[發明專利]盾尾刷磨損實時監測系統、盾構機及制造方法

有效

• 申請號: 202110436819.2
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113390335B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 靳黨鵬;于毅鵬;王龍駒;王慈航;張連昊;楊甜甜;付凱凱;倪鴻斌;焦虹雨;高雷
• 申請（專利權）人: 中交天和機械設備制造有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01L1/24;E21D9/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 吳芳

1.一種盾尾刷磨損實時監測系統，其特征在于，所述實時監測系統包括：

光纖磨損傳感器(20)，所述光纖磨損傳感器(20)由一根光纖制成，光纖上設置有多個光柵部、與所述光柵部一一對應的磨損部，當所述的磨損部被磨損至損壞時，對應的光柵部與所述光纖的其它部分斷開連接，各個光柵部的反射波長不同；

光纖解調儀(4)，所述光纖解調儀(4)與所述光纖磨損傳感器(20)連接，所述光纖解調儀(4)向所述光纖磨損傳感器(20)發送調制光信號、接收所述光纖磨損傳感器(20)的反射信號并對所述反射信號進行解調得到解調結果；

所述光纖磨損傳感器(20)通過檢測光柵部的標志位來實時檢測盾尾刷的磨損量；盾尾刷內側彈簧板內部設有疊合的第一鋼板(17)和第二鋼板(10)，所述第二鋼板(10)的靠近所述第一鋼板(17)的側面上蝕刻有第一光纖槽（11）和第二光纖槽（70），所述光纖磨損傳感器(20)在所述第一光纖槽（11）內，若第二鋼板(10)上下長度為L，整個鋼板的上下長度均分5等份，每一等份為L/5；左右的高度為M，整個鋼板的左右長度均分7等份，每一等份為M/7；所述第一光纖槽（11）的布置方式包括：

1)從距離第二鋼板左側M/7、下部L/5的位置向第二鋼板10的正上方刻蝕第一光纖槽，到距離第二鋼板最上方的L/5+L/10位置后以半徑為L/10半圓型彎曲刻蝕；第一光纖槽11的此處距離第二鋼板左側為2*M/7，距離最上方L/5+L/10；圓弧中心點距離第二鋼板最上方為L/5；

2)第一光纖槽向正下方繼續進行刻蝕，在距離第二鋼板下部L/5+L/10的距離后以半徑為L/10半圓型彎曲刻蝕；第一光纖槽11的此處距離第二鋼板左側為3*M/7，距離最下方為L/5+L/10，圓弧中心點距離第二鋼板最下方為L/5；

3)第一光纖槽向正上方繼續進行刻蝕，在距離第二鋼板最上方2*L/5+L/10的距離后以半徑為L/10半圓型彎曲刻蝕；第一光纖槽11的此處距離第二鋼板左側為4*M/7，距離最上方為2*L/5+L/10，圓弧中心點距離第二鋼板最上方為2*L/5；

4)第一光纖槽11向正下方繼續進行刻蝕，在距離第二鋼板下部L/5+L/10的距離后以半徑為L/10半圓型彎曲刻蝕；第一光纖槽11的此處距離第二鋼板左側為5*M/7，距離最下方為L/5+L/10，圓弧中心點距離第二鋼板最下方為L/5；

5)第一光纖槽11向正上方繼續進行刻蝕，在距離第二鋼板最上方3*L/5+L/10的距離后以半徑為L/10半圓型彎曲刻蝕；第一光纖槽11的此處距離第二鋼板左側為6*M/7，距離最上方為3*L/5+L/10，圓弧中心點距離第二鋼板最上方為3*L/5；

6)第一光纖槽11向正下方刻蝕，一直到盾尾刷彎曲部(12)；

控制端，所述控制端與所述光纖解調儀(4)電連接，所述控制端接收所述解調結果、對所述解調結果進行分析并輸出分析結果，包括：當磨損部被磨損至損壞時，其對應的光柵部的反射波長消失，則所述控制端判定對應的磨損量；

所述實時監測系統還包括光纖壓力傳感器(71)，所述光纖壓力傳感器(71)用于檢測盾尾刷彎曲部(12)的回彈能力，所述光纖壓力傳感器(71)與所述光纖解調儀(4)連接，所述光纖壓力傳感器（71）為光纖，其沿著第二光纖槽（70）布設，后從盾尾刷彎曲部(12)穿出，所述光纖壓力傳感器（71）在光纖頭部刻制光柵；所述光纖壓力傳感器(71)的檢測數據由所述光纖解調儀(4)發送至所述控制端，所述控制端根據所述檢測數據分析得到所述盾尾刷彎曲部(12)的回彈能力，若控制端分析得到盾尾刷彎曲部(12)的回彈能力小于預設的臨界值，則無論盾尾刷是否被磨損，控制端直接判定盾尾刷失效。

2.如權利要求1所述的實時監測系統，其特征在于，所述分析結果為盾尾刷磨損量；所述光纖磨損傳感器(20)具有第一光柵部(21)、與所述第一光柵部(21)對應的第一磨損部(25)和第一反射波長，當所述第一磨損部(25)被磨損至損壞，在所述解調結果中所述的第一反射波長的反饋信號消失，所述控制端判定達到第一磨損量；所述光纖磨損傳感器還具有第二光柵部(22)、與所述第二光柵部(21)對應的第二磨損部(26)和第二反射波長，當所述第二磨損部(26)被磨損至損壞，在所述解調結果中所述的第二反射波長的反饋信號消失，所述控制端判定達到第二磨損量；以此類推。