一种隧道掘进机刀盘高清晰视频监测系统的自清洁装置

一、技术领域

本发明涉及隧道掘进机技术领域，尤其是涉及一种隧道掘进机刀盘高清晰视频监测系统的自清洁装置。

二、背景技术

隧道掘进机是集机、电、液、控制、信息技术于一体的智能化大型工程机械装备，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向和纠偏等功能。隧道掘进机在施工中会遇到各种不同的复杂地层，且刀盘的受力情况相当复杂，极易造成刀具的磨损，此时就要开舱进行刀具的检査与更换，这严重制约了掘进效率。如果在隧道掘进机掘过程中，推进阻力上升，掘进速度下降，这时就需要工作人员打开隧道掘进机舱门来观察隧道掘进机滚刀刀盘的磨损情况，判断隧道掘进机的滚刀是否需要更换。

这种传统的检查方法费时费力，而且工作人员带压进入工作仓内有很大的安全隐患，这就需要设计一套远程监测设备来观察、监测隧道掘进机滚刀的磨损情况。现有视频监测系统，其视窗防护玻璃清洁系统防护清理功能不完备，存在视窗防护玻璃清洁死角，污染物清除不彻底，或喷水清理后视窗防护玻璃表面残存水痕，遮挡监测视线，降低视频信号清晰度等缺陷。这些问题导致刀盘视频监测系统的功能不能充分有效地发挥，影响其推广应用。

三、发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种隧道掘进机刀盘高清晰视频监测系统的自清洁装置。

一种隧道掘进机刀盘高清晰视频监测系统的自清洁装置，安装在隧道掘进机前端刀盘后，其技术方案为：由密封箱、视频监测系统、清洁防护机构、喷淋防护装置构成；视频监测系统安装在密封箱内，清洁防护机构和喷淋防护装置安装在密封箱前面板上。

所述的密封箱，为安装监测视频机构和照明设备的容器，由密封箱体、前面板、视窗防护玻璃组成；密封箱体内腔的容积，与视频监测机构和照明设备的体积相匹配；在密封箱体前面密封固定安装前面板，前面板开有显示视频监测机构和照明设备的窗口，在窗口上密封安装视窗防护玻璃。

所述的视频监测系统由视频监测机构、照明设备组成，安装固定在密封箱体内；视频监测机构采集视频图像，照明设备作为光源。

所述的清洁防护机构，由轴承座A、轴承座B、轴承座C、轴承座D，主动滚珠丝杠、从动滚珠丝杠，与主动滚珠丝杠匹配的螺母A、与从动滚珠丝杠匹配的螺母B、同步带轮A、同步带轮B、同步带、联轴器、刮板组成，安装固定在密封箱体的前面板上；

主动滚珠丝杠和从动滚珠丝杠的两端，分别设置安装轴承内环的轴颈；从动滚珠丝杠的一端在安装轴承内环以外同轴设置安装同步带轮的轴颈；主动滚珠丝杠与从动滚珠丝杠对应的一端，同样在安装轴承内环以外同轴设置安装同步带轮的轴颈，并在安装同步带轮轴颈的一端，同轴设置安装联轴器的轴颈；

在主动滚珠丝杠和从动滚珠丝杠上分别安装与之相匹配的螺母A和螺母B，在主动滚珠丝杠的两端分别安装轴承后，对应安装轴承座A和轴承座B；在从动滚珠丝杠的两端分别安装轴承后，对应安装轴承座C和轴承座D；

在主动滚珠丝杠和从动滚珠丝杠上的同步带轮的轴颈上，分别安装同步带轮A和同步带轮B，在主动滚珠丝杠的联轴器轴颈上安装联轴器；然后将主动滚珠丝杠上的同步带轮A和从动滚珠丝杠上的同步带轮B相对应，通过轴承座A和轴承座B及轴承座C和轴承座D，分别平行固定安装在前面板上的视窗防护玻璃的两边；

刮板是在与螺母A和螺母B距离相匹配的刚性支撑杆上，镶嵌或固定耐磨橡胶板组成；

将螺母A和螺母B调整到同一水平线，将刮板压在视窗防护玻璃上分别固定安装在螺母A和螺母B上；将同步带连接，安装在两个同步带轮上，电机同轴固定安装在有联轴器的主动滚珠丝杠一端，通过联轴器与电机相连接。

所述的喷淋防护装置，由一个长度与视窗防护玻璃宽度相匹配的喷淋腔体，以及与喷淋腔体相连接的三通管路构成；对应视窗防护玻璃固定安装在前面板的上部，在喷淋腔体应对视窗防护玻璃的位置设置喷孔，三通管路连接在喷淋腔体的下部，通过自动控制球阀与供水和供气设备相连接。

本发明的有益效果是：密封箱体对监测系统保护严密，避免了监测设备受恶劣工作环境的污染，保证了设备的安全运行。清洁防护机构运行平稳，擦除范围大，无死角，清理能力强，清污彻底；喷淋防护装置的喷水冲洗及之后的喷淋腔体保持吹气状态，形成防护气幕，保证了视频监测图像的清晰度，观察、监测效果好。能够使监测设备清晰的观察、监测隧道掘进机滚刀刀盘的磨损情况，准确的判断隧道掘进机滚刀的损耗情况，为判断隧道掘进机的滚刀是否需要维护和更换提供了可靠的依据。

四、附图说明

图1为本发明整体结构示意图的立体图；

图2为清洁防护机构结构示意图的立体图；

图3为喷淋防护装置结构示意图的立体图；

图4为本发明安装在隧道掘进机上的位置示意图；

图5为本发明安装在隧道掘进机上的斜二等轴测示意图。

附图标记：

1-1、密封箱体 1-2、前面板 1-3、视窗防护玻璃 2-1、视频监测机构 2-2、照明设备 3-1-1、轴承座A 3-1-2、轴承座B 3-1-3、轴承座C 3-1-4、轴承座D 3-2-1、主动滚珠丝杠3-2-2、从动滚珠丝杠 3-3-1、螺母A 3-3-2、螺母B 3-4、刮板 3-5-1、同步带轮A 3-5-2、同步带轮B 3-6、电机 3-7、同步带 3-8、联轴器 4-1、喷流腔体 4-1-1、喷孔 4-2、管路 4-3自动控制球阀 5-1、本发明安装在隧道掘进机前端的位置 5-2、隧道掘进机刀盘区域 5-3、隧道掘进机锥面

五、具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的实施过程。

如图4所示，将本发明安装固定在隧道掘进机前端5-1的位置，与电路系统及供水和供气设备相连接。

如图1、图2和图3所示，本发明由清洁防护机构、喷淋防护装置、视频监测系统、密封箱体构成。

如图2所示，清洁防护机构由刮板3-4、主动滚珠丝杠3-2-1、从动滚珠丝杠3-2-2、与两根滚珠丝杠相匹配的螺母A 3-3-1、螺母B 3-3-2、同步带3-7、同步带轮A 3-5-1、同步带轮B3-5-2、联轴器3-8、电机3-6、轴承座A 3-1-1、轴承座B`3-1-2、轴承座C 3-1-3、轴承座D 3-1-4组成，安装固定在前面板1-2上；

主动滚珠丝杠3-2-1和从动滚珠丝杠3-2-2的两端，分别设置安装轴承内环的轴颈，其中一端在安装轴承内环以外同轴设置安装同步带轮A 3-5-1及同步带轮B 3-5-2；其中在主动滚珠丝杠3-2-1安装同步带轮轴颈的一端，同轴设置安装联轴器3-8；

四个轴承座分2组，将轴承座A 3-1-1和轴承座B 3-1-2同轴对应安装在视窗防护玻璃1-3的左边，将轴承座C 3-1-3和轴承座D 3-1-4同轴对应安装在视窗防护玻璃1-3的右边；在主动滚珠丝杠3-2-1上安装螺母A 3-3-1，在从动滚珠丝杠3-2-2上安装螺母B 3-3-2，在滚珠丝杠两端的轴承内环上分别安装轴承后，将两条同一端安装同步带轮A 3-5-1及同步带轮B 3-5-2的滚珠丝杠，分别平行安装到对应的轴承座A 3-1-1和轴承座B 3-1-2及轴承座C3-1-3和轴承座D 3-1-4上；在设置安装联轴器的轴颈上安装联轴器3-8；

将螺母A 3-3-1和螺母B 3-3-2调整到同一水平线，将刮板3-4压在视窗防护玻璃1-3上，并分别固定安装在螺母A 3-3-1和螺母B 3-3-2两个螺母上；

刮板3-4，是在与两个螺母距离相匹配的金属支撑杆上，镶嵌或固定耐磨橡胶板组成。耐磨橡胶板压在视窗防护玻璃1-3上,将刮板3-4固定在螺母A 3-3-1和螺母B 3-3-2上，耐磨橡胶板磨损后可以更换。

将同步带3-7连接后安装在同步带轮A 3-5-1及同步带轮B 3-5-2上，联轴器3-8安装在主动滚珠丝杠3-2-1的轴颈上，通过联轴器3-8与电机3-6固定连接。

如图1、图3所示，喷淋防护装置系统由一个长度与视窗防护玻璃1-3宽度相匹配的喷淋腔体4-1，以及由管路4-2及自动控制球阀4-3组成的三通管路构成；对应视窗防护玻璃1-3固定安装在前面板1-2的上部，在喷淋腔体4-1应对视窗防护玻璃1-3的位置设置喷孔4-1-1，三通管路连接在喷淋腔体4-1的下部，通过自动控制球阀4-3分别与供水和供气高压设备相连接。

如图1所示，视频监测系统由视频监测机构2-1、照明设备2-2组成，安装固定在密封箱体1-1内；视频监测系统使用视频监测机构2-1采集视频图像，并配以照明设备2-2作为光源。

如图1所示，密封箱为安装视频监测机构2-1和照明设备2-2的容器，由密封箱体1-1、前面板1-2、视窗防护玻璃1-3组成；密封箱体1-1内腔的容积与视频监测机构2-1和照明设备2-2的体积相匹配；在密封箱体1-1前面加密封垫密封固定安装前面板1-2，前面板1-2开有显示视频监测机构2-1和照明设备2-2的窗口，在窗口上加密封垫密封安装视窗防护玻璃1-3。

应用时，如图4及图5所示，将本发明安装固定在隧道掘进机前端5-1的位置，与电路系统及供水和供气设备相连接。如图1所示，在隧道掘进机运行过程中，当有泥浆等污染物附着在视窗防护玻璃1-3表面干扰到监测设备的使用时，启动清洁防护机构，首先启动喷淋防护装置系统，自动控制球阀4-3关闭供气管路同时开通喷水管路，冲洗泥浆，同时电机3-6通过联轴器3-8驱动主动滚珠丝杠3-2-1及同步带轮A 3-5-1转动，同步带3-7将动力传送给同步带轮B3-5-2，同步带轮B 3-5-2带动从动滚珠丝杠3-2-2转动，同时带动螺母A 3-3-1、螺母B 3-3-2，随着电机的正、反转动，沿着轴线上下移动，带动安装在两个螺母上的刮板3-4在视窗防护玻璃1-3上下移动，将前面板1-2上的视窗防护玻璃1-3擦除干净；当视窗防护玻璃1-3上的泥浆等污染物被清除干净后，喷淋防护装置系统自动控制球阀4-3关闭供水管路开启供气管路，将残留在前面板视窗防护玻璃1-3上的水滴吹干，之后喷淋腔体4-1保持吹气状态，形成气幕，防止灰尘落在视窗防护玻璃1-3上，保持视窗防护玻璃1-3高清晰度。

实施视频监测时，打开照明设备2-2，启动视频监测机构2-1，能够清晰的观察、监测隧和道掘进机滚刀刀盘的磨损情况，准确的判断隧道掘进机的滚刀的损耗情况，安全、方便的实施更换、维护。