecución representado, se
une, a modo de pieza que gira cuando la rueda de corte 2 está
rotando, con el cuerpo base 5 de las ruedas de corte 2, y muestra
un dispositivo de bobina de inducción 15, que se sitúa frente a los
imanes permanentes 13, y trabaja en conjunto con estos según el
principio de un dinamo, para la generación de energía eléctrica.
En la Figura 2 se representa que el dispositivo
de bobina de inducción 15 se une a un sistema de generación de
señales 16 que se integra estructuralmente en el anillo de bobina
14, y, durante la rotación de las ruedas de corte 2, se abastece de
energía eléctrica producida por el generador 12. Con el sistema de
generación de señales 16, se pueden generar señales de emisión
características de una rueda de corte 2 dada durante la rotación de
esta rueda de corte 2. Las señales de emisión de ruedas de corte 2
distintas pueden diferenciarse, por ejemplo, de la frecuencia de
emisión característica de cada rueda de corte 2, en una ejecución
análoga o un código característico para cada rueda de corte 2 en una
ejecución digital.
Además, el dispositivo acorde a la invención
representado a modo de ejemplo en la Figura 2, dispone de un
sistema de antena 17 que se une, por medio de un enlace de
interconexión, con el sistema de generación de señales. El enlace
de interconexión 18 se guía hacia un canal de conexión 19 conformado
en el cuerpo base 5, que se extiende desde el anillo de bobina 14
hasta la ranura 3. En la ranura 3 se sitúa, a modo de antena
emisora de señales de emisión, una línea de transmisión de una
antena 20, que se extiende circularmente por toda la circunferencia
de la ranura 3.
La Figura 3 muestra, en una vista parcial, una
parte del generador 12, de acuerdo con la Figura 2. En la Figura 3
se refleja que los imanes permanentes 13 fijados al anillo de
soporte magnético 11 no representado en la Figura 3 se encuentran
normalmente distanciados, y, para la generación de energía
eléctrica, se sitúan frente a una bobina 21 con forma de meandro,
que forma parte del dispositivo de bobina de inducción 15, y se
dimensiona con respecto al espacio de los imanes permanentes 13.
Las Figuras de la 4 a la 6 muestran
acondicionamientos diferentes en corte de la ranura 3, en los que se
coloca una línea de transmisión de una antena 20 de un sistema de
antena 17 acorde a la Figura 2.
En el acondicionamiento acorde a la Figura 4, la
ranura 3 muestra una sección transversal esencialmente rectangular,
y se rellena con un material de relleno 22 aislante
eléctricamente.
En el acondicionamiento acorde a la Figura 5,
para asegurar el material de relleno 22, la ranura 3 se conforma de
modo trapeciforme con paredes laterales 23 planas, cuya distancia de
separación aumenta desde la parte exterior del cuerpo base 5 hacia
dentro.
En el acondicionamiento acorde a la Figura 6,
para asegurar el material de relleno 22, la ranura 3 se conforma con
paredes laterales 23 que muestran un número de protuberancias y
concavidades, que se entrelazan con el material de relleno 22.
En los distintos acondicionamientos, el material
de relleno 22 se forma, por ejemplo, a partir de una resina
sintética que, junto con las paredes de la ranura 3, resiste las
tensiones extremas mecánicas y térmicas durante más tiempo del
propio de un funcionamiento industrial normal propio de una rueda de
corte 2. Generalmente se puede derivar de aquí que, si no se
presentan señales de emisión, el generador 12 no produce energía
eléctrica para el sistema de generación de señales, porque la rueda
de corte 2 está detenida, pero que el sistema de antena, por el
contrario, se mantiene operativo.
La Figura 7 muestra, en un diagrama de bloques,
especialmente un ejemplo de ejecución 6 de la unidad receptora 6 de
un dispositivo acorde a la invención. En la Figura 7 se ve
claramente que cada uno de los sistemas de generación de señales 16
de las ruedas de corte 2 equipadas con dispositivos acordes a la
invención dispone de un módulo de reprocesamiento de señales 24
unido al generador y de un módulo de radio de la rueda 25 unido al
módulo de reprocesamiento de señales 24, así como al sistema de
antena 17. Al abastecer con energía eléctrica del generador 12, el
módulo de reprocesamiento de señales 24 sirve para generar señales
avanzadas características de la rueda de corte 2 correspondiente,
que pueden emitirse al módulo de radio de la rueda 24 y ser
transformadas por éste en señales de emisión que se puedan emitir a
la unidad de antena 17.
El ejemplo de ejecución acorde a la Figura 7
muestra una unidad receptora 6 que está equipada con un repetidor
26. El repetidor 26 dispone de un primer repetidor por radio 27, con
el se pueden recibir las señales de emisión emitidas por los
sistemas de antena 17 de las distintas ruedas de corte 2. Hay un
módulo de procesamiento de señales 28 subordinado al primer
repetidor por radio 27, con el que las señales de emisión recibidas
por el repetidor por radio 27 se pueden amplificar especialmente.
Hay un segundo repetidor por radio 29 subordinado al módulo de
procesamiento de señales 28, con el que se pueden emitir las señales
de emisión procesadas por el módulo de procesamiento de señales
28.
Además, la unidad receptora, en el ejemplo de
ejecución acorde a la Figura 7, dispone de una estación de control
30 situada, por ejemplo, en una cabina de control del equipo
tunelador con escudo, que se conforma con un módulo de control por
radio 31 y un módulo de procesamiento de datos de control 32
subordinado al módulo de control por radio 31. Con el módulo de
control por radio 31 se pueden recibir las señales de emisión
emitidas por el segundo repetidor por radio 29, y se puede
abastecer al módulo de procesamiento de datos de control 32. Con el
módulo de procesamiento de datos de control 32, se pueden
interpretar las señales de emisión recibidas asociadas
correspondientemente a una rueda de corte 2, de tal modo que se
indique de un modo visualmente perceptible una detención de las
ruedas de corte 2 equipadas con los dispositivos acordes a la
invención, mediante la ausencia de las señales de emisión
asociadas, por ejemplo, en un indicador 33.
De las explicaciones anteriores se puede deducir
que los equipos tuneladores con escudo convencionales pueden
re-adaptarse como se requiere con el dispositivo
acorde a la invención, de una manera relativamente sencilla,
sustituyendo un número, o todas las ruedas de corte convencionales,
por ruedas de corte 2, de acuerdo con la invención, e instalando la
unidad receptora 6.
Además, debería resaltarse que en los ejemplos de
ejecución no representados, las ruedas de corte 2 acordes a la
invención muestran sensores, por ejemplo para la presión y la
temperatura, cuyas señales de salida se pueden modular a las
señales de emisión con el sistema de generación de señales 16, con
lo que la unidad receptora 6 está preparada para analizar los
valores registrados por los sensores, como por ejemplo los valores
de presión y temperatura.
Claims (7)
1. Un dispositivo para la detección de la
rotación de ruedas de corte de un equipo tunelador con escudo con al
menos una rueda de corte (2), que muestra un generador (12) de
energía eléctrica cuando la rueda de corte (2) correspondiente está
rotando, y un sistema de generación de señales (16) conectado al
generador (12), con lo que, con el sistema de generación de señales
(16), se pueden generar señales de emisión características de la
rotación de la rueda de corte (2) correspondiente, y dispone de una
unidad receptora (6) para la recepción e interpretación de las
señales de emisión referentes a la rotación de la rueda de corte (2)
que corresponda, caracterizado porque el dispositivo muestra
un sistema de antena (17) conectado al sistema de generación de
señales (16), y porque una antena (20) del sistema de antena (17) se
encuentra situada sobre al menos una sección periférica exterior de
la rueda de corte (2) correspondiente, y se dispone para la
transmisión inalámbrica de las señales de emisión.
2. El dispositivo, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la antena (20) se inserta adecuadamente
en una ranura (3) que se extiende de forma circular en un cuerpo
base (5) de la rueda de corte (2), sobre un lado del cuerpo cortante
(4), y se inserta en un material de relleno (22) térmica y
mecánicamente resistente, eléctricamente aislante.
3. El dispositivo, según la reivindicación 2,
caracterizado porque la ranura (3) se extiende desde la parte
que sobresale hacia el centro de la rueda de corte (3).
4. El dispositivo, según la reivindicación 2 ó
reivindicación 3, caracterizado porque la ranura (3) muestra
paredes laterales que se conforman con protuberancias y
concavidades, que se entrelazan con el material de relleno (22).
5. El dispositivo, según una de las
reivindicaciones de la 2 a la 4, caracterizado porque la
antena es una línea de transmisión de una antena (20) cerrada
circularmente.
6. El dispositivo, según una de las
reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque el
generador (12) muestra un dinamo con un imán permanente (13) situado
en una pieza (14) fija de las ruedas de corte (2), y con un
dispositivo de bobina de inducción situado en una pieza (14)
rotatoria durante la rotación de las ruedas de corte (2).
7. El dispositivo, según una de las
reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque la
unidad receptora (6) muestra un repetidor (26) con el que se puedan
transferir y recibir las señales de emisión de manera inalámbrica a
un módulo de control por radio (31).
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