ES2279491T3 - PROCEDURE AND DEVICES TO PERMANENTLY INFORM THE DRIVER OF A TUNNEL OF THE NATURE OF THE LAND ON THE FRONT OF CANTERA. - Google Patents

PROCEDURE AND DEVICES TO PERMANENTLY INFORM THE DRIVER OF A TUNNEL OF THE NATURE OF THE LAND ON THE FRONT OF CANTERA. Download PDF

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Abstract

The method involves directly placing data acquisition sensors (1-4) on each drilling wheel (M) for providing a signal representing a penetration force of the drilling wheels, drilling wheel position, rotation state of the wheels and a drilling wheel temperature. An electrical power is supplied to the sensors by a battery integrated to the wheels or by wireless transmission from a support (R) of each wheel. An independent claim is also included for a tunneling machine equipping felling head that carries supports for drilling wheels.

Description

Procedimiento y dispositivos para informar de forma permanente al conductor de un tuneladora de la naturaleza del terreno en el frente de cantera.Procedure and devices to report permanently the driver of a tunnel boring machine of the nature of the land in front of quarry.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para informar de forma permanente sobre la naturaleza del terreno en el frente de cantera al conductor de una tuneladora equipada con una cabeza de abatimiento rotativa provista de una pluralidad de soportes individuales para las coronas de perforación rotativas.The present invention relates to a procedure and to a device to report permanently about the nature of the land in the quarry front at driver of a tunnel boring machine equipped with a knock down head Rotary provided with a plurality of individual supports for Rotary drilling crowns.

La invención se aplica en particular a la detección de rocas duras en un terreno blando en el curso de excavación por medio de la tuneladora.The invention applies in particular to the hard rock detection on soft ground in the course of excavation by means of the TBM.

Es conocido en el caso de perforaciones verticales medir unos parámetros de perforación, como se ha descrito por ejemplo en la publicación FR 2 642 791, por medio de captadores instalados en la cabeza de perforación y el tren de vástagos de perforación.It is known in the case of perforations vertical measure drilling parameters, as described  for example in publication FR 2 642 791, by means of sensors installed on the drill head and the train of stems drilling.

La publicación WO 03/087537 describe un dispositivo que comprende un detector de desgaste, un detector de vueltas y un detector de carga dispuestos sobre el soporte de la corona.Publication WO 03/087537 describes a device comprising a wear detector, a detector of turns and a load detector arranged on the support of the crown.

Se conocen otras publicaciones (EP 1 098 066, US 5 330 292, EP 1 253 287, JP 11 270283, JP 09 228 778) que colocan unos captadores de adquisición de los datos sobre el árbol de la corona o sobre el árbol de la cabeza de corte o sobre la cabeza de corte.Other publications are known (EP 1 098 066, US 5 330 292, EP 1 253 287, JP 11 270283, JP 09 228 778) which they place some sensors to acquire the data on the tree of the crown or on the tree of the cutting head or on the cutting head

Estos dispositivos son susceptibles de proporcionar unos resultados parásitos debido a que tienen en cuenta unas deformaciones del árbol o del soporte de la corona, o de la cabeza de corte o del árbol de la cabeza de corte.These devices are susceptible to provide parasitic results because they take into account  deformations of the tree or crown support, or of the cutting head or tree cutting head.

La presente invención prevé evitar la influencia de estos factores parásitos.The present invention provides for avoiding the influence of these parasitic factors.

Según la invención, se colocan directamente sobre cada corona interesada uno o varios captadores seleccionados entre los captadores aptos para proporcionar unas señales representativas de la fuerza de la penetración de la corona en el terreno, del estado de rotación de la corona, de la posición de la corona en el terreno y de la temperatura de la corona.According to the invention, they are placed directly on each crown interested one or more selected sensors between the sensors capable of providing signals representative of the force of the crown penetration into the terrain, the state of rotation of the crown, the position of the crown on the ground and the temperature of the crown.

Preferentemente, la corona está equipada con todos los captadores mencionados.Preferably, the crown is equipped with All the collectors mentioned.

Los soportes de las coronas interesadas están provistos de receptores-transmisores de las señales proporcionadas por los captadores de adquisición.Stands of interested crowns are provided with signal receivers-transmitters provided by acquisition collectors.

Se transmiten estas señales a distancia y se explotan para informar al conductor de la tuneladora.These signals are transmitted remotely and They explode to inform the driver of the TBM.

Preferentemente, se alimenta cada corona instrumentada con la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de los captadores de la corona, por una batería integrada a la corona o por transmisión sin hilo desde el soporte de la corona. Preferentemente, se provee el soporte de cada corona instrumentada de un receptor apto para recibir por una transmisión sin hilos las señales de los captadores de adquisición de la corona y para transmitirlas a una red de comunicación soportada por la cabeza de abatimiento, y se conecta dicha red a una unidad de tratamiento y de visualización en la cabina de conducción de la tuneladora.Preferably, each crown is fed instrumented with the electrical energy necessary for the operation of the crown sensors, by a battery integrated to the crown or by wireless transmission from the support of the crown. Preferably, the support of each crown is provided instrumented from a receiver capable of receiving by a transmission wireless signals from the crown acquisition sensors and to transmit them to a communication network supported by the dejection head, and said network is connected to a unit of treatment and display in the cockpit of the TBM

Preferentemente, se provee cada corona interesada de galgas de esfuerzo que se pegan sobre el eje de la corona y se explotan las señales de estas galgas para obtener unas informaciones sobre las cargas sufridas por la corona.Preferably, each crown is provided interested in strain gauges that stick on the axis of the crown and the signals of these gauges are exploited to obtain some information on the charges suffered by the crown.

Preferentemente, se provee cada corona interesada de un inclinómetro apto para enviar unas señales representativas de la posición de la corona.Preferably, each crown is provided interested in an inclinometer capable of sending signals representative of the position of the crown.

Preferentemente, se equipa cada corona interesada con un captador de rotación magnetoinductivo.Preferably, each crown is equipped interested with a magnetoinductive rotation sensor.

La invención tiene también por objeto una corona de perforación y su soporte para montar la corona en rotación sobre la cabeza de abatimiento rotativa de una tuneladora, caracterizada porque la corona comprende uno o varios captadores de adquisición de datos seleccionados entre los captadores aptos para proporcionar unas señales representativas de la fuerza de penetración de la corona en el terreno, del estado de rotación, de la velocidad de rotación y de la temperatura de la corona, estando la corona y su soporte provistos de medios que cooperan para enviar unas señales representativas de la posición de la corona.The invention also has a crown of drilling and its support to mount the crown in rotation on the rotary dejection head of a tunnel boring machine, characterized because the crown comprises one or more acquisition sensors of selected data among the sensors capable of providing signals representative of the penetration force of the crown on the ground, the state of rotation, the speed of rotation and temperature of the crown, the crown being and its support provided with cooperating means to send signals representative of the position of the crown.

Preferentemente, la corona está equipada con todos los captadores mencionados.Preferably, the crown is equipped with All the collectors mentioned.

La alimentación eléctrica necesaria para el funcionamiento de los captadores puede ser autónoma e integrada a la corona o a su soporte, o puede provenir de una fuente eléctrica situada a distancia.The necessary power supply for the operation of the sensors can be autonomous and integrated to the crown or its support, or it may come from an electrical source located at a distance.

Los captadores de la corona están preferentemente fijados sobre una base, por ejemplo de un disco, que está aplicado lateralmente sobre la corona o en el cubo de la corona y esta base y el soporte comprenden unos medios que cooperan para recibir y transmitir las señales de estos captadores.The crown sensors are preferably fixed on a base, for example of a disk, which is applied laterally on the crown or on the bucket of the crown and this base and the support comprise cooperating means to receive and transmit the signals of these sensors.

Las figuras del plano adjunto son unos esquemas que ilustran respectivamente una vista frontal de una implantación de coronas sobre la cabeza de abatimiento de la tuneladora (figura 1), una sección por un plano perpendicular al de la figura 1, de la cabeza con la transmisión eléctrica de los captadores hasta una unidad de tratamiento y visualización (figura 2) y una sección axial de una corona (figura 3).The figures in the attached plan are schematics respectively illustrating a frontal view of an implantation of crowns on the demolition head of the tunnel boring machine (figure 1), a section along a plane perpendicular to that of Figure 1, of the head with the electrical transmission of the sensors up to one treatment and display unit (figure 2) and a section axial of a crown (figure 3).

En la figura 1, cada corona ha sido esquematizada por un círculo M y su soporte individual por un rectángulo R. La corona está montada loca sobre un eje definido por el soporte y los soportes están repartidos sobre unos brazos B solidarios de la cabeza T de la tuneladora.In figure 1, each crown has been schematized by a circle M and its individual support by a rectangle R. The crown is mounted madly on an axis defined by the support and the supports are distributed on arms B solidarity of the T head of the TBM.

Estas disposiciones son bien conocidas por el experto en la materia.These provisions are well known by the skilled.

De acuerdo con la invención, cada corona está equipada con una pluralidad de captadores, y en particular:According to the invention, each crown is equipped with a plurality of sensors, and in particular:

\bullet?
con un captador de posición,with a sensor position,

\bullet?
con un captador de presión,with a sensor Pressure,

\bullet?
con un captador del estado de rotación,with a status sensor rotation,

\bullet?
con un captador de velocidad,with a sensor speed,

\bullet?
con un captador de temperatura.with a sensor temperature.

El experto en la materia seleccionará estos captadores de entre los captadores conocidos aptos para realizar estas funciones.The person skilled in the art will select these sensors between known sensors suitable for carrying out these functions.

Para el captador de posición, la elección preferida es un inclinómetro.For the position sensor, the choice Preferred is an inclinometer.

Para el captador de presión, la elección preferida es un conjunto de galgas de esfuerzos.For the pressure sensor, the choice Preferred is a set of strain gauges.

Los captadores de posición, de velocidad y de temperatura están ventajosamente montados sobre una base que está solidarizada a la corona, por ejemplo un disco aplicado sobre un lado de la corona. Esta base puede estar equipada con módulos de adquisición y de tratamiento, con una intercara de comunicación con el soporte de la corona, y con una unidad de alimentación eléctrica.The position, speed and speed sensors temperature are advantageously mounted on a base that is in solidarity with the crown, for example a disc applied to a crown side. This base can be equipped with modules acquisition and treatment, with a communication interface with the crown holder, and with a power unit electric

Los soportes R de las coronas instrumentadas están conectados por una transmisión con o sin hilo a una central C de tratamiento y de visualización dispuesta en la cabina de conducción de la tuneladora. En la figura 2, se ha esquematizado una transmisión F por hilos que asegura las transmisiones individuales de las señales de los captadores de las coronas y/o de los soportes de las coronas soportadas por el mismo brazo B, por medio de juntas giratorias.The R supports of the instrumented crowns are connected by a transmission with or without wire to a central C of treatment and visualization arranged in the cabin of Driving the TBM. In figure 2, it has been schematized a F-wire transmission that ensures transmissions individual signals of crowns and / or sensors the supports of the crowns supported by the same arm B, by middle of rotating joints.

La figura 3 es una sección axial esquemática de una corona (M) equipada con inclinómetros (1), con un captador de rotación (2), con sondas de temperatura (3) y de galgas de esfuerzo (4).Figure 3 is a schematic axial section of a crown (M) equipped with inclinometers (1), with a sensor rotation (2), with temperature probes (3) and strain gauges (4).

La corona (M) y su soporte (R) comprenden unos medios de comunicación respectivos (5, 6) que cooperan en vista a permitir la transmisión a distancia de las señales de los captadores.The crown (M) and its support (R) comprise respective media (5, 6) that cooperate in view of allow remote transmission of signals from collectors

La invención no está limitada a este ejemplo de realización.The invention is not limited to this example of realization.

Claims (10)

1. Procedimiento para informar de forma permanente sobre la naturaleza del terreno en el frente de cantera al conductor de una tuneladora equipada con una cabeza de abatimiento rotativa provista de una pluralidad de soportes individuales para unas coronas de perforación rotativas, en el cual se utilizan unos captadores de adquisición de datos aptos para proporcionar unas señales relativas al funcionamiento de la corona, se transmiten estas señales a distancia y se explotan para informar al conductor de la tuneladora, caracterizado porque se coloca directamente sobre cada corona interesada uno o varios captadores elegidos entre los captadores aptos para proporcionar unas señales representativas de la fuerza de penetración de la corona en el terreno, de la posición de la corona, del estado de rotación de la corona y de la temperatura de la corona.1. Procedure for permanently informing about the nature of the terrain in the quarry front to the driver of a tunnel boring machine equipped with a rotating blasting head provided with a plurality of individual supports for rotary drilling crowns, in which some Data acquisition sensors capable of providing signals relative to the operation of the crown, these signals are transmitted remotely and are operated to inform the tunneling driver, characterized in that one or more sensors selected between the crown are placed directly on each interested crown. sensors capable of providing signals representative of the penetration force of the crown in the ground, the position of the crown, the state of rotation of the crown and the temperature of the crown. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se alimenta cada corona interesada con la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de los captadores de la corona por batería integrada en la corona o por transmisión sin hilos desde el soporte de la corona.2. Method according to claim 1, in which each interested crown is fed with energy electrical necessary for the operation of the sensors of the crown by battery integrated in the crown or by transmission without threads from the crown support. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que se provee el soporte de cada corona interesada de un receptor apto para recibir por una transmisión sin hilo las señales de los captadores de la corona y para transmitirlas a una red de comunicación soportada por la cabeza de abatimiento, y se conecta dicha red a una unidad de tratamiento y de visualización en la cabina de conducción de la tuneladora.3. Method according to claim 1 or 2, in which support is provided for each interested crown of a receiver capable of receiving signals via a wireless transmission of the crown sensors and to transmit them to a network of communication supported by the dejection head, and connects said network to a treatment and display unit in the TBM driving cabin. 4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 3, en el que se provee cada corona interesada de galgas de esfuerzo que se pegan sobre el eje de la corona y en el cual se explotan las señales de estas galgas para obtener unas informaciones sobre las cargas sufridas por la corona.4. Method according to claim 1 or 3, in which each interested crown of strain gauges is provided that stick on the axis of the crown and in which the signs of these gauges to get some information on the charges suffered by the crown. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se provee cada corona interesada de un inclinómetro.5. Procedure according to one of the claims 1 to 4, wherein each interested crown is provided of an inclinometer. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que cada corona interesada está provista de un captador de rotación magnetoinductivo.6. Procedure according to one of the claims 1 to 5, wherein each crown concerned is provided with a magnetoinductive rotation sensor. 7. Corona de perforación (M) y su soporte (R) para montar la corona en rotación sobre la cabeza de abatimiento rotativa de una tuneladora (T), caracterizada porque la corona comprende uno o varios captadores (1-4) elegidos entre los captadores aptos para proporcionar unas señales representativas de una fuerza de penetración de la corona en el terreno, del estado de rotación, de la posición y de la temperatura de la corona, y porque la corona y su soporte comprenden unos medios (5, 6) que cooperan para transmitir a distancia las señales de los captadores de la corona.7. Drilling crown (M) and its support (R) for mounting the rotating crown on the rotating blasting head of a tunnel boring machine (T), characterized in that the crown comprises one or more sensors (1-4) chosen among the sensors capable of providing signals representative of a penetration force of the crown in the ground, the state of rotation, the position and temperature of the crown, and because the crown and its support comprise means (5, 6) that cooperate to transmit the signals of the crown sensors at a distance. 8. Corona de perforación y su soporte según la reivindicación 7, en la que la corona está provista del conjunto de los captadores mencionados.8. Drilling crown and its support according claim 7, wherein the crown is provided with the assembly of the collectors mentioned. 9. Corona y su soporte según la reivindicación 7 ó 8, en la que los captadores (1-4) de la corona están montados sobre una base que está solidarizada a la corona y que está equipada con módulos de adquisición y de tratamiento, con intercara de comunicación con el soporte de la corona y con una unidad de alimentación eléctrica.9. Crown and its support according to claim 7 or 8, wherein the sensors (1-4) of the crown are mounted on a base that is in solidarity with the crown and that is equipped with acquisition modules and treatment, with communication interface with the support of the crown and with a power supply unit. 10. Tuneladora provista de una cabeza de abatimiento rotativa que soporta unos soportes (R) para las coronas de perforación rotativas (M), caracterizada porque las coronas y sus soportes son tales como los definidos en las reivindicaciones 7 a 9, y porque la tuneladora comprende unos medios de transmisión de las señales de los captadores a una central de tratamiento y de visualización dispuesta en la cabina de conducción de la tuneladora.10. Tunneling machine provided with a rotating blasting head that supports supports (R) for rotary drilling crowns (M), characterized in that the crowns and their supports are such as those defined in claims 7 to 9, and because the tunnel boring machine It comprises means for transmitting the signals of the sensors to a central processing and display arranged in the driving cabin of the tunnel boring machine.
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