一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置及其应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置及其应用方法，该装置包括密闭腔体、连接管路和信号传输处理机构，密闭腔体固定安装在刀盘刀具的待测部位；密闭腔体的下部通过连接管路、止回阀与管道接头与外部气源对应连接，连接管路上设有压力传感器和温度传感器；信号传输处理机构包括信号调理器、无线发射模块、信号接收模块和上位机。本发明专利技术结构紧凑、安装使用方便，能够直接对探测位置的磨损情况进行判断，摈弃了传统油压式磨损检测装置复杂的油路系统，发生泄压后只能确定至某一组测点存在腔体泄漏出现磨损失效，不能快速确定具体磨损点的缺陷问题。

【技术实现步骤摘要】
一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置及其应用方法
本专利技术涉及泥水平衡盾构刀盘刀具磨损检测设备
，具体涉及一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置及其应用方法。
技术介绍
泥水平衡盾构作为一种机械化施工装备广泛应用在隧道修建中，具有施工速度快、机械化程度高，而且尤其适用于富水环境、地表变形控制要求严格的场合。泥水盾构由于刀盘刀具在泥水压力环境下，对其检查比较困难，需要安装一些刀盘刀具磨损检测装置。目前，普遍应用的是油压式磨损检测装置，常用的油压式磨损检测装置每一路检测都需要带液压管路，由于管路布置的限制可实现的测点数目有限，而且为了简化管路布置，通常若干路测点共用一个蓄能器，在蓄能器压力下降时，只能确认该组若干测点中至少一个测点达到磨损报警的水平，具体发生磨损的测点位置在哪还需要进一步排查，在泥水盾构施工中应用很不方便。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置及其应用方法，具有管路简单、无油液污染、对磨损位置能够定点检测的优点，可以大量布置在刀盘刀具上。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，包括密闭腔体、连接管路和信号传输处理机构，所述密闭腔体固定安装在待测部位；所述连接管路包括上管路、下管路、四通接头和二通接头，所述密闭腔体的下部通过管道接头与上管路顶端相连通；所述四通接头一侧的上部接口和下部接口分别连接上管路和下管路，另一侧的上部接口和下部接口分别连接有压力传感器和温度传感器；所述二通接头一端连接下管路，另一端连接有止回阀；所述止回阀的上端接口与外部气源对应连接；所述信号传输处理机构包括信号调理器、无线发射模块、信号接收模块和上位机，所述压力传感器和温度传感器分别通过屏蔽线与所述信号调理器电连接，所述信号调理器与所述无线发射模块对应电连接，所述信号接收模块与所述无线发射模块相匹配，用于接收无线发射模块发出的信号，所述信号接收模块与上位机对应连接。优选的，所述密闭腔体为内部中空的矩形或圆柱形，但不限于这两种形状，且在其底面的下部设有与所述管道接头通过螺纹连接的接口。要求其中部为空腔，内部可通入高压气体，开口处留有螺纹与管道接头配合，除开口处外无气体泄漏通道。优选的，在所述密闭腔体与管道接头的连接处设有密封垫；必要时为了提高密封性能还可采用密封胶进行进一步密封，但不限于此等密封措施。优选的，所述二通接头为二通直角接头。在所述密闭腔体与管道接头的连接处还设有密封胶。优选的，所述密闭腔体的材质与刀盘刀具的待测部位的材质相同。优选的，所述密闭腔体Q345钢，焊接固定在刀盘前面板、后面板或刀具附近。优选的，所述上管路和下管路均为耐压管路。优选的，所述上管路和下管路的两端均设有密封接头，通过密封接头与对应的部件相连接，以保证各个接口处的密封。优选的，所述无线发射模块为ZigBee信号发射模块。在上述技术方案中，密闭腔体设置在刀盘上的待测部位，通过止回阀、连接管路向密闭腔体内通入高压气体，止回阀能够实现保压功能，在高于一定压力下止回阀开启，充入高压气体；充气过程完成，该阀关闭进行保压。当待测部位磨损到一定程度，密闭腔体也随之被磨穿，其内的高压气体泄漏，通过压力传感器检测到压力变化，即可判断待测部位发生磨损失效。由于气体压力受温度影响，采用温度传感器来检测实时温度，与压力传感器检测的数据相结合，来获得修正压力值，检测到的压力和温度数据无线传输到上位机进行处理，来判断确认测点位置是否出现磨损导致泄压的情况，工作人员根据判断结果做出应对措施。本专利技术还涉及上述压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置的应用方法，包括下列步骤：（1）将密闭腔体固定安装在刀盘刀具的待测部位，连接管路和信号传输处理机构对应安装完毕，检查管路、接头的密封性，让装置达到良好的保压效果；（2）调试该检测装置，使压力传感器和温度传感器的信号采集、传输正常，通过向止回阀内注入一定量的气体，观察上位机接收到的传输数据，确认装置的保压情况；（3）确认装置的保压情况良好后，通过止回阀向连接管路和密闭腔体内内注入高压空气，压力传感器、温度传感器实时检测到数据经信号调理器进行信号转换，再通过无线发射模块、信号接收模块传输到上位机进行处理；（4）刀盘待测部位被磨损到一定程度时，密闭腔体也会被磨损，当密闭腔体被磨穿时，腔体内的高压气体会泄露，压力传感器检测到的压力数据产生剧烈变化，数据信号被传输到上位机，上位机处理后发出报警信号，工程技术人员即可得知被检测部位部位发生磨损，继而采取应对措施。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术针对现有的油压式磨损检测装置的不足，在盾构刀盘的待测位置安装密闭腔体，通过连接管路向密闭腔体内通入高压气体，采用止回阀实现保压功能，采用压力传感器和温度传感器实时检测管路内的气压和温度数据，压力传感器对腔内气体的压力进行测量，由于气体压力受温度影响，因此采用温度传感器获取温度信号来修正压力值；同时借助信号调理其及无线传输将测得的数据传至上位机处理，当待测部位磨损到一定程度，密闭腔体也随之磨损，腔体损坏后其内的高压气体产生泄露，压力传感器检测到腔体气压就会发生急剧变化，据此判断该检测点发生磨穿。2.本专利技术通过压力检测来判断检测部位是否出现磨损导致泄压的情况，既能简化管路的布置，提高测点布置的数量，而且能够直接确定磨损的具体位置，这是泥水盾构施工中迫切需要的。同时该装置具有与其他检测装置共用信号调理器及无线发射、接收模块等潜力，能够极大的降低成本，尤其适用在泥水平衡盾构施工中。3.本专利技术使用气体压力检测的方式替代了液压油检测方式，减少了污染，同时采用压力传感器、温度传感器并借助无线技术实现信号的传递，摒弃了采用油路来传递信号的缺陷，简化了油路，改变了由于油路布置限制不能定点实现磨损探测的缺陷。装置中使用的信号调理器、无线信号发射、接收模块均可以与现有设备中的模块共用，能够极大节约成本。附图说明图1是本专利技术压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置的结构示意图；图2是密闭腔体安装在刀盘前面板上的示意图；图3是检测装置正常运行时的压力曲线；图4正常运行时和磨损失效时的压力曲线示意图；其中1为密闭腔体，2为密封垫，3为管道接头，4为上管路，5为四通接头，6为压力传感器，7为温度传感器，8为二通接头，9为止回阀；10为信号调理器，11为无线发射模块，12为信号接收模块，13为上位机，14为下管路，15为刀盘。具体实施方式下面结合实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1：一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，参见图1-图2，包括密闭腔体1、连接管路和信号传输处理机构，密闭腔体1固定安装在刀盘15的待测部位。连接管路包括上管路4、下管路14、四通接头5和二通接头8，密闭腔体1的下部通过管道接头3与上管路4顶端相连通；四通接头5一侧的上部接口和下部接口分别连接上管路4的下端和下管路14的上端，另一侧的上部接口和下部接口分别连接有压力传感器6和温度传感器7；二通接头8一端连接下管路14的末端，另一端连接有止回阀9；止回阀9的上端接口与外部气源对应连接。其中，上管路4和下管路14均为耐压管路，在上管路和下管路的两端均设有密封接头，通过密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，其特征在于，包括密闭腔体、连接管路和信号传输处理机构，所述密闭腔体固定安装在刀盘刀具的待测部位；所述连接管路包括上管路、下管路、四通接头和二通接头，所述密闭腔体的下部通过管道接头与上管路顶端相连通；所述四通接头一侧的上部接口和下部接口分别连接上管路和下管路，另一侧的上部接口和下部接口分别连接有压力传感器和温度传感器；所述二通接头一端连接下管路，另一端连接有止回阀；所述止回阀的上端接口与外部气源对应连接；所述信号传输处理机构包括信号调理器、无线发射模块、信号接收模块和上位机，所述压力传感器和温度传感器分别通过屏蔽线与所述信号调理器电连接，所述信号调理器与所述无线发射模块对应电连接，所述信号接收模块与所述无线发射模块相匹配，用于接收无线发射模块发出的信号，所述信号接收模块与上位机对应连接。

【技术特征摘要】
1.一种压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，其特征在于，包括密闭腔体、连接管路和信号传输处理机构，所述密闭腔体固定安装在刀盘刀具的待测部位；所述连接管路包括上管路、下管路、四通接头和二通接头，所述密闭腔体的下部通过管道接头与上管路顶端相连通；所述四通接头一侧的上部接口和下部接口分别连接上管路和下管路，另一侧的上部接口和下部接口分别连接有压力传感器和温度传感器；所述二通接头一端连接下管路，另一端连接有止回阀；所述止回阀的上端接口与外部气源对应连接；所述信号传输处理机构包括信号调理器、无线发射模块、信号接收模块和上位机，所述压力传感器和温度传感器分别通过屏蔽线与所述信号调理器电连接，所述信号调理器与所述无线发射模块对应电连接，所述信号接收模块与所述无线发射模块相匹配，用于接收无线发射模块发出的信号，所述信号接收模块与上位机对应连接。2.根据权利要求1所述的压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，其特征在于，所述密闭腔体为内部中空的矩形或圆柱形，且在其底面的下部设有与所述管道接头通过螺纹连接的接口。3.根据权利要求2所述的压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，其特征在于，在所述密闭腔体与管道接头的连接处设有密封垫。4.根据权利要求1所述的压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，其特征在于，所述二通接头为二通直角接头。5.根据权利要求1所述的压力式盾构刀盘刀具磨损检测装置，其特征在于，所述密闭腔体的材质与刀盘刀具的待测部位的材质相同。6.根据权利要求1所述的压力式盾构刀盘刀具磨损检...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振川，李凤远，王凯，陈馈，周建军，张兵，陈桥，王发民，韩伟锋，王国安，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，中铁隧道局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41