[发明专利]盾构施工中滚刀状态实时监测装置及运行判定方法

说明书

本发明公开了一种盾构施工中滚刀状态实时监测装置及运行判定方法，在盾构施工过程中的刀盘系统中引入激光监测方法，通过激光测量反馈，可以有效的监测刀具磨损等相关数据，不但解决了施工过程中滚刀运行状态监测难题，而且有效的避免施工过程中岩渣对传感器的撞击磨损等弊端；为了避免在运行过程中，灰土、油污等污渍附着在镜片上，影响激光传感器检测的灵敏性和准确性，使保护镜片与保护装置上的密封条能够相对运动，刮除保护镜片的污渍，保证镜片的清洁；该滚刀状态运行判定方法，通过滚刀运行数据监测装置采集滚刀磨损数据，分析滚刀运行状态，确定滚刀是常规磨损、弦磨、崩刃、卡刀等异常状态，及时发现滚刀的异常状态，快速进行更换维修。

技术领域

本发明涉及隧道施工装备技术及应用领域，具体涉及一种盾构施工过程中滚刀状态实时监测装置及运行判定方法。

背景技术

盾构作为重要的隧道施工设备，被广泛应用于铁路隧道、城市轨道等工程建设中。滚刀作为盾构施工破岩的重要装置，其性能的好坏直接影响盾构施工效率与施工成本（在硬岩地层，滚刀成本约占整个施工装备成本的1/3），更为严重的会议造成工程事故及人员伤亡。盾构施工过程中，滚刀破岩具有蝴蝶效应，如果一把滚刀损坏后，不能及时发现并更换，会很快造成相邻滚刀的快速损坏。因此，有效的监控盾构施工过程汇总滚刀状态，对保证施工安全，控制施工滚刀使用相关成本。

目前针对盾构施工过程中滚刀状态检测也有相关技术，但是大多是针对滚刀正常磨损，且受环境条件制约，检测精度低，可靠性差，在滚刀破岩恶劣环境中很容易损坏检测装置，如申请号为：201811129130.X的发明专利“一种压力式盾构刀盘滚刀磨损检测装置及其应用方法”，主要介绍了采用压力式结构对滚刀磨损进行检测，在实际工作中，滚刀在破岩条件下，碎掉的岩渣很容易撞坏压力传感器。申请号为：201710905705.1的发明专利“滚刀磨损测试实验平台及配套的测量评价方法”重点是介绍了在室内开展实验过程中如何测试滚刀磨损量，而不能实时检测盾构施工过程中滚刀状态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种装置能够实时监控盾构施工过程中滚刀实时状态，并根据监控数据，判定运行情况。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种盾构施工中滚刀状态实时监测装置，包括安装在刀箱内的滚刀，在所述刀箱上部位于滚刀一侧的边缘位置设有安装支架，在所述安装支架与滚刀相邻的一侧依次设有第一保护板、第二保护板和第三保护板，在所述第一保护板的中部设有贯通孔，在所述贯通孔内固定设置有激光传感器，所述第二保护板是矩形框架结构，在第二保护板与第一保护板、第三保护板之间形成一个内部空腔，在所述第三保护板上与所述激光传感器相对应的位置设有透光窗，在所述内部空腔中位于激光传感器和透光窗之间的位置设有保护镜片；

在所述第三保护板的内侧、透光窗的周边固定设置有密封清洁装置，所述密封清洁装置包括覆盖所述透光窗四个边的竖向密封条、横向密封条，在所述第一保护板的内侧壁上与所述第三保护板上相对应的位置也设有同样的竖向密封条、横向密封条，所述保护镜片的两侧均与相邻的竖向密封条和横向密封条相贴合；

所述保护镜片通过驱动机构带动，以可左右移动的方式设置在所述内部空腔中，使得在所述保护镜片的移动过程中，镜片上的污渍被所述密封清洁装置擦除。

在上述技术方案中，通过在刀箱上设置激光传感器，用于采集滚刀运行过程中的数据，进而分析滚刀的运行状态、磨损状态，监测滚刀运行情况，便于及时发现运行异常并进行滚刀维护。为了避免滚刀运行过程中岩渣对激光传感器产生撞击，在安装支架上设置保护装置，三层保护板起到保护激光传感器免受岩渣碰撞的作用，保护镜片起到保护激光传感器作用的同时，还能保证激光传感器正常工作。

优选地，保护镜片的材料为钢化玻璃或透明的树脂材料。