研究样本材料的粘结以预测隧道掘进中的采掘条件的装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于研究样本材料的粘结(verkleben)以预测在隧道掘进中的采掘条件的装置，所述装置具有试验台，所述试验台具有能够被电动驱动以进行旋转的由作为部件的刀盘和运送螺杆构成的采掘单元，所述试验台装备有材料容纳管，其中，由刀盘和运送螺杆构成的采掘单元以及材料容纳管能够借助进给单元沿着纵向彼此相对移动，所述试验台具有用于一些测量值的第一传感器，所述测量值选自包括采掘单元的进给速率、刀盘的压紧力、采掘单元的至少一个部件的扭矩、刀盘的转速、采掘单元的至少一个部件的温度和必要时至少一种附加料的添加量的一组测量值，所述装置还具有用于分析由第一传感器测取的测量值的中央数据处理单元。


背景技术：

2.这种装置由g.spanioli、n.feinendegen、r.ernst等人在“geotechnicalaspects of underground constructions in soft ground”中的文章“manipulationsof the sticky clays regarding epb tunnel guiding”(出版者giulia viggiani、taylor &francis group，london,2012,isbn 978-0-415-68367-8在意大利罗马于 2011年5月17日至19日的"7th international symposium on geotechnicalaspects of underground constructions in soft ground"的研讨会手册)已知。该之前已知的装置装备有试验台，所述试验台具有能够被电动驱动以进行旋转的由作为部件的刀盘和运送螺杆构成的采掘单元(abbaueinheit)。所述试验台还装备有用于在粘结方面研究样本材料的材料容纳管，其中，由刀盘和运送螺杆构成的采掘单元以及材料容纳管能够借助进给单元沿着纵向彼此相对移动。
3.试验台还具有用于多个从包括采掘单元的进给速率、刀盘的压紧力、采掘单元的至少一个部件的扭矩、刀盘的转速、采掘单元的至少一个部件的温度和必要时至少一种填料的添加量的组中选择的测量值的传感器。
4.最后存在中央数据处理单元，通过所述中央数据处理单元能够分析由传感器测取的测量值。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种开篇所述类型的装置，所述装置的特点在于，改善地研究样本材料的粘结以预测在隧道掘进中的采掘条件。
6.所述技术问题按照本实用新型在本文开头所述类型的装置中由此解决，即存在至少一个第二传感器，所述第二传感器选自用于测量运送螺杆的区域中的压力、采掘单元的区域中的导电性、采掘单元的至少一个部件的形变、采掘单元的至少一个部件的区域中的湿度和采掘单元的至少一个部件的磨损的传感器的组。
7.按照本实用新型的装置具有至少一个其它的传感器，所述传感器用于检测样本材料的其它特性和/或采掘单元的运行参数或者所述采掘单元的部件的运行参数，由此改善
了研究并且由此也改善了对隧道掘进中的真实的采掘条件的预测。
8.按照本发明规定，所述刀盘和运送螺杆安设在不同的驱动轴上，所述驱动轴能够彼此独立地被驱动以进行旋转。
9.按照本发明规定，存在第三传感器，通过所述第三传感器能够确定刀盘和运送螺杆的驱动轴的扭矩。
10.按照本发明规定，存在第四传感器，通过所述第四传感器能够确定刀盘和运送螺杆的驱动轴的转速。
附图说明
11.本实用新型的其它适宜的设计方案和优点由以下参照附图对本实用新型的实施例的描述得出。
12.在附图中：
13.图1在立体视图中示出了用于按照本实用新型的装置的试验台的实施例；
14.图2在沿着纵向的剖视图中示出了用于按照本实用新型的装置的采掘单元和材料容纳管的一种实施方案的布置结构；
15.图3在沿着纵向的剖视图中示出了用于按照本实用新型的装置的采掘单元和材料容纳管的另一种实施方案的布置结构；
16.图4在沿着纵向的剖视图中以放大的视图示出了按照图3的采掘单元的实施方案；
17.图5在端侧视图中示出了用于按照本实用新型的装置的示例性的采掘单元的刀盘并且
18.图6在框图中示出了按照本实用新型的装置的一种实施例中的中央数据处理单元，所述中央数据处理单元具有多个连接在测量值处理模块上的、配属于传感器的测量值转换器。
具体实施方式
19.图1在立体视图中示出了用于按照本实用新型的装置的试验台103的实施例，所述装置用于研究样本材料的粘结以预测在隧道掘进中的采掘条件。试验台103具有稳定的支承框架106，所述支承框架106通过横梁109固持，在所述横梁109上安设有能够转动的刚性滚轮112。试验台能够通过所述刚性滚轮112沿着支承框架106的纵向移动。
20.同样矩形地构造的收集容器115能够在支承框架106下方移动，在所述收集容器115的角部区域中安设有能够在高度上调节以及能够回转的滚轮支脚118，从而使收集容器115能够在支承面中沿两个方向移动和转动。通过收集容器115能够在试验台103的以下详细阐述的运行中收集样本材料。
21.试验台103在支承框架106的与横梁109对置的一侧上具有采掘单元 121，所述采掘单元具有布置在端侧的刀盘124并且具有螺旋状地构造的运送螺杆127作为部件。在针对按照本实用新型的装置的示例性的试验台103 的采掘单元121的在图1中所示的实施方案中，刀盘124和运送螺杆127安设在作为驱动轴的唯一的组合驱动轴130上，所述组合驱动轴能够通过具有布置在之后的传动单元136的驱动发动机133驱动从而进行旋转。
22.试验台103在刀盘124的与组合驱动轴130对置的一侧上具有材料容纳管139，所述
材料容纳管139的内径与刀盘124的外径和运送螺杆127的外径这样适配，使得在材料容纳管139相对于刀盘124和运送螺杆127相对移动时，所述材料容纳管139能够移动经过刀盘124和运送螺杆127或者说在刀盘124和运送螺杆127(的外周)之上移动。该进给能够通过至少一个在图1 中未示出的传感器测量并且能够作为测量值馈入以下详细阐述的测量值处理模块中。
23.在按照图1的视图中和与采掘单元121对置的止挡件142相贴靠的材料容纳管139中例如能够通过开放的端侧输入有待在粘结方面进行研究的样本材料，其中，优选通过在图1中未示出的压缩挤压装置使样本材料在压紧到刀盘124上时承受压力并且能够由此被压缩。
24.材料容纳管139通过多个连接夹145安设在进给单元149的管道支承滑座148中，所述管道支承滑座148能够通过滑座导引结构151由进给单元149 的滑座驱动装置154驱动地沿着纵向平行于组合驱动轴130移动。由此使材料容纳管139能够通过进给单元149在进给速率方面受控地在与运送螺杆 127共同旋转的刀盘124(的外周)之上移动或者说移动经过刀盘124，其中，随即能够采掘存在于材料容纳管139中的样本材料以便模拟在隧道掘进中的采掘并且将所述样本材料运送至收集容器118中。
25.此外，从按照图1的视图中能够看出，试验台103配设有保护罩157，在驱动组合驱动轴130时出于安全原因能够通过所述保护罩157遮盖收集容器118上方的区域以包围采掘单元121和进给单元149。
26.图2在沿着纵向的剖视图中示出了用于根据图2示例性地阐述的按照本实用新型的装置的采掘单元121和材料容纳管139的实施方案。由图2可以看出，刀盘124和运送螺杆127都抗扭地安装在组合驱动轴130上，因此在驱动组合驱动轴130时，刀盘124和运送螺杆127由于该旋转刚性的耦连以相同的角速度旋转。
27.由图2还可以看出，由刀盘124和运送螺杆127构成的结构能够导入材料容纳管139中并且刀盘124以及运送螺杆127的朝向所述刀盘124的端部彼此具有距离，所述距离约等于螺旋状的运送螺杆127的螺距。由此确保了，在刀盘124的朝向运送螺杆127的背侧上存在用于采掘下来的样本材料的缓冲空间。
28.此外，由图2可以看出，材料容纳管139的端部一方面在朝向组合驱动轴130的一侧上通过稳定的并且保护端侧的管密封圈203封闭并且另一方面在与组合驱动轴130对置的一侧上通过止挡件142封闭。
29.图3在沿着纵向的剖视图中示出了用于按照本实用新型的装置的示例性的试验台103的采掘单元121的另一种实施方案。在采掘单元121中，刀盘 124和运送螺杆127分别安装在位于内部的刀盘驱动轴303或者包围所述刀盘驱动轴303的运送螺杆驱动轴306上。
30.刀盘驱动轴303和运送螺杆驱动轴306能够借助未在图3中示出的传动单元136作为驱动轴相互独立地并且在此优选以不同的转速被驱动。由此能够可靠地避免形成于刀盘124和运送螺杆127的朝向所述刀盘124的端部之间的缓冲空间的堵塞或者在出现堵塞时再相对简便地将其移除。
31.图4在沿着纵向的剖视图中在将刀盘124的区域和运送螺杆127的位于所述刀盘124附近的部分放大的视图中示出了按照图3的实施方案。由图4 可知，在该实施方案中，形成于刀盘124和运送螺杆127的与所述刀盘124 对置的端部之间的缓冲空间相对较小，因为
无论如何都能在刀盘124和运送螺杆127的不同转速中在很大程度上避免缓冲空间的堵塞。
32.此外，由图4可以看出，刀盘124装备有多个固定地安装的或者可移动的、布置在端侧的采掘工具403、例如切割刀具或者切削滚刀，所述采掘工具403与居中地布置的由抗磨损的材料制成的中心销(zentralriegel)406在径向上间隔距离地布置。此外，刀盘124具有在图4中未示出的贯通开口，沿着轴向由采掘工具403和中心销406采掘下来的、在图4中未示出的样本材料能够通过所述贯通开口从刀盘124的端侧朝运送螺杆127的方向运送并且能够通过运送螺杆127从材料容纳管139中运送出来。
33.此外从图4的视图中可知，在运送螺杆驱动轴306中集成有多个作为传感器的驱动轴传感器409以及用于将附加料加入材料容纳管139中的输入开口412。驱动轴传感器409与连接线路415连接，而输入开口412与输入管路418连接。连接线路415与中央数据处理单元的在图4中未示出的测量值转换器连接，而输入管路418与至少一个附加料存储容器连接，所述或者每种附加料能够存储在所述附加料存储容器中。
34.集成在运送螺杆驱动轴306中的或者布置在其周围环境中的驱动轴传感器409设置用于检测关于测量参量的至少一个测量值，所述测量参量选自具有运送螺杆127的形变、运送螺杆127的扭矩、运送螺杆127处的导电性、运送螺杆127处的湿度、运送螺杆127处的磨损和运送螺杆127处的压力的测量参量组。
35.图5在端侧视图中以朝向背离运送螺杆127的端侧的视线示出了刀盘 124。由图5的视图能够看出已经结合图4提到过的贯通开口503。沿着刀盘 124的转动方向、即在按照图5的设计方案中沿着逆时针方向，在贯通开口 503的后侧上布置有在此构造为切割刀具的采掘工具403，以便通过贯通开口503有效地将由采掘工具403采掘下来的样本材料朝运送螺杆127的方向运送至刀盘124的背侧。
36.此外，由图5可知，刀盘124具有在端侧开放的输入开口506，至少一种附加料能够通过所述输入开口506输入样本材料的采掘区域中。
37.此外，刀盘124装备有多个作为传感器的刀盘传感器509，所述刀盘传感器509设置用于测量至少一个测量参量，待检测的测量参量选自具有刀盘 124的形变、刀盘124的扭矩、刀盘124处的导电性、刀盘124处的湿度、刀盘124处的磨损和刀盘124处的压力的测量参量组。
38.图6在框图中示出了中央数据处理单元603的实施例，由驱动轴传感器 409、作为传感器组的刀盘传感器509以及由其它的例如用于采掘单元121 的进给速率的传感器检测的测量值能够通过所述中央数据处理单元603经由一系列的测量值转换器606馈入测量值处理模块606中。通过测量值处理模块606，测量值一方面能够在实验循环期间不断地被存储并且通过本身已知的方法换算为表征与所研究的样本材料相应的在隧道掘进中实际出现的土壤材料的粘结的特征参量。
39.测量值处理模块606与输入/输出模块609双向地连接，使用者能够通过所述输入/输出模块609与测量值处理模块606进行交互，以便例如显示特征参量或者影响用于获取特征参量的计算方法。