BRPI0913286B1 - Equipamento e método para monitoração da eficiência de perfuração de túnel e equipamento de perfuração de túnel - Google Patents
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Abstract
“equipamento e metodo para monitoração da eficiência de perfuração de túnel e equipamento de perfuração de túnel” máquina de perfuração de túnel (90) tendo uma cabeça de corte rotativo (93) que rotativamente apóia uma pluralidade de montagens (10). uma pluralidade de invólucros de instrumentos (50) estão anexados à cabeça de corte rotativo, sendo que cada grupo de instrumentos tendo uma extremidade distal em contato com uma montagem de corte associada. o grupo de instrumentos incluem uma pluralidade de sensores incluindo um acelerômetro (32), um magnetômetro (33) e um sensor de temperatura (34) para monitorar a monta gem de corte associada.os sensores estão montados em uma extremidade distal do grupo de instrumentos que está em contato inclinado com a montagem de corte. os grupos de instrumentos incluem um transmissor sem fio, e os mesmos estão interconectados em uma malha ou iguais para uma rede de iguais. um fonte de força (176) tal como uma embalagem de bateria é fornecida para cada embalagem de instrumento. os dados a partir dos senso res podem ser usados para controlar a operação da maquina de perfuração de túnel e/ou para monitorar a condição das montagens de corte.
Description
“EQUIPAMENTO E MÉTODO PARA MONITORAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE
PERFURAÇÃO DE TÚNEL E EQUIPAMENTO DE PERFURAÇÃO DE TÚNEL”
Campo Técnico
A presente invenção refere-se geralmente ao campo da escavação mecânica e mais especificamente a um equipamento de processo para monitoração e controle da eficiência de uma maquina de perfuração de túnel.
Fundamentos da Invenção
Uma maquina de perfuração de túnel (“TBM”) é um equipamento de escavação de túnel que é tipicamente usado para formar túneis circulares em uma variedade de solos e estratos de rocha. Um TBM convencional produz uma parede de túnel circular suave, tipicamente com um mínimo de problemas colaterais. Um avanço que faz com que os TBMs sejam eficientes e confiáveis foi a invenção da cabeça rotativa, desenvolvido por James S. Robbins. Inicialmente, O TBM de Robbin usava pontas de ferro rotativas em um movimento circular, porem as pontas de ferro partiam-se freqüentemente. Robbins descobriu que através da substituição destas pontas de ferro de perfuração com montagens de corte de longa duração este problema foi significativamente reduzido. Desde então, todos os bem sucedidos TBMs modernos têm montagens de corte rotativo.
Desde do advento das maquinas de perfuração de túnel, operadores e fabricantes destas maquinas desejavam compreender e monitorar a interação das montagens de corte, com o material que está sendo perfurado. Os dados de desempenho em tempo real poderia permitir que o operador aperfeiçoe a eficiência e confiabilidade da operação de perfuração de túnel pelo controle de determinados parâmetros de operação e de manutenção conveniente de desempenho.Por exemplo, há um retardamento do custo devido às falhas dos componentes que podem ser evitados pelo monitoramento do equipamento de perfuração de túnel em tempo real, com o propósito de mais rapidamente identificar problemas permitindo que o operador inicie ações de correção apropriadas.
Adicionalmente, os fabricantes das maquinas podem ajustar o design dos componentes baseados nestes dados. Tentativas previas para desenvolver operações racionais e a manutenção de compromissos agendados para as equipamento de perfuração de túnel incluíram o uso de modelos matemáticos teóricos, com ou sem dispositivos de mensuração de força simples, e a inferência das interações através da evidencia auxiliar proporcionada pelas condições de operação do equipamento por si mesmo. Equipamento de perfuração de túnel ilustrativos estão revelados nas Patente Norte-Americana de Número 4548443 e Patente Norte-Americana de Número RE31511, ambas as quais estão aqui incorporadas por referencia em sua totalidade.
Equipamento de perfuração de túnel de técnica antecedente adicionalmente ilustrativos estão descritos na Patente Norte-Americana de Número 5205613 e na Patente NortePetição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 7/26
Americana de Número 6431653, ambas as quais estão aqui incorporadas por referencia em sua totalidade. A Patente Norte-Americana de Número para Sugden ET AL, revela um diferente tipo de maquina de mineração com cortadores que são proporcionados com bitolas de esforço de eixo de corte de modo a proporcionar uma medição da carga direta em uma ou 5 mais montagens de corte de rolo compressor.Um ou mais dos eixos de corte com uma bitola de força proporcionam uma mensuração da carga direta na montagem de corte de rolo compressor. Contudo, as mensurações de bitola de esforço simples não proporcionam informação desejada nos desempenhos operacionais e características rotacionais das montagens de corte.
Ainda permanece uma necessidade para sistemas capazes de proporcionar uma monitoração em tempo real do desempenho de cortadores individuais em equipamento de perfuração de túnel, que poderiam ser usados de modo a proporcionar uma detecção precoce de problemas com os cortadores individuais, e assim proporcionar informação que possam ser usadas para controlar a maquina de modo a otimizara o desempenho e evitar des15 necessário uso, e/ou monitorar as condições da rocha ou outro material que está sendo perfurado.
SUMARIO DA INVENÇÃO
O presente sumario é para proporcionar uma seleção de conceitos em uma forma simplificada que são adicionalmente descritos abaixo no titulo Descrição Detalhada. O pre20 sente sumario não é pretendido para identificar características chave do assunto em objeto reivindicado, nem é pretendido para ser usado como uma ajuda na determinação do âmbito do assunto em questão reivindicado.
Em um aspecto da presente invenção, um equipamento para monitoração de um equipamento de perfuração de túnel (TBM) durante operação é revelado, o mesmo inclui 25 uma pluralidade de pacotes de instrumentos associados com cortadores no TBM. Cada pacote de instrumento é mantido em contato com o cortador associado e inclui um sensor que monitora o cortador, por exemplo, um acelerômetro, um sensor de temperatura, um magnetômetro e outros. A extremidade distal do pacote de instrumento contata o cortador, por exemplo, a porção de retenção do cortador. O contato direto proporciona dados precisos 30 para o cortador associado, por exemplo, vibração, temperatura e dados de velocidade rotacional. Uma placa de controle de sensor no pacote de instrumento recebe dados a partir dos sensores, e os sem fio transmite dados para o receptor remoto. Os dados podem ser usados, por exemplo, para monitorar as condições do cortador e/ou TBM para detectar o uso ou os ajustes adequados nos parâmetros de operação do TBM. Um suplementador de energia 35 proporciona energia para os sensores e a placa de controle. O dispositivo inclui meios para anexação dos pacotes de instrumentos ao TBM.
Em uma realização do equipamento, o pacote de instrumento inclui um acelerômePetição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 8/26 tro multi-eixo, e/ou um segundo acelerômetro.
Em realizações do presente equipamento, cada montagem de corte no TBM tem um ou mais pacotes de equipamentos associados ao mesmo. Os pacotes de instrumentos podem ser interconectados sem fio em uma malha ou em um protocolo de igual para igual.
Em uma realização do equipamento, o pacote de instrumento inclui uma placa de base tendo uma porção de braço distal que apóia os sensores, e a porção de braço distal da placa base está em um contato de direção com o cortador associado. Uma mola pode ser proporcionada de modo que incline a porção de braço distal da placa de base em direção à montagem de corte associada.
Em uma realização da presente invenção, um suporte de montagem está fixadamente montado ao equipamento de perfuração de túnel, por exemplo fixadamente anexado ao dispositivo de alojamento de corte, e os pacotes de instrumento incluem uma porção removível que deslizavelmente engata o suporte de montagem.
Um método para operação de um equipamento de perfuração de túnel é também revelado, o qual inclui o proporcionar uma pluralidade de pacotes de instrumento contendo sensores para monitoração de uma montagem de corte associada, uma placa de controle de sensor que recebe dados a partir dos sensores, e um suplementador de energia, em que o pacote de instrumento está em contato direto com a montagem de corte associada; e o sistema sem fio transmitindo dados derivados dos sensores para receptor remoto; e usando os dados transmitidos para o receptor remoto de modo a controlar a operação do equipamento de perfuração de túnel.
Um equipamento de perfuração de túnel é também revelado de modo que inclui uma cabeça de corte rotativo que rotativamente apóia uma pluralidade de montagens de corte cada montagem de corte compreendendo um eixo rotativo apoiando um anel de corte; pacotes de instrumentos que estão cada um associados com uma montagem de corte, e meios para anexação dos pacotes de instrumentos ao equipamento de perfuração de túnel.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Os aspectos que seguem e muitos das vantagens da presente invenção ficarão mais prontamente apreciadas conforme a mesma se torne melhor compreendida por referencia às descrições detalhadas que seguem, quando tomadas em conjunção com os desenhos em anexo, em que:
A Figura 1, esquematicamente ilustra um equipamento de perfuração de túnel mostrando alguns componentes convencionais e incluindo sensores para monitoração das montagens de corte do equipamento de perfuração de túnel de acordo com a presente invenção.
A Figura 2 é uma perspectiva, parcialmente vista explodida da montagem de corte
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 9/26 tipo rolo compressor do equipamento de perfuração de túnel mostrado na Figura ;
A figura 3 é uma vista em perspectiva montada da montagem de corte mostrada na
Figura 2 com uma porção das montagens de alojamento removidas para maior clareza;
A Figura 4 é uma vista explodida do pacote de instrumento para a montagem de corte mostrada na Figura 2;
A Figura 5 é um diagrama em bloco delineando a operação do sistema de monitoração de montagem de corte;
A Figura 6 mostra uma segunda realização de um pacote de instrumento de acordo com a presente invenção; e
A Figura 7 é uma vista explodida do pacote de instrumento mostrado na Figura 6.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Uma descrição de porções relevantes de um equipamento de perfuração de túnel tendo montagens de corte e um pacote de instrumento associado para monitoração das montagens de corte, de acordo com a presente invenção será em seguida apresentado, 15 com referencia às Figuras em que como os membros indicam como partes.Será apreciado pelos versados na técnica que a presente invenção pode ser realizada de várias formas, e por detalhes específicos aqui revelados são para serem interpretados como limitantes, porem de preferência como uma base para orientar as pessoas versados na técnica em fazer e usar a presente invenção.
Uma vista lateral ambiental de um equipamento de perfuração de túnel ilustrativo 90 tendo montagens de corte 10 de acordo com a presente invenção é mostrado na Figura 1 .O equipamento de perfuração de túnel ilustrativo 90 tem uma cabeça de corte rotativo de face total 93 que rotativamente apóia uma pluralidade de montagens de corte tipo rolo compressor 10. Embora três montagens de corte seja visíveis na ilustração,será apreciado pelas 25 pessoas versadas no assunto que equipamentos de perfuração de túnel típicos podem incorporar 20, 50, 100 ou mais montagens de corte 10 rotativamente dispostos na cabeça de corte 93.
Em operação, a cabeça de corte 93 é impelida contra uma superfície 91 (ilustrada em aparência) de forma que pelo menos algumas das montagens de corte 10 forçadamente 30 engata a superfície 91. Nesta realização ilustrativa, um ou mais conjuntos opostos de sapatas de fixação são impelidas externamente com cilindros hidráulicos 95 para engatar nas paredes do túnel daí fixando o equipamento de perfuração de túnel 90.A cabeça de corte 93 é em seguida impelida para frente contra a superfície 91 com cilindros de impulso96. A cabeça de corte 93 gira em torno de um eixo longitudinal de modo que à medida que a monta35 gem de corte 10 são forçadamente pressionadas contra a superfície 91, e rola ao longo da superfície 91 as montagens de corte 10 fraturam, afrouxam, trituram, deslocam e/ou quebram materiais da superfície 91.
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Com referencia agora à Figura 2, que mostra uma das montagens de corte 10 e uma montagem relacionada e componentes de monitoração em vista parcialmente explodida, de acordo com a presente invenção. Uma vista em perspectiva montada é mostrada na Figura 3, com alguns componentes omitidos para maior clareza. A montagem de corte 10 5 inclui um anel de corte 15 disposto em um cubo 12 que está montado para rotação em torno do eixo 13. Dispositivos de rolamento (não mostrado) são montados de forma geral no eixo 13 de modo a proporcionar um para rotação do cubo 12 e cortador 15 em torno do eixo 13. Na presente realização, um ou mais magnetos 16 (Figura 3) são instalados no mesmo ou no cubo de rotação 12, o propósito do mesmo e do qual tornar-se-á aparente.
Extremidades opostas do eixo 13 são firmadas no alojamento de corte compreendido montagens de alojamentos espaço afastadas 20L, 20R, cada porção de montagem definindo em canal em forma de L 21. A montagem de corte 10 está instalado por deslizamento da montagem de corte 10 de forma que o eixo 13 desliza ao longo dos canais 21 nas montagens dos alojamentos 20L, 20R e está então deslocado lateralmente para o recesso for15 mado pela perna em forma de L dos canais 21. Após desta forma se posicionando, a montagem de corte 10 entre as montagens de alojamento 20L, 20R, a montagem de corte 10 fica firmado com um sistema de bloqueio de cunha que está adaptado de modo a engatar as extremidades formatadas do eixo 13.Será apreciado por pessoas versadas na técnica que há várias outras formas de montagem de montagens de corte para os equipamentos de per20 furação de túnel de cabeça rotativa. A descrição prévia descreve um método atual de montagem de “cortadores de carga de reverso”. A presente invenção pode também ser aplicada com outros sistemas de montagem tais como “cortadores de carga frontal”.
O sistema de bloqueio de cunha inclui uma cunha 22, um bloco de engate 24, e uma luva tubular 28 disposta entre os mesmos. A cunha 22 está posicionada de modo a 25 confinar uma faceta periférica próxima a uma extremidade do eixo 13 da montagem de corte 10, e o bloco de engate 24 que engata e a superfície de confinamento 25 na montagem de alojamento 20L, 20R. Um parafuso 23 se estende através da cunha 22, a luva 28, e o bloco de engate 24, e está firmado com duas porcas de parafuso 26 e um lavador 27. Desta forma, conforme o parafuso23étensionado (por torção das porcas de parafuso 26 para um uma 30 especificação do projeto) a cunha 27 bloqueia a montagem de corte 10 no lugar.
Um pacote de instrumento 50 anexa-se à montagem de corte 10 (discutido em mais detalhes abaixo) de modo a monitorar a montagem de corte associado 10 durante a operação do equipamento de perfuração de túnel 10. Em uma realização preferida o pacote de instrumento 50 compreende um elemento de topologia de operação modular, ou de cimo, 35 por exemplo computação semi autônoma, comunicação e dispositivo de sensibilidade, conforme será descrito abaixo. Na realização atual, o pacote de instrumento 50 anexa a um dos dispositivos de bloqueio de cunha com um suporte de montagem 39.
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 11/26
Na presente realização, o pacote de instrumento 50 compreende um alojamento externo em forma de cunha 51 tendo uma extremidade próxima 52 e uma extremidade distal 53. O pacote de instrumento 50 está dimensionado e posicionado de forma que a extremidade distal 53contata e esta compressivelmente mantida contra um retentor 14 da monta5 gem de corte 10. Espaçadores ou assemelhados (não mostrados) podem ser instalados no dispositivo de modo a assegurar o pacote de instrumento 50 que está corretamente posicionado. Em uma atual realização em pelo menos um lavador Belleville ou um mecanismo de compressão comparável for usado, por exemplo entre a luva 28 e a cunha 22, de modo a assegurar um ajuste compressivo desejado. Após o pacote de instrumento 50 ser instalado, 10 o bloco de engate 24 é colocado no parafuso 23, o lavador 27 é instalado, e as duas porcas de parafuso 26 são associadas ao parafuso 23 e torcidas para uma projeção especifica.
O alojamento externo 51 substancialmente encerra os componentes mecânicos e eletrônicos do pacote de instrumento 50. Faremos referencia agora à Figura 4, que mostra uma vista explodida do pacote de instrumento 50. Na realização que segue, o pacote de 15 instrumento50 inclui um dispositivo de placa de controle de sensor 31 tendo um elemento de processamento 35, e que está operativamente conectado a um ou mais acelerômetros 32, em pelo menos um magnetômetro 33 (ou detector magnético) e em pelo menos um sensor de temperatura, por exemplo um par termoelétrico 34. foi contemplado que o pacote de instrumento 50 pode incluir sensores adicionais, por exemplo, uma bitola de tensão, um sensor 20 acústico ou ótico, um detector químico ou algo assim. O dispositivo de placa de controle de sensor 31 adicionalmente inclui um transceptor sem fio 36 que transmite sinais na banda de freqüência de radio através de uma antena 37 para um sensor remoto (não mostrado). Os sensores eletrônicos 32, 33, 34 e transceptores sem fio 36 são energizados por um pacote de bateria 38 montado para o dispositivo de placa de controle de sensor 31.
O alojamento de sensor 51, quando instalado, contata o retentor de montagem de corte 14 de forma que a extremidade distal 53 é impelida ou compressivamente mantida contra o retentor 14. Através deste ponto de contato, os acelerômetros 32 são desta forma submetidos às acelerações da montagem de corte 10. Os acelerômetros 32 mensuram a vibração da montagem de corte 10 durante a operação à medida que o anel de corte 15 gira 30 ao longo da superfície 91. Em uma realização, um acelerômetro de referencia opcional (não mostrado) é proporcionado de forma que não esteja em contato direto com a montagem de corte 10 para capacitar o sistema para filtragem das vibrações de corte não externo associados com o equipamento de perfuração de túnel 90 em operação. As vibrações dirigidas pelo acelerômetro em referencia que não esteja em contato com uma montagem de corte 35 proporcionaria uma vibração de referencia, de forma que a diferença entre as vibrações de referencia e as vibrações medidas por um acelerômetro 32 associados com uma montagem de corte em particular 10 proporcionaria uma medida das vibrações particularmente associPetição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 12/26 adas com a montagem de corte associada 10.
Aspectos da carga colocados na montagem de corte 10 pela operação de perfuração podem também ser monitorados pelo acelerômetro 32. Será apreciado que os dispositivos de rolamentos na montagem de corte 10 levam mais que as cargas transmitidas a partir 5 da superfície de rolamento 91 e através do anel 15 e cone 12. Estes rolamentos são partes consumíveis. Com o propósito de maximizar a vida útil dos rolamentos enquanto atingindo boa performance, os rolamentos têm uma carga limite especificada pelo fabricante. Os acelerômetros 32 podem ser usados para assegurar que o limite de carga não seja excedido.
Embora somente um pacote de instrumento 50 seja mostrado com a montagem de 10 corte 10 na Figura 10, foi contemplado pela presente invenção que mais que um pacote de instrumento 50 possa ser usado com algum ou todos os dispositivos associados 10. Por exemplo, se os pacotes de instrumentos 50 forem colocados em ambas as extremidades do eixo de montagem de corte 13, desequilíbrios no carregamento em indistintos lados do eixo 13 podem ser identificados através da comparação da saída dos acelerômetros 32. Uma 15 carga não balanceada na montagem de corte 10 cria uma situação de fadiga na qual os componentes da montagem de corte 10 estão expostos para carga cilíndrica que pode significativamente reduzir a vida útil dos componentes mecânicos.
Um fenômeno dinâmico que ocorre durante a operação da montagem de corte 10 pode ser identificado pela analise da saída dos sinais de saída a partir dos acelerômetros 20 32, por exemplo o aperto das porcas de parafuso 26 segurando o parafuso 23 no lugar. As vibrações da montagem de corte 10 com uma afixação livre mostraria características significativamente diferentes que a montagem de corte 10 que está firmemente segura nas montagens de alojamento 20L, 20R. Contudo, a assinatura de vibração poderia ser bem diferente se o parafuso 23 no mesmo lado de acordo com o pacote de instrumento 50 estiver solto, 25 que se o parafuso 23 oposto ao pacote de instrumento 50 estiverem soltos.
Na presente realização, um ou mais magnetos 16 são instalados no cubo de corte 12 anterior à instalação da montagem de corte 10 nas montagens de alojamento de corte 20L, 20R. À medida que o anel de corte 15 e o cubo de corte 12 giram em torno do eixo 13, os magnetos 16 são detectados pelo magnetômetro 33 no pacote de instrumento associado 30 50. O intervalo de tempo entre os passes sucessivos dos magnetos 16 podem ser usados para calcular a velocidade rotacional do anel de corte 15. Em seguida, com conhecimento da posição da montagem de corte 10 em particular na cabeça de corte 93 e a da velocidade rotacional da cabeça de corte 93, os dados de intervalo de tempo podem ser usados para detectar a derrapagem ou bloqueio do anel de corte 15, ou para calcular o diâmetro atual do 35 anel de corte 15 assumindo a derrapagem entre o anel de corte 15 e a superfície 91. O diâmetro atual do anel de corte 15 proporciona uma mensuração de quanto o anel 15 foi usado ou erodido pela operação de perfuração de túnel. Conforme será apreciado pelas pessoas
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 13/26 versadas na técnica, a determinação da quantidade de uso no anel de corte 15 é muito importante. Por exemplo, procedimentos de manutenção para um equipamento de perfuração de túnel 90 freqüentemente especifica quando a montagem de corte 10 deve ser substituído que seja baseado no uso percentual do anel de corte 15.
A velocidade rotacional do anel de corte 15 e, de modo particular, a variação de tempo da velocidade rotacional, é também desejado para se conhecer, devido esta proporcionar um indicador da suavidade do rolamento. Uma velocidade rotacional constante do anel de corte 15 (enquanto a cabeça de corte 93 estiver girando em uma velocidade constante) indica que os rolamentos de montagem de corte estão em funcionamento adequado.
Uma velocidade rotacional incorreta indica que o anel de corte 15 está derrapando, e que pode contudo, indicar que os rolamentos estão falhando e que um componente necessita substituição. Alternativamente, velocidades rotacionais incorretas para um numero significante de anéis de corte 15 podem sugerir modificações dos parâmetros operacionais da equipamento de perfuração de túnel 90, para alcançar ótimo desempenho. Por exemplo, se 15 a velocidade rotacional para um numero de anéis de corte 15 estão incorretas, isto pode indicar que a cabeça de corte 93 está sendo pressionada bem firmemente contra a superfície 91.
A temperatura do anel de corte 15 é outro indicador de quão bem a montagem de corte 10 está funcionando. A fricção entre o anel de corte 15 e a superfície 91 irá gerar calor. 20 Se o anel de corte 15 estiver girando relativamente livre, a temperatura mensurada irá alcançar um nível constante. Entretanto, se o anel de corte 15 não estiver girando de forma livre, e estiver, ao invés disto, arrastando ou derrapando através da superfície 91, a temperatura da montagem de corte 10 irá elevar substancialmente e bem rápido. Similarmente, se o rolamento do anel de corte estiver experimentando excessiva fricção, a temperatura do 25 rolamento irá aumentar, provocando o aumento da temperatura da montagem de corte 10.
Em indistintos casos, a monitoração da temperatura da montagem de corte 10 proporciona um operador com uma indicação precoce que um problema existe, de forma que uma ação corretiva (do tipo desligamento da maquina, ou manutenção programada) podem ser levadas a efeito (automaticamente ou pelo usuário) antes que algum dano significativo ocorra.
Em uma realização da presente invenção , um ou mais dos pacotes de instrumento (doravante referido como pacote de instrumento de referencia) inclui um acelerômetro de eixo dual (não mostrado) em adição aos outros sensores referenciados acima. O acelerômetro de eixo dual é capaz de medir aceleração, incluindo gravidade, em duas direções, tipicamente direções orientadas ortogonalmente. Funcionalmente, o acelerômetro de eixo dual 35 inclui um primeiro acelerômetro.
Em uma realização da presente invenção, um ou mais dos pacotes de instrumento (doravante referido a como o pacote de referencia instrumental) ,inclui um acelerômetro de
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 14/26 eixo dual (não mostrado) em adição aos outros sensores referidos acima. O acelerômetro de eixo dual é capaz de mensurar a aceleração, incluindo gravidade, em duas direções, tipicamente direções orientadas ortogonalmente. Funcionalmente, o acelerômetro de eixo dual inclui um primeiro acelerômetro que é orientado de modo perpendicular para um segundo 5 acelerômetro em um plano geralmente horizontal, por exemplo, um eixo radialmente orientado para a cabeça de corte 93 e o outro orientado tangencialmente à cabeça de corte 93. O acelerômetro de eixo dual mensura quando a cabeça de corte 93 for rotativo, e pode ser usado de modo a proporcionar um ponto de referencia para localização de montagens de corte individual 10.
Será apreciado por pessoas versadas no assunto que o acelerômetro de eixo dual na pacote de instrumento de referencia pode ser localizado por analisar os valores de acelerômetros detectados, como segue. A posição relativa do acelerômetro de eixo dual na cabeça de corte 93 é conhecida.Por exemplo, um mapa de referencia das localizações da montagem de corte podem ser gerados. O acelerômetro de eixo dual mostra valores positivos e 15 negativos da aceleração gravitacional baseada na orientação particular do acelerômetro. Entretanto, a orientação rotacional do acelerômetro de eixo dual pode ser determinada com referencia à gravidade.A orientação rotacional do acelerômetro de eixo dual, e sua posição relativa na cabeça de corte 93 determina sua posição relativa aos outros pacotes de instrumentos de montagem 50. Pelo conhecimento da posição do cortador de referencia, os ou20 tros cortadores podem também ser localizados pelo referenciamento ao mapa de referencia de localizações de dispositivos de cortadores. Isto é desejável quando um dispositivo de corta 10 estiver experimentando condições anômalas e necessitar ser localizado na cabeça do cortador 93 e inspecionado.
Na realização presente, para cada pacote de instrumento50 os dados mensurados 25 pelo acelerômetro 32, magnetômetros 33 e sensores de temperatura 34, são convertidos em sinais digitais pelo processador 35 no dispositivo de placa de controle de sensor 31. Este dado digital é então transmitido através da antena 37 para um receptor remoto que pode estar disposto em qualquer lugar no equipamento de perfuração de túnel 90. Em uma realização preferida, toda montagem de corte 10 no equipamento de perfuração de túnel 90 é 30 proporcionada com um ou dois pacotes de instrumentos 50, proporcionando a indicação mais clara possível de condições de perfuração. Esta coleção de muitos pacotes de instrumentos 50 é conhecida como uma rede de sensores.
Dados da rede de sensores podem ser retransmitidos para uma mostra para o operador do equipamento de perfuração de túnel 90. Exibindo os dados a partir de cada um dos pacotes de instrumentos 50 em uma relação para a localização de cada outro pacote de instrumento50 na cabeça de corte 93 liberaria o operador para inferir a estrutura da rocha e ajustar os parâmetros de operação de acordo com a eficiência máxima alcançável. Por
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 15/26 exemplo, as mensurações de vibração para cada pacote de instrumento 50, usado em conjunto com a capacidade de mapeamento de indicações, permitiría fazer a exibição de um mapa da feição da rocha com indicações das condições da rocha incluindo porém não limitado a, dureza da rocha, grau de fratura, e quaisquer estruturas geológicas localizadas. Esta 5 mostra pode ser efetivamente usada para aumentar a produção do equipamento de perfuração de túnel 90 através da liberação de montagens de corte individual 10 de modo a operar mais próximo aos seus limites projetados. Sem este sistema, o direcionamento operacional de cada montagem de corte 10 tem que ser assumida como uma média da carga total do equipamento, forçando parâmetros operacionais totais a serem reduzidos. Variações locais 10 nas condições da rocha vista por uma montagem de corte individual 10 não pode ser levado em conta para que sem este sistema, como uma carga media total seja o único dado disponível. Pelo uso de um sistema de sensibilização individual, o fenômeno extremo pode ser detectado e os parâmetros operacionais podem ser ajustados para alcançar a carga máxima para cada montagem de corte individual 10.
Uma realização atual usa um dispositivo de placa de controle de sensor que é capaz de realizar duas etapas de transmissão para envio de dados ao receptor. O transmissão pode ser realizada através de um protocolo ponto-a-ponto, no qual os dados de cada pacote de instrumento 50 é enviado diretamente ao receptor, ou este pode ser realizado através de protocolo de malha de rede multi-etapa, em que os pacotes de instrumentos 50 podem tra20 balhar junto e agirem como retransmissores para os dados. Os pacotes de instrumentos 50 são capazes de ambas as transmissões e recepções de sinais de rádio freqüência através da antena 37. Com esta capacidade dual, cada pacote de instrumento 50 pode receber dados dos outros pacotes de instrumentos 50 e passar estes dados no receptor. A vantagem principal do protocolo de rede de malha é que os pacotes de instrumentos 50 quando mais 25 distante do receptor poder usar outros pacotes de instrumentos 50 mais perto ao receptor para retransmitir seus dados mensurados, no caso de interferência de radio intransponível. As desvantagens do protocolo de rede de malha é de maior índice de consumo de bateria e potencialmente de maior de trafego de sinal.De modo a aliviar as limitações do consumo de bateria, um sistema de geração de energia que usa movimento dinâmico de modo a criar 30 energia elétrica pode ser implementado. Isto eliminaria ou mesmo mitigaria a necessidade para um pacote de bateria 38.
A Figura 5 é um diagrama em bloco delineando a operação de um equipamento de perfuração de túnel 90 equipado com pacotes de instrumentos 50 de acordo com a presente invenção. Os pacotes de instrumentos 50 são instalados 70 nas montagens de corte associ35 ada 10, com uma extremidade de cada pacote de instrumento 50 diretamente contatando a montagem de corte associada 10.
Se usado, o acelerômetro de eixo dual de corte de referencia (referido acima) é iniPetição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 16/26 cializado ou monitorado de acordo com a instalação 70, isto é, anterior à rotação de iniciação da cabeça de corte 93. Quando os sinais de acelerômetro de eixo dual muda em um arranque gravitacional, a cabeça de corte 93 é rotativa.O pacote de instrumento 50 contendo o acelerômetro de eixo dual de corte de referencia então transmite um sinal para o receptor indicando que a cabeça de corte 93 está mudando.O receptor, que pode também agir como um transceptor, então emite um sinal de inicialização para os outros pacotes de instrumentos 50 para iniciar os dados de amostragem. Isto denomina-se fase de inicialização 71 no diagrama de bloco.Será compreendido que se um acelerômetro de eixo dual de referencia não for usado, qualquer outro sinal adequado pode ser usado para detectar ou determinar que a cabeça de corte está mudando, e para iniciar a amostragem de dados 71, conforme ficará aparente para as pessoas versadas na técnica.
O dispositivo de placa de controle de sensor 31 do pacote de instrumento extrai energia continua bastante para monitorar os sinais transmitidos a partir do receptor. Quando o sinal de inicialização for recebido pelos pacotes de instrumentos 50, os pacotes de instrumentos 50 iniciam a amostragem 72 seus respectivos dados.
A amostragem 72 lógica para cada um dos sensores 32, 33, 34 é diferente. Por exemplo, em um sistema usando um acelerômetro de referencia (conforme discutido acima) em adição ao pacotes de instrumentos 50 acelerômetros 32, os sinais são transmitidos para o dispositivo de placa de controle de sensor 31, e a o sinal de acelerômetro de referencia é subtraído do sinal acelerômetro de corte de transmissão detectado. O sensor de temperatura 34 toma leituras de temperatura periodicamente em uma taxa pré acordada ou pré ajustada. O magnetômetro 33 apresenta amostra do campo magnético continuadamente, de modo que os magnetos 16 no cubo 12 passam próximos ao magnetômetro 33, assim o campo magnético é detectado. Quando o campo magnético detectado excede um limite pré estabelecido, o dispositivo de placa de controle de sensor 31 registra uma conta e calcula a velocidade rotacional instantânea da montagem de corte 10 com base no tempo decorrido desde a detecção prévia do da passagem do magneto 16.Por exemplo a velocidade rotacional pode ser calculada usando a seguinte equação:
RPM = (n/T)*60, onde:
T é o tempo decorrido em segundos entre a contagem magnética e n é o numero de magnetos 16 incorporado no cone 12. Quando a velocidade rotacional da montagem de corte 10 é conhecida, o diâmetro do anel de corte 15 pode ser calculado como:
D = (2*R*D)/R onde r é a velocidade rotacional da cabeça de corte 93 (em RPM) d é a distancia do plano central de anel de corte 15 do centro da cabeça de corte 93, e R é a velocidade rotacional mensurada da montagem de corte 10 conforme calculado acima.
Os dados mensurados pelos sensores é transmitido ao dispositivo de placa de conPetição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 17/26 trole de sensor 31, onde ele esta codificado pela placa de transceptor 36 para um sinal de radio e transmitido 73 através da antena 37. Com o propósito de preservar a vida da bateria, o transceptor não opera continuadamente. O dado é medido e registrado em um intervalos de tempo especifico, e um intervalo de transmissão é também estabelecido com uma fre5 qüência apropriada para mensuração das características dinâmicas dos cortadores. A amostra e intervalos de transmissão não têm valores estáticos, porem podem ser ajustados por programação dos dispositivos de sensores. Não há nenhum período de amostra ideal simples, como as operações de escavação de túnel variam enormemente, baseado em parâmetros incluindo rocha características, o material de anel de corte 15, em índices de carga de 10 corte e na energia de equipamento de perfuração de túnel. A flexibilidade inerente neste sistema sem fio permite a troca das condições de amostragem enquanto escavando para atingir a melhor resolução de dados e maior vida útil do sensor possível.
Em uma realização atual do pacote de instrumento 50, os acelerômetros selecionados são acelerômetros lineares de 3 eixos de baixa energia ultra compacto que incluem um 15 elemento de sensibilidade e uma interface IC, tal como LIS302DL da STMicroeletronics Company ® sediado em Genebra, Suíça. O acelerômetro selecionado é capaz de proporcionar os dados de aceleração mensurados para aplicação externa através de uma interface seriada de numero 12C/SP. Os sensores de temperatura selecionada 34 são de detectores de temperatura de resistência de película delgada de platina, por exemplo um HEL-700 das 20 series RTD Película Delgada de Platina da Honeywell International, Inc. sediada em Morristown, NJ. Os sensores de temperatura selecionado proporcionam excelente linearidade, estabilidade, e intercambialidade. Os magnetômetros 33 selecionados são sensores magnetos, por exemplo sensores de posição 2SS52M, também da Honeywell International, Inc.
O acelerômetro foi escolhido devido ao fato de ser de baixo custo, de baixo uso de 25 energia, tem uma interface digital e tem um processamento do tipo sinal construído. Este foi contemplado que quanto maior o índice g, maior os dispositivos de energia podem alternativamente serem usado, ou um amortecedor mecânico pode ser planejado de modo a trazer os valores de aceleração para dentro das restrições do sensor. O sensor de temperatura foi escolhido devido ao fato de sua faixa de temperatura e requisitos de baixa energia. Contudo, 30 estes tipos de dispositivos são prontamente intercambiáveis e outros sensores de temperatura podem alternativamente serem usados.Várias topologias de comunicação de sensor de topo contempladas para o presente sistema podem ser implementadas de acordo com a presente invenção.
Por exemplo, os pacotes de instrumentos 50 podem ser interconectados em uma rede de malha de forma que se o transceptor sem fio 36 for incapaz de se comunicar com o receptor diretamente, o sinal pode ser transmitido através de outro pacote de instrumento 50 para o receptor.\Por exemplo um protocolo de rede de malha foi testado em tamanhos de
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 18/26 redes tendo 20, 50 e 90 nós, sendo que cada nó compreende ou representando um pacote de instrumento 50, e uma estação de base simples ou receptora.Nos testes os nós foram espaçados aproximadamente a 1,5 pés distantes de qualquer outro nó e aproximadamente trinta pés do receptor. De modo a aperfeiçoar a qualidade do serviço ou a capacidade de 5 controlar a confiabilidade da rede, a rede pode ser operada com o reconhecimento de mensagem (ACK) capacitada, em que um nó continuará enviando seu sinal até que uma mensagem ACK retorne. Entretanto, a topologia de rede operasse razoavelmente bem para menores números de nós, questões de comunicação tornam-se significativas de acordo com o numero de nós que foi aumentado para 99, e, obviamente sejam mais pronunciados quando 10 o ACK for capacitado.
Em outra implementação de topologia, a rede de dados sem fio compreende uma topologia de igual para igual, em que os transceptores sem fio 36 comunicam-se somente diretamente com o receptor, isto é, cada nó de sensor reporta-se diretamente à estação de base. Em uma implementação testada, cada nó de sensor é atribuído um hiato de reporte 15 dentro da janela de reporte. Isto permite que cada nodo envie uma mensagem para o receptor ou estação de base com a mínima chance de colisão com outros nós de reporte. Será apreciado pelas pessoas versadas no assunto que a topologia P2P libera para as baterias de vida útil mais longa devido os transceptores 36 não necessitem de serem continuamente transmissores/receptores. A topologia P2P também pode ser operada em um modo não 20 ACK ou em um modo ACK capacitado. A topologia P2P foi testada para ser mais confiável que a topologia de rede de malha, particularmente em um grande numero de nós. Contudo, será apreciado que se um nó ou pacote de instrumento 50 estiver em um local morto, os referidos nós individuais podem ter um desempenho débil.
Uma taxa de perda de pacote médio foi alcançado para a topologia P2P com ACK 25 capacitado, de forma que o nó pode ser reenviar uma mensagem algo acima de 6 vezes ser não for confirmado que foi recebido pelo receptor (por exemplo).em um teste um nó 99, uma topologia de ACK capacitado P2P produziu uma taxa de perda média de pacote de somente 3,5%.
Uma testagem indicou que uma rede de malha mostrou claras vantagens na confi30 abilidade acima de uma rede P2P de tempo sincronizado para a implantação de algo acima de 5 nós, porém com um custo de energia 6 vezes mais alto. Com algo maior que 50 nós, a confiabilidade da rede P2P permanece muito boa, ao passo que, no entanto, a rede de malha se deteriora significativamente. Entretanto espera-se que os “locais mortos” que obstruem a confiabilidade das redes P2P serão mitigadas pelo movimento do equipamento de per35 furação de túnel.
Outra realização alternativa de um pacote de instrumento ou pacote de sensor 150 para monitorar uma montagem de corte 10 de acordo com a presente invenção é mostrado
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 19/26 na Figura 6, em que o alojamento externo 151 é mostrado em aparência ilusória. Uma vista parcialmente explodida do pacote de instrumento 150 é mostrada na Figura 7.
Na presente realização, contemplou-se que o pacote de instrumento 150 instalado nas montagens de corte 10 incluirão o mesmo ou um pacote de sensor similar ao pacote de sensor 150 acima descrito. Por exemplo, em algumas realizações nenhum acelerômetro de eixo dual é usado de modo a mensurar quando a cabeça 93 esta girando e proporciona o ponto de referencia para localização de sensores. Ao invés disto, a mensuração rotacional e ponto de referencia pode ser determinado, por exemplo, por colocar dois sensores adicionais no sistema. Um sensor pode ser colocado em um dos motores de direcionamento do TBM (Não mostrado) de modo a medir a velocidade rotacional do eixo do motor. As mensurações da velocidade rotacional pode ser complementada pela instalação de um magneto no eixo de direção e usando um magnetômetro, pelo uso de um sensor ótico, ou por qualquer outro meio que seja bem conhecido na técnica. Pelo uso de informação de razão de engrenagem para o equipamento e mensurando a velocidade rotacional do eixo motor, a velocidade rotacional da cabeça de corte 93 pode ser determinada.
Um segundo sensor pode ser proporcionado para detectar a passagem de um magneto instalado na cabeça de corte 93 pelo uso de um magnetômetro incluso em um alojamento protetivo. É contemplado que ambos estes dois sensores adicionais transmitiríam dados de volta à estação de base.
O pacote de sensor 150 está adaptado para ser montado diretamente ao dispositivo de alojamento de corte 10. Uma vantagem da montagem direta é que o pacote de sensor 150 não interfere com o procedimento padrão para instalar e remover cortadores. Um suporte de montagem 139 suporta o pacote de instrumento 150 na montagem de corte 10, e pode ser anexado liberável ou fixadamente a uma das montagens 20L, 20R (Figura 2). Por exemplo, o suporte de montagem 139 pode ser fundido a uma das montagens 20L, 20R, ou anexado por recursos convencionais.
O suporte de montagem 139 inclui uma superfície de fundo 140, oposicionalmente disposta em paredes laterais 141, e uma tabela de retenção 142 tendo uma abertura de bloqueio 143. Um elemento de espaçamento protetivo 110estádisposto na superfície de fundo 140 do suporte de montagem 139. Um suporte de retenção 132 anexa-se próximo a uma extremidade proximal 139, e um elemento de mola 134 se anexa próximo a uma extremidade distal do suporte de montagem 139.
Uma porção removível do pacote de instrumento 150 inclui uma placa de base 160 tendo uma extremidade distal 162 com um nó se estendendo ascendentemente 164 que está adaptado para engatar uma montagem de corte associada 10. O braço distal 162 suporta os sensores de montagem de corte, de forma que o acelerômetro 32, magnetômetro d um sensor de temperatura 34. Os sensores estão operacionalmente conectados ao
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 20/26 dispositivo de placa de controle de sensor 31, o qual recebe os dados do sensor e o transmite ao receptor remoto, conforme relatado acima.
A placa de base 160 adicionalmente inclui uma tabela de posicionamento 163 que é dimensionada posicionada para engatar a abertura de bloqueio 143 na tabela de retenção
142. Uma base 172 impulsiona a placa de base 160 em direção a uma posição desejada dentro do suporte de montagem 139, e um engate deslizante 170 liberavelmente engata o suporte de retenção 132. A placa de base 160 está firmada em um alojamento externo 151 com uma pluralidade de parafusos de rosca 174. O alojamento 151 inclui uma porção de corpo principal154, definindo uma abertura de bateria156, de uma porção de braço distal 10 152 que recobre o braço distal 162 da placa de base 160. A porção de braço distal 152 inclui um canal de extremidade 158 que deslizavelmente recebe o nó 164 se estendendo ascendentemente a partir da placa de base 160.
Agora pode ser visto que o elemento de mola 134, acima referido, anexado ao suporte de montagem 139, inclui uma porção de braço angulado 133 que confina ou engata a 15 extremidade distal do braço de placa de base 162. O elemento de mola 134 está dimensionado e projetado de modo a proporcionar uma força elástica no braço distal 162 de forma que o nó 162 da placa de base 160 está elasticamente impulsionado em direção ao retentor de corte associado 14 (Figura 3). A deformação elástica do braço distal irá, entretanto, permitir que o nó 164 mantenha-se em contato com o retentor de corte associado, mesmo de 20 acordo com as experiências de corte de desgaste, por sobre uma gama de padrões de desgaste.
Um suporte de bateria 175 está adaptado para suportar uma ou mais baterias 176 (duas mostradas) para proporcionar energia aos sensores 32, 33, 34, o dispositivo de placa de controle de sensor 31 e recursos eletrônicos relacionados através dos terminais 178.
Em uma realização atual, o alojamento externo 151 é feito de material plástico, e o suporte de montagem 139 e a placa de base é de metal, embora outros materiais possam ser usados incluindo, por exemplo, materiais compósitos ou análogos. Deverá ser apreciado que o pacote de instrumento 150 deve ser construído de material robusto para suportar o ambiente bem rigoroso que envolve a montagem de corte 10. Todos os sensores eletrônicos 30 são envasados em um lugar usando material de amortecimento de vibração no recinto do sensor. A placa da base de metal 160 está montada por sobre o alojamento externo 151m, com o suporte da cobertura externa protegida pelo nó de metal 164 na placa de base 160.O recipiente inclui um compartimento de bateria removível 175de modo a permitir a substituição das baterias 176 no campo. Este compartimento de bateria 175 pode incluir um interrup35 tor para configurar as bateria para ficar em paralelo ou em serie, daí permitindo o uso de baterias alcalinas ou de lítio, indistintamente.
Na presente realização, a porção removível do pacote de sensor 150, incluindo a
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 21/26 placa de base 160 (e vários componentes montados no mesmo) e o alojamento externo 151 pode ser removido por deslizavelmente liberar o engate deslizável 170, e deslizar a porção removível do suporte de montagem 139.
Ainda que as realizações ilustrativas tenham sido ilustradas e descritas, deve ser 5 observado e apreciado que várias mudanças podem ser feitas no mesmo sem que se afaste do espírito e âmbito da presente invenção.
Claims (19)
1. Equipamento para monitoração de um equipamento de perfuração de túnel (90) durante operação, CARACTERIZADO pelo fato de que o equipamento de perfuração de túnel (90) compreende uma pluralidade de montagens de corte (10) tendo uma porção rota-
5 tiva montada em uma cabeça de corte (93), em que cada um das montagens de corte (10) compreende um anel de corte (15) disposto em um cubo (12) que é montado para rotação em torno de um eixo (13) e um retentor (14), o equipamento compreendendo uma pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150), cada pacote de instrumento (50, 150) estando associado com uma das pluralidades das montagens de corte (10), cada 10 pacote de instrumento (50, 150) compreendendo i) uma extremidade distal que está em contato com a montagem de corte associada (10), a extremidade distal do pacote de instrumentos (50, 150) contendo uma pluralidade de sensores (32, 33, 34) para monitoração da montagem de corte associada (10), ii) uma placa de controle de sensor (31) operacionalmente conectada à pluralidade de sensores (32, 33, 34), a placa de controle de sensores (31) adi15 cionalmente compreendendo um transceptor (36) adaptado para transmitir de maneira sem fio dados detectados pela pluralidade de sensores (32, 33, 34) para um receptor remoto, e iii) uma fonte de energia conectada para proporcionar energia à placa de controle de sensor (31); e meios (39, 139) para anexar cada uma das pluralidades de pacotes de instrumentos 20 (50, 150) à montagem de corte associada (10).
2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de sensores (32, 33, 34) compreende um acelerômetro (32), um sensor de temperatura (34) e um sensor (33) para medição da velocidade rotacional da porção rotacional da montagem de corte associada (10).
25
3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor (33) para medição da velocidade rotacional da porção rotacional compreende um magnetômetro (33).
4. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o acelerômetro (32) compreende um acelerômetro mul-
30 ti-eixo.
5. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de sensores (32, 33, 34) compreende adicionalmente um segundo acelerômetro (32).
6. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores,
35 CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150) compreende pelo menos um pacote de instrumentos (50, 150) para cada uma das pluralidades de montagens de corte (10).
Petição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 23/26
7. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores,
CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150) compreende dois pacotes de instrumentos (50, 150) para cada uma das pluralidades de montagens de corte (10).
5
8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150) são colocados em ambas as extremidades do eixo (13) da montagem de corte (10).
9. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150) está
10 interconectada de maneira sem fio em uma rede posto-a-posto.
10. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de sensores (32, 33, 34) está montada a uma porção de braço distal (162) da placa de base (160), e compreendendo adicionalmente uma mola (134) que polariza a porção de braço distal (162) da placa de base (160) em dire-
15 ção à montagem de corte associada (10).
11. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios (39, 139) para conectar cada uma da pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150) à montagem de corte associado (10) compreendem um suporte de montagem (39, 139) conectado fixamente ao equipamento de perfura-
20 ção de túnel (90), e em que o pacote de instrumentos (50, 150) inclui uma porção removível que inclui a pluralidade de sensores (32, 33, 34) e a placa de controle de sensor (31).
12. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção removível compreende uma placa de base (160) possuindo uma porção de braço distal (162) que apóia a pluralidade de sensores (32, 33, 34), e compreendendo adici-
25 onalmente um elemento de mola (134) que polariza a porção de braço distal (162) de placa de base para contato com a montagem de corte associada (10).
13. Método para operação de um equipamento de perfuração de túnel (90) possuindo uma pluralidade de montagens de corte (10), cada montagem de corte (10) compreendendo uma porção de rotação, em que cada um das montagens de corte (10) compreen-
30 de um anel de corte (15) disposto em um cubo (12) que é montado para rotação em torno de um eixo (13) e um retentor (14), CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende as etapas de proporcionar uma pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150), cada pacote de instrumento (50, 150) estando associado com uma da pluralidade de montagens de corte
35 (10), e compreendendo uma pluralidade de sensores (32, 33, 34) que monitoram a montagem de corte associada (10), uma placa de controle de sensor (31) que recebe dados de uma pluralidade de sensores (32, 33, 34), e uma fonte de energia, em que o pacote de insPetição 870180153937, de 22/11/2018, pág. 24/26 trumento (50, 150) compreende uma extremidade distal que contém a pluralidade de sensores (32, 33, 34) e está em contato direto com e pressionada ou comprimida contra o retentor (14) da montagem de corte (10) associada;
dados de transmissão de maneira sem fio derivados da pluralidade de sensores
5 (32, 33, 34) para um receptor remoto; e usar os dados transmitidos para o receptor remoto de modo a controlar a operação do equipamento de perfuração de túnel (90).
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de sensores (32, 33, 34) compreende um acelerômetro (32), um sensor de
10 temperatura (34) e um sensor (33) para medição da velocidade rotacional da porção rotacional da montagem de corte (10) associada.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o acelerômetro (32) compreende um acelerômetro de multi-eixo.
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15,
15 CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150) compreende pelo menos um, preferencialmente dois pacotes de instrumentos (50, 150) para cada pluralidade de montagens de corte (10), em que os pacotes de instrumentos (50, 150) são colocados em ambas as extremidades do eixo (13) da montagem de corte (10).
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16,
20 CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de pacotes de instrumentos (50, 150) está interconectada de maneira sem fio em um protocolo de rede de malha.
18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente polarizar de forma elástica uma porção de braço distal (162) do pacote de instrumento (50, 150) no sentido da monta-
25 gem de corte (10) associada de modo a manter o pacote de instrumentos (50, 150) em contato com a montagem de corte (10) associada.
19. Equipamento de perfuração de túnel (90), CARACTERIZADO pelo fato de compreender:
uma cabeça de corte rotacional (93) que apóia de maneira rotativa uma pluralidade 30 de montagens de corte (10), cada montagem de corte (10) compreendendo um eixo (13) apoiando de maneira rotativa um anel de corte (15); e um equipamento para monitoração de um equipamento de perfuração de túnel (90) durante a operação conforme definido nas reivindicações de 1 a 12.
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