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隧道掘进机实用新型专利

更新时间:2024-07-01
隧道掘进机实用新型专利 专利申请类型:实用新型专利;
源自:德国高价值专利检索信息库;

专利名称:隧道掘进机

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN202180017726.4

专利申请(专利权)人:海瑞克股份公司
权利人地址:德国施瓦诺

专利发明(设计)人:W.伯格,G.维尔迈尔

专利摘要:一种隧道掘进机,具有沿纵向延伸的护罩(106)和具备多个距离传感器(121)的、用于检测收敛变形的传感器单元(118),所述传感器单元具有至少两个液压的距离传感器,所述距离传感器具有具备移出行程测量功能的可移出的测头(124)。通过所述距离传感器(121)能够检测在相应距离传感器(121)的区域中的护罩(106)与露出的岩体(103)之间的距离,以用作距离值,并且由此可以检测环宽度的厚度。这些距离传感器(121)沿护罩(106)的纵向相互间以测量间距布置,这些距离传感器(121)的沿护罩的纵向的测量间距适宜地等于通常的环宽度。此外存在中央单元,通过所述中央单元能够分析评估所述距离传感器(121)的距离值,以便确定收敛变形并且优选可以预测未来的收敛变形。

主权利要求:
1.一种隧道掘进机,具有沿纵向延伸的护罩(106)和具备多个距离传感器(121)的、用于检测收敛变形的传感器单元(118),其特征在于,所述传感器单元(118)具有至少两个液压的距离传感器(121),所述距离传感器具有具备移出行程测量功能的可移出的测头(124),通过所述距离传感器能够检测在相应距离传感器(121)的区域中的护罩(106)与露出的岩体(103)之间的距离,以用作距离值,这些距离传感器(121)沿护罩(106)的纵向相互间以测量间距(D)布置,其中,这些距离传感器(121)的沿护罩(106)的纵向的测量间距(D)等于丘宾筒(112)的通常的环宽度(B),所述测头(124)能够在掘进中断时移出并且在掘进时移入,并且存在中央单元(312),通过所述中央单元能够分析评估所述距离传感器(121)的距离值,以便确定收敛变形。
2.根据权利要求1所述的隧道掘进机,其特征在于,存在位置传感器(309),通过所述位置传感器能够确定所述护罩(106)的位置,从而能够分析评估所述距离值,以便确定所述距离传感器(121)沿纵向的位置。
3.根据权利要求1所述的隧道掘进机,其特征在于,沿护罩(106)的纵向存在至少三个距离传感器(121)。
4.根据权利要求1至3之一所述的隧道掘进机,其特征在于,沿护罩(106)的周向存在至少两个距离传感器(121)。
5.根据权利要求4所述的隧道掘进机,其特征在于,沿护罩(106)的周向布置的距离传感器(121)相对于中央竖轴线(203)对称地布置。
6.根据权利要求1所述的隧道掘进机,其特征在于,存在计时器(306),通过所述计时器能够在测取距离值时确定时间,从而能够分析评估针对确定的时间的距离值。
7.根据权利要求1所述的隧道掘进机,其特征在于,存在与所述中央单元(312)连接的信号发生器(315),通过所述信号发生器能够在出现临界的收敛变形时发出警报信号。
8.根据权利要求1所述的隧道掘进机,其特征在于,存在与所述中央单元(312)连接的显示器(318),通过所述显示器能够图像地显示所述距离值在时间上和/或在行程上的变化走向。 说明书 : 隧道掘进机技术领域[0001] 本发明涉及一种隧道掘进机。背景技术[0002] 这种隧道掘进机由文献CN107607082A已知。该已知的隧道掘进机具有沿纵向延伸的护罩和用于检测收敛变形的装备有距离传感器的传感器单元。距离传感器以连续的弹簧力工作,以执行连续测的测量方法,并且在掘进时与露出的岩体保持持续的接触。[0003] 另一隧道掘进机由D.Harding的标题为“困难地面解决方案(DGS):新的隧道掘进机解决方案开辟了成功之路(DifficultGroundSolutions:NewTBMSolutionscarveaPathtoSuccess)”的技术文章已知,该文章发表于“2017年世界隧道大会会议记录‑地面挑战‑地下解决方案,卑尔根,挪威”(ProceedingsoftheWorldTunnelCongress2017‑Surfacechallenges‑Undergroundsolutions,Bergen,Norway)。在具有沿纵向延伸的护罩的该已知的隧道掘进机中,设有液压缸形式的传感器单元,液压缸在切削轮附近在巷道顶板区域中安装在护罩上。通过该液压缸能够测量隧道顶部的环形间隙的厚度,以检测收敛变形。[0004] 由文献CN207879337U已知一种隧道掘进机,该隧道掘进机具有沿纵向延伸的护罩和具有多个激光测距仪的传感器单元,这些激光测距仪沿纵向和周向安设在护罩的内侧上。发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题在于,提供前述类型的隧道掘进机,所述隧道掘进机的特点在于可靠地测量护罩和岩体之间的环形间隙。[0006] 所述技术问题按照本发明通过一种隧道掘进机解决,所述隧道掘进机具有沿纵向延伸的护罩和具备多个距离传感器的、用于检测收敛变形的传感器单元,其中规定,所述传感器单元具有至少两个液压的距离传感器,所述距离传感器具有具备移出行程测量功能的可移出的测头,通过所述距离传感器能够检测在相应距离传感器的区域中的护罩与露出的岩体之间的距离,以用作距离值,这些距离传感器沿护罩的纵向相互间以测量间距布置,其中,这些距离传感器的沿护罩的纵向的测量间距等于丘宾筒的通常的环宽度,所述测头能够在掘进中断时移出并且在掘进时移入,并且存在中央单元,通过所述中央单元能够分析评估所述距离传感器的距离值,以便确定收敛变形。[0007] 通过在本发明中形成的在隧道掘进间歇中的不连续的工作以及在由待安装的丘宾筒确定测量间距的情况下检测距离值,一方面非常可靠地以及在测量技术上简单地确保了在距离传感器的位置中的定位精度,同时也确保距离传感器在掘进阶段中在非常恶劣的环境下不会被损坏。此外业已表明,通过沿径向将测头推进到环形间隙中,还可以使较大的可移动的物体、例如岩石块被挤开,从而产生相对高的测量精度。[0008] 按照本发明的隧道掘进机的传感器单元具有至少两个、适宜地两个以上的液压的距离传感器,所述距离传感器具有具备移出行程测量功能的可移出的测头,这些距离传感器沿纵向相互间以至少一种测量间距布置并且在两个以上的距离传感器的情况下适宜地也沿周向布置,因此在掘进的过程中能够确定并且借助中央单元能够分析评估在护罩的区域中在距离值变化时的收敛变形。[0009] 在有利的设计方案中规定,存在位置传感器,通过所述位置传感器能够确定所述护罩的位置,从而能够分析评估所述距离值,以便确定所述距离传感器沿纵向的位置。[0010] 在有利的设计方案中规定,沿护罩的纵向存在至少三个距离传感器。[0011] 在有利的设计方案中规定,沿护罩的周向存在至少两个距离传感器。[0012] 在有利的设计方案中规定,沿护罩的周向布置的距离传感器相对于中央竖轴线对称地布置。[0013] 在有利的设计方案中规定,存在计时器,通过所述计时器能够在测取距离值时确定时间,从而能够分析评估针对确定的时间的距离值。[0014] 在有利的设计方案中规定,存在与所述中央单元连接的信号发生器,通过所述信号发生器能够在出现临界的收敛变形时发出警报信号。[0015] 在有利的设计方案中规定,存在与所述中央单元连接的显示器,通过所述显示器能够图像地显示所述距离值在时间上和/或在行程上的变化走向。附图说明[0016] 本发明的其它的适宜的设计方案和优点由以下参照附图对本发明的实施例的说明中得出。[0017] 在附图中:[0018] 图1示出具有传感器单元的隧道掘进机的护罩的实施例的侧视图,所述传感器单元沿纵向具有多个距离传感器,[0019] 图2示出在巷道顶板区域中剖切按照本发明的实施例的隧道掘进机的护罩得到的剖视图,[0020] 图3示出在按照本发明的隧道掘进机的实施例中传感器单元和具有其它部件的中央单元的示例性设计方案的框图,和[0021] 图4至图7示出在掘进的不同阶段中在护罩的区域中按照本发明的隧道掘进机的其它实施例的剖视图。具体实施方式[0022] 图1在剖切的侧视图中在护罩106的区域中示出用于在岩体103中掘进隧道的隧道掘进机的实施例。在护罩106上安设有多个进给压机109,所述进给压机沿着护罩106的纵向作用并且在掘进时支撑在环形结构的丘宾筒112上,用于对隧道施加内衬。在隧道掘进机的与丘宾筒112相互对置的、沿掘进方向位于前部的端侧上存在图1未示出的切削轮,通过所述切削轮能够将隧道空腔开设到岩体103中。[0023] 通过切削轮的开采作用产生的隧道空腔相对于护罩106具有更大的直径,从而在岩体103和护罩106的外侧之间形成环形间隙115。所述环形间隙115由于开采运行通常以液态的和固态的、颗粒状的成分至少部分地填充。然而岩体103的收敛变形或聚合通常如图1所示地导致环形间隙115沿护罩106的纵向远离切削轮地朝向丘宾筒112的方向缩窄。在强烈收敛变形并且岩体103与护罩106接触时,存在隧道掘进机被卡住的风险。[0024] 为了通过环形间隙115的尺寸的变化检测岩体103的收敛变形,按照图1的实施例具有传感器单元118,该传感器单元具有多个液压的距离传感器121,所述距离传感器沿护罩106的纵向相互间以测量间距布置,并且优选也沿护罩106的周向均匀地相互间隔地布置。每个距离传感器121具有测头124,所述测头能够沿径向前移到环形间隙115中并且用测量移出行程的方式设置用于测量在相应距离传感器121的范围中的护罩106与岩体之间103的距离作为距离值。[0025] 图2在按照图1的实施例中在横截面示出了巷道顶板区域中的护罩106。由图2可知,传感器单元118除了多个沿护罩106的纵向相互间以测量间距布置的距离传感器121之外,还具有沿护罩106的周向布置的多个距离传感器121。在按照图2的布置结构中,沿护罩106的周向布置的距离传感器121基本上相对于中央竖轴线203对称地定位。距离传感器121相对于中央竖轴线203的角度适宜地为约15度至约45度、优选在约30的范围中。[0026] 在未示出的扩展设计中规定,距离传感器121也在巷道顶板区域的中心布置在中央竖轴线203上。[0027] 图3在框图中示出了具有多个距离传感器121的传感器单元118,所述距离传感器连接测量数据存储器303,该测量数据存储器用于存储通过距离传感器121获取的距离值。在测量数据存储器303上还连接有计时器306和位置传感器309。通过计时器306能够产生时间数据,所述时间数据在测量数据存储器303中与在相关时间获取的距离值相关联。通过位置传感器309能够产生护罩106的位置数据,所述位置数据同样与在护罩106处于确定的位置时获取的距离值相关联。[0028] 以此方式方法使不同的距离传感器121的距离值处于时间特征曲线和位置特征曲线中。[0029] 测量数据存储器303与中央单元312相连,通过所述中央单元能够分析距离值与关联的时间数据和位置数据,使得尤其能够分析岩体103的收敛变形是否能保持岩体103和护罩106之间的确定的最小距离值。此外,能够通过中央单元312基于时间和位置分辨的距离值尤其在背离切削轮并且与丘宾筒112邻接的区域中产生关于预期的收敛变形的预测,以便尽可能地确保不必担心隧道掘进机被卡住。[0030] 在测量数据存储器312上适宜地连接有信号发生器315和显示器318。信号发生器315设置用于当在岩体103和护罩106之间达到临界的距离值时发出例如形式为信号声或光学警报信号的警报。显示器318又设置用于以图像显示由距离传感器121检测的距离值以及预测的距离值的时间上和空间上的变化。[0031] 此外,中央单元312具有反映隧道掘进机的轨迹的掘进数据,在临界值方面对收敛变形进行分析时可以考虑所述掘进数据,使得由于转弯行驶而局部地受控地减小的环形间隙115不会造成错误警报。[0032] 图4至图7在剖切的侧视图中与图1对应地在掘进的不同阶段中在护罩106的区域中示出了隧道掘进机的另一实施例。[0033] 图4示出在完成具有环宽度B的丘宾筒112之后的与图1对应的布置结构,具有收回的进给压力机109和收回的测头124,在这里沿纵向具有两个距离传感器121。多个距离传感器121相互间以测量间距D地布置。以按照图4的布置结构为出发点开始掘进循环,该掘进循环以将下一个环件安装在丘宾筒112上为结束。[0034] 图5在即将安装丘宾筒112之前示出按照图4的具有完全移出的进给压机109的布置结构。在该阶段中掘进中止,从而距离传感器121的测头124如图5所示地必要时在挤开岩石块的情况下移出并且贴靠在岩体103上。在该时间点并且在护罩106的该位置上获取的距离值能够存储到数据存储器303中。[0035] 图6示出在将下一个环件安装到丘宾筒112之后开始的掘进的下一个阶段,在该阶段中,距离传感器121的测头124重新移入并且保持移入直到掘进的该阶段结束。[0036] 图7与图5对应地示出再次处于最大程度地移出的位置中的进给压机109与距离传感器121的为了获取距离值而重新移出的测头124。[0037] 在图4至图7的顺序中还可以清楚地看到,在该实施例中,此处的两个距离传感器121之间的测量间距D对应于丘宾筒112的环宽度B。由此确保了,岩体103上的每个测量位置相对于护罩106的距离被检测两次或者在分别间隔相应的测量间距D设置两个以上的距离传感器121时被检测多次。由此能够非常精确地确定收敛变形并且此外为护罩106的沿掘进方向位于后部的区域产生可靠的预测。

专利地区:德国

专利申请日期:2021-04-13

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN115244270B

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