RU2505343C2

RU2505343C2 - Method of atmospheric air aspiration of signal-control junction

Info

Publication number: RU2505343C2
Application number: RU2011143888/05A
Authority: RU
Inventors: Валерий Станиславович Перехрест; Владимир Юрьевич Борцов; Александр Валерьевич Перехрест
Original assignee: Валерий Станиславович Перехрест; Владимир Юрьевич Борцов; Александр Валерьевич Перехрест
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2014-01-27
Also published as: RU2011143888A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed method consists ion formation of two independent horizontal controlled parallel airflows: upper locking flow 11 and lower transfer flow 12. Flows are fed in direction perpendicular to direction of traffic flow from one side of the roadway to another one 15. Initial motion of every flow is forced by forcing fan while final motion is forced by air exhauster 6. Upper locking flow 11 is fed at permit light of traffic lights 14 provided that tolerable concentration of harmful substances is exceeded at crossing area and sucked off via top airflow intake 3 and into filter 5. Bottom transfer flow 12 is fed at light inhibit signal 14 at the level of parked car exhaust pipe 8. Then, airflow with exhaust gases is sucked via bottom airflow intake 4 and into filter 5. Note here that initial preset rate of bottom transfer flow 12 makes at least 4 m/s.

EFFECT: higher efficiency of air cleaning, power savings.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области промышленной аспирации загрязненных газов и применяется для очистки атмосферного воздуха от выхлопных газов автомобилей в зоне автомобильного регулируемого перекрестка.The invention relates to the field of industrial aspiration of polluted gases and is used to purify atmospheric air from exhaust gases of automobiles in the area of a regulated automobile intersection.

Известно "Устройство для очистки воздуха над дорожным покрытием от выхлопных газов и выработки электроэнергии" (см. патент РФ №2074922, опубл. 10.03.1997). Это устройство включает выполненное вдоль дорожного полотна углубление с отверстиями, сообщенное с атмосферой через вентиляторную установку. Углубление расположено под дорожным полотном и выполнено с перфорированным с противоположных сторон каналом, сообщенным с вертикальными трубами, на выходе которых смонтированы вентиляторные установки. Автотранспорт движется по покрытию по обеим сторонам канала и выделяет выхлопные газы. Этот газ вместе с наружным воздухом попадает в углубление и выходит через трубы, где очищается фильтрами. Устройство позволяет не только очищать выхлопные газы автотранспорта, но и вырабатывать электроэнергию.It is known "Device for cleaning air above the road surface from exhaust gases and generating electricity" (see RF patent No. 2074922, publ. 10.03.1997). This device includes a recess with holes made along the roadway, communicated with the atmosphere through a fan unit. The recess is located under the roadway and is made with a channel perforated on opposite sides, connected with vertical pipes, at the outlet of which fan installations are mounted. Motor vehicles move along the coating on both sides of the channel and emit exhaust gases. This gas, together with the outside air, enters the recess and exits through pipes where it is cleaned by filters. The device allows not only to clean the exhaust gases of vehicles, but also to generate electricity.

Недостатком данного устройства является то, что реализация его связана с необходимостью реконструкции дорожного полотна. Кроме того, так как устройство расположено вдоль всего дорожного полотна, независимо от мест скопления автомобилей, то аспирации подвергается большой объем воздуха, что требует мощного вытяжного вентилятора, а очистка от вредных составляющих выхлопных газов в местах наибольшего скопления автомобилей происходит недостаточно эффективно. Данное устройство принято за прототип.The disadvantage of this device is that its implementation is associated with the need for reconstruction of the roadway. In addition, since the device is located along the entire roadway, regardless of the accumulation of vehicles, a large amount of air is aspirated, which requires a powerful exhaust fan, and cleaning of harmful components of exhaust gases in places of the greatest concentration of vehicles is not effective enough. This device is taken as a prototype.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки воздуха от выхлопных газов и снижение энергозатрат.The aim of the invention is to increase the efficiency of air purification from exhaust gases and reduce energy consumption.

Для достижения указанной цели в способе аспирации атмосферного воздуха в зоне оснащенного запрещающим и разрешающим сигналами светофора автомобильного перекрестка, включающем подачу потока наружного воздуха, смешивание его с выхлопными газами автомобилей, транспортировку и прием смешанного потока путем всасывания в фильтр очистки, согласно изобретению, формируют два независимых горизонтальных управляемых параллельных воздушных потока, один из которых верхний блокирующий, другой нижний транспортирующий, причем подача потоков осуществляют в направлении перпендикулярном движению автотранспорта с одной до другой стороны дорожной полосы, при этом начальное движение каждого потока осуществляют под действием нагнетающего вентилятора, а конечное движение осуществляют под действием вытяжного вентилятора, причем верхний блокирующий поток подают при разрешающем сигнале светофора при условии превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ в зоне перекрестка таким образом, что верхний блокирующий поток укрывает проезжую часть перекрестка по всей его длине и ширине на уровне верхней границы автомобиля, смешивается со свободно восходящими выхлопными газами от движущихся автомобилей и всасывается через верхний приемник воздушного потока на очистку в фильтр, а нижний транспортирующий поток подают при запрещающем сигнале светофора на уровне выхлопной трубы стоящего автомобиля, при этом нижний транспортирующий поток максимально захватывает выхлопные газы, после чего смешанный поток всасывается через нижний приемник воздушного потока на очистку в фильтр, причем начальная задаваемая скорость нижнего транспортирующего потока больше начальной скорости верхнего блокирующего потока, задается в зависимости от интенсивности автомобильного потока, метеоусловий в зоне перекрестка, но не менее скорости выхлопных газов автомобиля на выходе из выхлопной трубы и равна не менее 4 м/с.To achieve this goal, in a method for aspirating atmospheric air in an area of a traffic intersection equipped with prohibitory and permissive signals, including an outside air stream, mixing it with vehicle exhaust gases, transporting and receiving a mixed stream by suction into a cleaning filter, according to the invention, two independent horizontal controlled parallel air flow, one of which is the upper blocking, the other lower transporting, and the flow of flows set in the direction perpendicular to the movement of vehicles from one to the other side of the road lane, while the initial movement of each stream is carried out under the influence of a blowing fan, and the final movement is carried out under the action of an exhaust fan, and the upper blocking stream is supplied with a traffic light allowing the concentration limit (MPC) of harmful substances in the intersection zone so that the upper blocking flow covers the carriageway of the intersection throughout its about the length and width at the level of the upper boundary of the car, is mixed with freely ascending exhaust gases from moving cars and is sucked through the upper air flow receiver for cleaning into the filter, and the lower transport stream is supplied with a traffic light signal at the level of the exhaust pipe of a standing car, while the lower the transporting stream captures the exhaust gases as much as possible, after which the mixed stream is sucked through the lower receiver of the air stream for cleaning into the filter, and the initial set the speed of the lower transporting stream is greater than the initial speed of the upper blocking stream, it is set depending on the intensity of the automobile flow, weather conditions in the intersection zone, but not less than the exhaust velocity of the vehicle at the exit of the exhaust pipe and is at least 4 m / s.

Технический результат заключается в следующем: происходит снижение объемов очистки за счет искусственного сосредоточивания выхлопных газов в переносимых потоках, это создает ограниченный объем воздуха, предназначенный для аспирации, с максимальной концентрацией вредных веществ, что обеспечивает наиболее эффективное предотвращение попадания загрязненного выхлопными газами воздуха в зону расположения городских зданий и сооружений, примыкающих к автомобильному регулируемому перекрестку; снижение объема воздуха, предназначенного для аспирации, уменьшение весогабаритных размеров и мощности вытяжного вентилятора и фильтра для очистки воздуха от выхлопных газов снижает энергозатраты.The technical result is as follows: there is a decrease in cleaning volumes due to the artificial concentration of exhaust gases in the transported streams, this creates a limited volume of air intended for aspiration, with a maximum concentration of harmful substances, which ensures the most effective prevention of air pollution polluted by exhaust gases in the urban area buildings and structures adjacent to a regulated automobile intersection; reducing the volume of air intended for aspiration, reducing the overall dimensions and power of the exhaust fan and filter for cleaning air from exhaust gases reduces energy consumption.

Заявленный способ отличается от прототипа тем, что забор выхлопных газов осуществляется не одним, а двумя воздушными потоками в зависимости от того, автомобили стоят на перекрестке или двигаются. При движущихся автомобилях верхний воздушный поток захватывает свободно восходящие потоки выхлопных газов, а при стоящих - нижний воздушный поток захватывает выхлопные газы непосредственно на выходе из выхлопной трубы автомобиля.The claimed method differs from the prototype in that the exhaust gas is taken not by one but by two air currents, depending on whether the cars are at the crossroads or moving. With moving cars, the upper air stream captures the free upward flows of exhaust gases, and with those standing, the lower air stream captures the exhaust gases directly at the exit from the exhaust pipe of the car.

Формирование двух независимых, узконаправленных, горизонтальных, управляемых воздушных потоков обеспечивает наиболее рациональный процесс аспирации, а именно минимальный объем аспирации загрязненного воздуха, повышение степени очистки фильтра, существенное снижение энергозатрат на аспирацию.The formation of two independent, narrowly directed, horizontal, controlled air flows provides the most rational aspiration process, namely, the minimum amount of aspiration of contaminated air, an increase in the degree of filter cleaning, and a significant reduction in energy consumption for aspiration.

Верхний блокирующий поток обеспечивает укрытие зоны, в которой находится автомобиль, и не допускает распространение выхлопных газов вне этой зоны.The upper blocking flow provides cover for the area in which the car is located and prevents the spread of exhaust gases outside this area.

Нижний транспортирующий поток непосредственно обеспечивает подачу смешанного потока на очистку в фильтр.The lower transport stream directly supplies the mixed stream for cleaning to the filter.

Использование двух узконаправленных, независимых, параллельных воздушных потоков обеспечивает полное смешение и всасывание выхлопных газов, т.к. верхний воздушный блокирующий поток создает воздушную завесу над автомобилем, не давая выхлопным газам выйти в атмосферу и, кроме того, захватывает газообразные и дисперсные частицы, поступившие в верхнюю зону очищаемого объема, и направляет смешанный поток на очистку через верхний приемник. При запрещающем сигнале на перекрестке, когда автомобили стоят, создается максимальная концентрация вредных веществ от выхлопных газов в зоне перекрестка. Подача нижнего транспортирующего потока на уровне выхлопной трубы автомобиля обеспечивает максимальный захват выхлопных газов и их транспортировку на очистку в фильтр, через нижний приемник, что предотвращает кумулятивный выброс вредных веществ в атмосферу в зоне перекрестка.The use of two narrowly directed, independent, parallel air flows ensures complete mixing and absorption of exhaust gases, as the upper air blocking stream creates an air curtain over the car, preventing the exhaust gases from escaping into the atmosphere and, in addition, captures gaseous and dispersed particles entering the upper zone of the volume to be cleaned and directs the mixed stream to the cleaning through the upper receiver. With a prohibiting signal at the intersection when the cars are standing, the maximum concentration of harmful substances from exhaust gases in the intersection zone is created. The supply of the lower transport stream at the level of the exhaust pipe of the car ensures maximum capture of exhaust gases and their transportation to the filter through the lower receiver, which prevents the cumulative emission of harmful substances into the atmosphere in the intersection zone.

Подача узконаправленных потоков в направлении перпендикулярном движению автотранспорта обеспечивает минимальную длину потоков и минимальное рассевание потоков на входе приемников, что дополнительно снижает величину проскока загрязненного выхлопными газами воздуха за пределы проезжей части перекрестка.The supply of narrowly directed flows in the direction perpendicular to the movement of vehicles provides a minimum length of flows and a minimum dispersion of flows at the inlet of the receivers, which further reduces the amount of air leakage contaminated by exhaust gases outside the carriageway of the intersection.

Начальная задаваемая скорость нижнего транспортирующего потока больше начальной скорости верхнего блокирующего потока и устанавливается в зависимости от интенсивности автомобильного потока, метеоусловий в зоне перекрестка и равна не менее скорости выхлопных газов автомобиля на выходе из выхлопной трубы и составляет не менее 4 м/с. Это обусловлено тем, что при равной или большей скорости транспортирующего потока, поток выхлопных газов автомобиля не может пробить нижний транспортирующий поток и максимально смешивается с ним, что обеспечивает полную транспортировку выхлопных газов к нижнему приемнику без потерь. Сущность способа поясняется графическими материалами, где на фиг.1 схематически представлена установка для реализации способа, на фиг.2 - то же, вид в плане.The initial set speed of the lower conveying stream is greater than the initial speed of the upper blocking stream and is set depending on the intensity of the car flow, weather conditions in the intersection zone and is equal to at least the speed of the vehicle's exhaust gases at the exit of the exhaust pipe and is at least 4 m / s. This is due to the fact that at an equal or greater velocity of the transport stream, the vehicle exhaust stream cannot penetrate the lower transport stream and mixes with it as much as possible, which ensures complete transportation of the exhaust gas to the lower receiver without loss. The essence of the method is illustrated by graphic materials, where Fig. 1 schematically shows an installation for implementing the method, Fig. 2 is the same plan view.

Установка для реализации способа включает верхний формирователь воздушного потока 1, нижний формирователь воздушного потока 2, которые расположены вдоль дорожного полотна перекрестка с одной стороны, верхний приемник воздушного потока 3, нижний приемник воздушного потока 4 расположены с противоположной стороны дорожного полотна соосно верхнему и нижнему формирователям, причем верхний и нижний приемники воздушных потоков соединены с фильтром очистки 5, который в свою очередь соединен с вытяжным вентилятором 6; условно показаны: габариты автомобиля 7, выхлопная труба автомобиля 8, свободно восходящие выхлопные газы 9, транспортирующие выхлопные газы 10, верхний блокирующий воздушный поток 11, соединяющий верхний формирователь потока 1 с верхним приемником потока 3, нижний транспортирующий воздушный поток 12, соединяющий нижний формирователь потока 2 с нижнем приемником потока 4, автомобильный поток 13, светофор 14, дорожное полотно 15.Installation for implementing the method includes an upper air flow former 1, a lower air flow former 2 that are located along the intersection road on one side, an upper air flow receiver 3, a lower air flow receiver 4 are located on the opposite side of the roadway coaxially with the upper and lower formers, moreover, the upper and lower air flow receivers are connected to a purification filter 5, which in turn is connected to an exhaust fan 6; conventionally shown: the dimensions of the car 7, the exhaust pipe of the car 8, free rising exhaust gases 9, transporting exhaust gases 10, the upper blocking air flow 11 connecting the upper flow former 1 to the upper flow receiver 3, the lower conveying air stream 12 connecting the lower flow former 2 with a lower stream receiver 4, a car stream 13, a traffic light 14, a roadway 15.

Способ аспирации осуществляется следующим образом. При отсутствии на светофоре 14 запрещающего сигнала, автомобили двигаются вдоль перекрестка в габарите 7, со скоростью автомобильного потока 13, при этом концентрация выхлопных газов в зоне перекрестка будет зависеть от длины перекрестка, скорости автомобильного потока, его интенсивности, а также метеоусловий в зоне перекрестка, причем объем выбросов вредных веществ в придорожную зону перекрестка будет значительно меньше, чем при запрещающем сигнале, когда автомобильный поток не двигается. Поэтому для обеспечения непопадания свободно восходящих потоков выхлопных газов 9 в окружающую среду верхний формирователь потока 1 создает верхний блокирующий воздушный поток 11, который захватывает свободно восходящий поток выхлопных газов 9, не давая ему проникнуть в окружающую среду перекрестка и подает его в верхний приемник воздушного потока 3, откуда он поступает в фильтр очистки 5, при помощи вытяжного вентилятора 6. После чего очищенный воздух в зоне верхнего габарита автомобиля 7 от выхлопных газов поступает в окружающую среду.The method of aspiration is as follows. If there is no inhibitory signal at traffic light 14, cars move along the intersection in dimension 7, with the speed of the automobile stream 13, while the concentration of exhaust gases in the intersection zone will depend on the length of the intersection, the speed of the automobile stream, its intensity, as well as weather conditions in the intersection zone, moreover, the volume of emissions of harmful substances into the roadside zone of the intersection will be significantly less than with a prohibiting signal when the car flow does not move. Therefore, to ensure that free upflow of exhaust gases 9 does not get into the environment, the upper flow former 1 creates an upper blocking air flow 11, which captures the free upward flow of exhaust gases 9, preventing it from entering the environment of the intersection and delivers it to the upper receiver of the air flow 3 from where it enters the purification filter 5, using an exhaust fan 6. After that, the cleaned air in the upper dimension area of the car 7 from the exhaust gases enters the environment.

При наличии на светофоре 14 запрещающего сигнала автомобильный поток прекращает свое движение. При этом концентрация выхлопных газов в зоне перекрестка резко возрастает и зависит от времени простоя автомобильного потока на перекрестке и количества автомобилей, находящихся в данное время в потоке на перекрестке. Поэтому, для обеспечения непопадания выхлопных газов в данный момент времени работы перекрестка в окружающую среду нижний формирователь 2 создает узконаправленный, параллельный дорожному полотну 15 транспортирующий воздушный поток 12, который формируется таким образом, чтобы полностью захватить выхлопные газы на срезе выхлопной трубы 8 автомобиля и транспортировать их к нижнему приемнику воздушного потока 4, откуда он поступает также в фильтр очистки 5 при помощи вытяжного вентилятора 6. При этом концентрация выхлопных газов в нижнем транспортирующем воздушном потоке 12 будет максимальной, так как формирователь 2 позволяет создавать узконаправленный поток минимального объема. Высокая концентрация выхлопных газов в потоке позволяет увеличить степень очистки фильтра 5, снизить затраты энергии на очистку и объем выбросов вредных веществ в окружающую среду перекрестка. С целью более эффективного снижения энергозатрат на аспирацию и снижения объемов очистки придорожного воздуха в зоне перекрестка при наличии запрещающего сигнала на светофоре 14, формирователь 1 прекращает работу верхнего блокирующего воздушного потока 11.If there is a prohibition signal at the traffic light 14, the car flow ceases to move. At the same time, the concentration of exhaust gases in the intersection zone increases sharply and depends on the downtime of the automobile stream at the intersection and the number of cars currently in the stream at the intersection. Therefore, to ensure that the exhaust gases do not get into the environment at the given moment of operation of the intersection, the lower driver 2 creates a narrowly directed transporting air stream 12 parallel to the roadway 15, which is formed in such a way as to completely capture the exhaust gases on the cut of the exhaust pipe 8 of the car and transport them to the lower air flow receiver 4, from where it also enters the purification filter 5 using an exhaust fan 6. In this case, the concentration of exhaust gases in the lower sportiruyuschem air stream 12 is maximized, since generator 2 can create a narrow stream the minimum volume. The high concentration of exhaust gases in the stream allows to increase the degree of purification of the filter 5, to reduce the energy consumption for cleaning and the amount of emissions of harmful substances into the environment of the intersection. In order to more effectively reduce energy consumption for aspiration and reduce the volume of roadside air purification in the intersection zone in the presence of a inhibitory signal at traffic light 14, driver 1 stops the operation of the upper blocking air stream 11.

При увеличении уровня ПДК вредных веществ в санитарно-технической зоне перекрестка выше допустимого значения подается сигнал от контрольно-измерительной системы на включение данного способа аспирации атмосферного воздуха от примесей выхлопных газов по алгоритму описанному выше. При снижении уровня ПДК ниже допустимых значений от контрольно-измерительной системы поступает сигнал на отключения данного способа аспирации.With an increase in the MPC level of harmful substances in the sanitary-technical zone of the intersection above the permissible value, a signal is sent from the control and measuring system to enable this method of aspirating atmospheric air from exhaust gas impurities according to the algorithm described above. When the MPC level is lower than the permissible values, a signal is sent from the control and measuring system to shut off this aspiration method.

Claims

A method of aspirating atmospheric air in an area of a traffic intersection equipped with prohibitory and permissive signals, including suctioning an air stream with exhaust gases into a purification filter, characterized in that two independent horizontal controlled parallel air flows are formed: the upper one is blocking and the lower one is transporting; the flow is carried out in a direction perpendicular to the movement of transport from one to the other side of the road lane, while the initial movement of each flow is carried out under the influence of a blower fan, and the final movement is carried out under the action of an exhaust fan, and the upper blocking flow is supplied when the traffic light permits if the maximum permissible concentration (MPC) of harmful substances in the intersection zone and is sucked through the upper air flow receiver for cleaning into the filter, and the lower transport stream is supplied with a traffic light inhibiting signal at the exhaust pipe level of a standing car, after which the air stream with exhaust gases is sucked through the lower air stream receiver for cleaning into the filter, while the initial set speed of the lower transport stream is greater than the initial speed of the upper blocking stream, but not less than the speed of the exhaust gases at the outlet of the exhaust pipe of the car and is not less than 4 m / s.