[發明專利]盾構機刀具在線檢測裝置

在審

• 申請號: 202110829177.2
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113607212A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 杜建軍;李長林;李潔
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 田甜

本發明提供了一種盾構機刀具在線檢測裝置，涉及盾構機技術領域，包括盲孔、反光片、激光傳感器、透明堵頭、磁性待測物、磁力傳感器、加速度傳感器、信號采集及控制系統；盲孔孔口開設于刀轂內壁處并延伸至刀圈內；反光片設于盲孔孔底；激光傳感器設于刀軸軸套上向盲孔內發射激光信號并接收反射激光信號；透明堵頭設于盲孔靠近孔口的一端；磁性待測物設于刀轂內壁處；磁力傳感器設于刀軸軸套上用于檢測磁性待測物；加速度傳感器設于刀軸軸套上，用于監測刀具運行過程中的振動狀態，以及信號采集及控制系統。旨在解決現有技術中傳統檢測方法工藝復雜、可靠性安全性低、難以應對較為復雜的地質以及容易對系統造成破壞的技術問題。

技術領域

本發明涉及盾構機技術領域，更具體地說，是涉及一種盾構機刀具在線檢測裝置。

背景技術

盾構機作為一種大型的隧道、地鐵施工設備，具有極其復雜的系統，而盾構機刀具作為其中的重要一環，卻不可避免的時常發生故障及產生磨損，由于盾構機工作時刀具處在充滿巖土的惡劣環境中，對刀具故障和磨損的檢測成為了一大難點。但若沒有及時發現故障或損壞的刀具，將會造成巨大的經濟損失甚至是災難事故。

傳統的盾構機刀具檢測及維護方式為停機檢修，由于環境的復雜性，人工檢修具有一定的危險性，掘進區域處于高壓環境中，人工檢修不僅工作量大且不能長時間停留。另外，頻繁停機會造成工程進度減緩且可能造成巖土不穩定。

另一種較傳統的方法是根據掘進參數判斷是否發生故障或嚴重磨損。但這種方法難以應對較為復雜的地質。

較為復雜的檢測方法有電阻或電容檢測法，通過預先將電阻電容等部件嵌入刀具內部，刀具工作中檢測由于刀具磨損造成的電阻電容變化，可推算刀具的形狀。但此方法將各個部件嵌入刀具內部的工藝較為復雜，且一般需要通過藍牙或無線等方式傳輸信號，刀具本身處于一種高溫且具有較大沖擊的惡劣環境，容易對該系統造成破壞。

發明內容

本發明的目的在于提供一種盾構機刀具在線檢測裝置，旨在解決現有技術中傳統檢測方法工藝復雜、可靠性安全性低、難以應對較為復雜的地質以及容易對系統造成破壞的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種盾構機刀具在線檢測裝置，包括：

盲孔，孔口開設于刀轂內壁處，并延伸至刀圈內；

反光片，設于所述盲孔的孔底；

激光傳感器，設于刀軸的軸套上，用于向所述盲孔內發射激光信號并接收反射的激光信號；

透明堵頭，設于所述盲孔靠近孔口的一端；

磁性待測物，設于刀轂內壁處；

磁力傳感器，設于刀軸軸套上，用于檢測所述磁性待測物；

加速度傳感器，設于刀軸軸套上，用于監測刀具運行過程中的振動狀態；以及

信號采集及控制系統，用于接收所述磁力傳感器、激光傳感器以及加速度傳感器的信號。

進一步地，所述盲孔為多個且沿刀轂和刀圈的圓周方向依次間隔排布，所述盲孔沿刀圈和刀轂的徑向延伸且延長線經過所述刀圈的最大外圈邊緣。

進一步地，所述透明堵頭材質為有機材料或石英。

進一步地，所述磁性待測物為多個且沿刀轂的圓周方向依次間隔排布。

進一步地，所述激光傳感器具有激光發射端和激光接收端，分別用于向對正的盲孔內發射和接收激光信號。

進一步地，還包括熱電偶，所述熱電偶設于軸套上，用于檢測刀具工作溫度，所述熱電偶的信號輸出端連接所述信號采集及控制系統。