Verfahren zum Belüften von Tunnel-, Stollen- und Schachtbauten und Belüftungsanlage zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Belüften von Tunnel-, Stollen- und Schachtbauten und eine Belüf tungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.
Vor allem bei längeren Tunnel-, Stollen- und Schacht bauten macht bekanntlich die Be- und/oder Entlüftung Schwierigkeiten, so dass ein grosser baulicher und/oder maschineller Aufwand erforderlich ist, um die gewünsch ten und erforderlichen Resultate zu erzielen. So werden bisher bei Strassentunnels zur Belüftung und für die Beseitigung der Auspuffgase neben der eigentlichen für den Verkehr bestimmten Tunnelführung besondere Luft kanäle vorgesehen, die sich über einen grossen Teil der Tunnellänge erstrecken.
Damit der bauliche Aufwand hierbei nicht zu gross wird, müssen die Querschnitte dieser Luftkanäle relativ klein gehalten werden, wodurch wiederum die Strömungsgeschwindigkeiten wachsen und der Leistungsbedarf infolge der vermehrten Reibungsver luste schnell zunimmt.
Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, wie mit geringem baulichem und energiemässigem Aufwand die erwähnte Aufgabe gelöst werden kann. Diese Lösung<I>der</I> Erfindung besteht darin, dass der Hauptführung des Tunnels, Stollens oder Schachtes ein Luftstrahl, dessen Querschnitt einen wesentlichen Prozentsatz des Quer schnitts der Hauptführung ausmacht, zugeleitet wird, wobei durch den Impuls dieses Luftstrahls praktisch die gesamte in der Hauptführung befindliche Luftmasse in Richtung auf eine Ausmündung der Hauptführung in Bewegung gesetzt wird.
Die erfindungsgemässe Belüftungsanlage zur Durch führung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptführung des Tunnels, Stollens oder Schachtes wenigstens ein Axialgebläse zugeordnet ist, welches einen Luftquerschnitt erfasst, der einen wesentlichen Prozentsatz des Querschnitts der Hauptführung ausmacht und dessen Luftstrahl durch eine gesonderte Luftführungsleitung der Hauptführung in Richtung auf eine Ausmündung derselben zugeleitet wird.
Wesentlich für den Erfolg ist dabei, dass im Gegen satz zu den bekannten Belüftungseinrichtungen von dem oder den Gebläsen ein Luftquerschnitt erfasst wird, der einen wesentlichen Prozentsatz des Querschnitts der Hauptführung ausmacht. Es werden also nicht in der bisher bekannten Weise ein oder mehrere relativ scharfe Luftstrahlen, sondern eine grosse Luftsäule von relativ geringer Geschwindigkeit verwendet, die ohne energiever zehrende Umlenkungen oder Querschnittsänderungen mit ihrer grossen Masse auch die sehr grosse Masse der in der Hauptführung befindlichen Luft in ihrer gesamten Länge in Bewegung zu setzen vermag.
Versuche haben bestätigt, dass kleine scharfe Luftstrahlen ihre Energie nach kurzer Entfernung durch Verwirbelung verzehren, während beim Gegenstand der Erfindung eine grosse Luftsäule von relativ geringer Geschwindigkeit die vor ihr liegende Luftmasse der Hauptführung mit sehr viel besserem Nutzeffekt vor sich herschiebt. Wesentlich ist dabei, dass die Luftsäule selbst ohne grössere Wirbelbil dung erzeugt und der Hauptführung zugeleitet wird.
Zu diesem Zweck werden vorzugsweise langsam laufende Axialgebläse mit grossem Durchmesser und die vorge nannte Erzeugung und Führung eines Luftstrahles ohne grössere Umlenkung und Querschnittsverlängerung vor gesehen. Hierdurch ist es möglich geworden, auch länge re Tunnelführungen von z.B. 1 km Länge mit nur einer einzigen der Tunnelführung ohne lange energieverzehren de Kanäle zugeordneten Axialgebläseanlage relativ klei ner Leistung bei geringem baulichem Aufwand einwand frei zu entlüften.
Der Luftstrahl des Axialgebläses kann durch eine nur wenig gekrümmte Abzweigung der Tunnelführung aus der einen Richtung angesaugt und ohne grössere Umlen kung oder Querschnittsveränderung der Tunnelführung wieder zugeleitet werden. Bei sehr langen Tunnelführungen wächst der für die Ingangsetzung der gesamten Luftmasse derselben erfor derliche < < Dnicksprung>> etwa proportional der Länge der Tunnelführung. Je grösser dieser Drucksprung werden muss, um so grösser wird die Gefahr, dass - besonders beim Anfahren - die Luftmasse in der Tunnelführung infolge ihrer Massenträgheit dem Impuls des verwende ten Gebläses nur unvollkommen folgt.
Sie versucht statt dessen vielmehr teilweise durch unmittelbares Rückströ men vom Luftauslauf zum Lufteinlauf den Drucksprung des Gebläses (wenn auch unter erheblicher Wirbelbil dung) direkt auf diesem kürzeren Wege auszugleichen. Es ist daher bei langen Tunnelführungen zweckmässig vorgesehen, statt einer einzigen hohen Druckstufe mehre re niedrige Druckstufen in Abständen längs der Tunnel führung zu verteilen. Damit ergibt sich zugleich eine einfache Möglichkeit der Regulierung. Bei günstigen Windverhältnissen oder bei geringem Tunnelverkehr, etwa nachts, werden z.B. an die Entlüftung hinsichtlich Druck oder/und Fördermenge nur geringe Ansprüche gestellt.
Dann ist es wirtschaftlicher, nur einen Teil der Gebläse weiter mit höherer Belastung laufen zu lassen und die übrigen stillzulegen als sämtliche Gebläse mit nur geringer Belastung, d.h. also auch unter ungünstigen Betriebszuständen laufen zu lassen. Damit wird die Verwendung einfacher Drehstrommotoren konstanter Drehzahl möglich, so dass auf teure Reguliersysteme verzichtet werden kann.
Um in bestimmten Fällen ein Rückströmen der Luftmasse zwischen Luftansaugstelle und der Wiederein- trittsstelle nach Möglichkeit zu verhindern, so dass der Querschnitt der Tunnelführung freibleibt, da der Durch tritt durch die Tunnelführung nicht behindert werden darf, können am Umfang der Tunnelführung zwischen diesen beiden Stellen zusätzliche Strömungshindernisse wie, gitterartige Lippen, eingebaut werden, die sich z.B. durch entsprechende Krümmung so ausbilden lassen, dass sie in der Lüftungsrichtung weniger Widerstand haben als in der umgekehrten Richtung einer eventuellen Rückströmung.
Tunnelführungen werden häufig gekrümmt angelegt (z.B. bei sogenannten Strassen-Kehrtunnels). In solchen Fällen ist die Entlüftung mit den üblichen bekannten Mitteln besonders schwierig; dagegen wird die bauliche Gestaltung besonders einfach, indem nämlich die Luft führung der Entlüftungsanlage im inneren Bereich der Krümmung der Tunnelführung wie ein Abkürzungsweg zum eigentlichen Verlauf der Tunnelführung angelegt werden kann. Diese Luftführung kann dann unter Um ständen sogar einfach geradlinig erfolgen.
Insbesondere bei Strassentunnels kann in den meisten Fällen mit einer vorherrschenden Windrichtung ausser- halb des Tunnels gerechnet werden. Man wird dann zweckmässigerweise die Blasrichtung der Belüftungsanla ge gleichfalls in diese bevorzugte Richtung legen. Muss dagegen auch mit einem Wind aus der umgekehrten Richtung gerechnet werden, so gibt es dagegen folgende Abhilfen: a) Ausstattung der Belüftungsanlage mit einer so hohen Leistungsreserve, dass notfalls auch gegen den Aussenwind gefördert werden kann. Da der Leistungsbe darf der erfindungsgemässen Anlage relativ niedrig ist, wird dies in vielen Fällen das Einfachste sein.
b) Zusätzliche Errichtung einer oder mehrerer Belüf tungsanlagen auch für die entgegengesetzte Blasrich- tung. c) Einbau des Gebläses gegebenenfalls gemeinsam mit dem zugeordneten Antriebsmotor zweckmässig auf einer schwenkbaren Lafette, so dass mit diesem Gebläse eine Luftbewegung im Tunnel in umgekehrter Richtung er reicht werden kann. Dies lässt sich immer ohne allzu grosse Schwierigkeiten durchführen, besonders wenn man bestimmte Teile des Luftführungskanals am Gebläse abnehmbar, schwenkbar oder verschiebbar ausführt. Ein einfaches Umsteuern der Drehrichtung des Gebläses kommt wegen des damit verbundenen hohen Verlustes an Wirkungsgrad nicht in Betracht.
d) Kombination einer Gebläse-Anlage in feststehen der Ausführung zweckmässig mit einer Anordnung von festen Leitflächen vor der ausblasenden Mündung der Tunnelführung, die derart gestaltet sind, dass vor dieser Mündung durch eine Art Ejektor-Wirkung der Druck eines entgegenstehenden Windes kompensiert oder sogar in einen Sog verwandelt wird. Dies geschieht z.B. in der Art, dass vor der Mündung in umgekehrter Trichterform Leitflächen aufgebaut werden, die den auftreffenden Wind um die Öffnung herum nach aussen, sozusagen zentrifugal ablenken.
Dadurch wird ejektorartig eine Sogbildung auf der Rückseite dieser Leitflächen und damit auch an der Mündung der Tunnelführung selber erreicht, so dass der Staudruck des Windes hier aufgeho ben bzw. negativ wird.
Die Belüftungsanlage kann auch noch nachträglich an bereits vorhandene Tunnels angebaut werden, und zwar in vielen Fällen ohne bauliche Veränderungen am eigent lichen Tunnel. Hierbei ist es lediglich erforderlich, das Axialgebläse und dessen den Luftstrahl führenden Luft kanal vor und über die Tunneleinfahrt zu setzen, so dass dieselbe ebenfalls für den Verkehr völlig frei und unbe hindert bleibt. Zweckmässigerweise verändert sich bei dieser Anordnung der Querschnitt des Luftkanals vom Kreisquerschnitt am Gebläse auf einen etwa flächenglei chen Querschnitt am Tunnelportal, der einen zweckmäs- sig geformten Abschnitt oder Ausschnitt des Tunnelquer schnittes darstellt.
Bei Strassentunnels und eingleisigen Eisenbahntunnels ist hierfür im allgemeinen der Oberteil des Tunnelquerschnitts besonders geeignet, bei zweigleisi gen Bahntunnels ein oben in Tunnelmitte liegender Querschnitt, der Platz lässt für die beiden Durchfahrts- Profile und evtl. über den Gleismitten liegende Stromzu leitungen. So lässt sich auch hierbei erreichen, dass die Luft praktisch ohne Umlenkungen geführt ist und ihr Impuls in voller Stärke auf die Luft im Tunnel zur Wirkung kommt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand schemati scher Zeichnungen für einige bevorzugte Ausführungs beispiele beschrieben, ohne dass die Erfindung jedoch auf diese Anwendungsmöglichkeiten beschränkt ist, da eine sinngemässe Anordnung auch für z.B. Stollen- oder Schachtführungen ohne weiteres gegeben ist.
Abb. 1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung als abgebrochenen Längsschnitt durch eine Tunnelführung für ein erstes Ausführungsbeispiel.
Abb. 2 zeigt eine Anzahl der in Abb. 1 dargestellten Belüftungsanlagen hintereinander für sehr lange Tunnel führungen.
Abb. 3 erläutert in der Darstellungsart der Abb. 1 die Möglichkeit, eine unmittelbare Rückströmung in der Tunnelführung zwischen der Luftaustrittsstelle und der Lufteintrittsstelle am Gebläse zu verhindern oder zu verringern.
Abb.4 zeigt eine Belüftungsanlage entsprechend Abb. 1 jedoch bei gekrümmter Tunnelführung. Abb.5a und 5b zeigen in einem von der Seite her gesehenen Längsschnitt die Anordnung des Gebläses für die Umkehrung der Strömungsrichtung.
Abb. 6 erläutert wie die Wandungen der Gebläsefüh- rung - soweit erforderlich - abnehmbar, schwenkbar oder verschiebbar ausgebildet sein können.
Abb.7 zeigt einen Ausschnitt der Luftführung zur Erläuterung der Möglichkeit, den schädlichen Einfluss eines gegen die ausblasende Mündung der Tunnelführung stehenden Windes für Verkehrstunnels aufzuheben oder zu vermindern.
Abb. 8a bis 8d erläutern ein weiteres Ausführungsbei spiel der Erfindung, bei welchem die Belüftungsanlage nachträglich vor dem Portal eines Tunnels angebaut ist.
Abb. 9a und 9b zeigen ein ausserhalb eines Tunnels angeordnetes Gebläse in Ansicht und im Grundriss. Neben der eigentlichen dem Verkehr dienenden Tun nelführung 1 ist gemäss Abb. 1 im Nebenschluss ein möglichst wenig gekrümmter Luftkanal 2 angeordnet, in welchem das Axialgebläse 3, z.B. in Form eines Schrau bengebläses nebst Antriebsmotor 4 eingebaut ist. Das Gebläse 3 saugt die Luft von links bei 5 aus der Tunnelführung ab und drückt sie rechts bei 6 in der gleichen Richtung in die Tunnelführung wieder ein.
Auf diese Weise entsteht unter Vermeidung aller Umlenkun gen zwischen den Stellen 5 und 6 eine dynamische Staudruckdifferenz, von der die gesamte in der Tunnel führung befindliche Luftmasse einen Impuls in Richtung der Pfeile nach rechts erhält und sich demgemäss dieser Richtung entsprechend in Bewegung setzt. Wesentlich ist hierbei, dass der im Luftkanal 2 erzeugte Luftstrahl grössenmässig im Querschnitt bereits einen merklichen Prozentsatz des Querschnitts der Tunnelführung 1 dar stellt. Dieser ( < Freistrahl legt sich durch seine natürliche Erweiterungstendenz sehr bald voll an die Wände der Tunnelführung und schiebt sich gewissermassen wie ein Luftpfropfen weiter.
Dies steht im Gegensatz zu den bekannten Lüftungsanlagen. deren örtlich beschränkte Luftstrahlen ihre Energie sehr bald durch Verwirbelung mit den benachbarten ruhenden Luftmassen verlieren.
Gemäss Abb. 2 besteht die gesamte Belüftungsanlage aus mehreren längs der Tunnelführung verteilten Einzel anlagen 7, um derart den Luftinhalt der Tunnelführung mit relativ kleinen Drucken mehrfach zu erfassen.
Um eine unmittelbare Rückströmung in der Tunnel führung 1 zwischen der Luftaustrittsstelle 6 und der Lufteintrittsstelle 5 am Gebläse 3 zu verhindern oder wenigstens zu verringern, sind gemäss Abb. 3 zwischen den genannten Stellen 5 und 6 unter Wahrung des freien Tunnelquerschnittes an der Wandung der Tunnelführung 1 in Form von Rippen 8 oder sonst geeigneten Mitteln Strömungshindernisse angebracht, die einer solchen un mittelbaren Luftrückströmung entgegenwirken. Da die Gesamtluftströmung an dieser Stelle im wesentlichen nicht durch die Tunnelführung sondern durch die Füh rung 2 des Gebläses 3 verläuft, tritt für die Gesamtwir kung kein wesentlicher Nachteil ein.
Durch die gezeich nete Krümmung der Rippen 8 oder dgl. wird erreicht, dass der Strömungswiderstand in den beiden verschiede nen Richtungen unterschiedlich gross ist.
Bei gekrümmter Tunnelführung 1 ergibt sich gemäss Abb.4 eine baulich besonders günstige Ausführung, wenn, wie dargestellt, die Gebläseführung 2 im Inneren der Krümmung als ein Abkürzungsweg ausgeführt ist.
Bei der in den Abb. 5a und 5b erläuterten Anordnung des Gebläses für die Umkehrung der Strömungsrichtung ist dieses Gebläse 3 gemeinsam mit seinem Antriebsmo tor 4 auf einer Drehlafette 9 angeordnet, so dass das Ganze um 180 geschwenkt und damit die Blasrichtung entgegengesetzt gerichtet werden kann (siehe Abb.5b). Da die Ein- und Auslaufstelle der Gebläseführung iden tisch oder ähnlich ausgebildet sind, arbeitet das Gebläse 3 in beiden Richtungen mit gleich gutem Wirkungsgrad.
Soweit an dieser Stelle die Wandung der Gebläsefüh- rung einer Schwenkung des Gebläses 3, 4, 9 im Wege steht, sind erfindungsgemäss die entsprechenden Teile dieser Wandung demontierbar, schwenkbar oder ver schiebbar ausgeführt (Abb.6). Wie erwähnt ist das Gebläse 3 mit Antriebsmotor 4 auf der Drehlafette 9 angebracht. Das Schwenken wird dadurch ermöglicht, dass hindernde Teile der Kanalwand 10 beispielsweise herausgeklappt werden können, so dass für die Teile 3 und 4 der erforderliche Platz frei wird.
Um den schädlichen Einfluss eines gegen die ausbla sende Mündung der Tunnelführung stehenden Windes für Verkehrstunnels aufzuheben oder zu vermindern, ist gemäss Abb.7 vor der Mündung 11 eine Leitfläche 12 unter voller Wahrung der freien Tunneldurchfahrt in Form eines umgekehrten Trichters angeordnet. Dieser Trichter 12 zwingt den durch Pfeile angedeuteten natürli chen Wind, sich vor der Tunnelmündung 11 auszubrei ten. Dadurch entsteht zwischen dem Trichter 12 und dem Berg 13 ausserhalb der Tunnelmündung eine Sogwir kung, die ihrerseits Luft aus dem Tunnel 1 herauszuholen bestrebt ist (siehe Pfeil 14).
So wird der natürliche Staudruck des Windes in sein Gegenteil verwandelt oder doch soweit verringert, dass sogar die Notwendigkeit einer Umsteuerung der Blasrichtung des oder der Geblä se vermieden werden kann.
Bei der in Abb. 8a bis 8d erläuterten Ausführungs form der Erfindung, bei welcher die Belüftungsanlage nachträglich angebaut worden ist, befindet sich das Gebläse 3 und dessen in Blech oder Beton oder dgl. ausgeführter Abströmkanal 15 vor dem Tunnelportal 11 so hoch über der Fahrbahn, dass der Fahrzeugverkehr nicht behindert wird. Der Kanal 15 selbst ändert allmäh lich seinen Querschnitt von der Kreisform am Gebläse 3 bis zu einem nahezu flächengleichen abgeflachten Quer schnitt am Tunnelportal 11, wie er in den Abb. 8c und 8d schraffiert dargestellt und mit 16 bzw. 17 bezeichnet ist.
Dass man auch dem Kanal 15 durch eine allmähliche Querschnittserweiterung eine Diffusorwirkung geben kann, liegt ohne weiteres im Rahmen der Erfindung. Wesentlich ist einmal, dass auch hier eine relativ grosse Luftmenge praktisch ohne Umlenkungen und schädliche Querschnittsveränderungen geführt ist. Wesentlich ist aber auch weiterhin, dass der (ohnehin relativ langsame) Luftstrahl über den Fahrzeugen eintritt und daher deren Fahrstabilität nicht beeinträchtigt, was besonders bei schienenlosen Fahrzeugen wichtig ist.
Die besondere Ausbildung des Kanalendquerschnitts nach Abb. 8d berücksichtigt den Bedarf an Freiraum für etwa vorhandene oder benötigte Stromzuführungsdrähte 18.
In Abb. 9a und 9b ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher ein Gebläse 3 mit Antriebsmotor 4 auf einem Gestell 20 ausserhalb eines Eisenbahntunnels 1 angeordnet ist. Der Abstand des Gebläses 3 vom Tunneleingang kann z.B. 30 Meter betragen, und der Gebläsedurchmesser kann z.B. 3,8 Meter für einen Tun nel mit zwei Geleisen 21 betragen. Wie aus dem Grund- riss Abb. 9b ersichtlich ist, befindet sich das Gebläse 3 neben den Schienen 21 des Tunnels 1 etwa auf zwei Drittel der Tunnelhöhe.
Dieses Gebläse ist so gerichtet, dass der erzeugte Luftstrom in den Tunnelraum eindringt und die ganze im Tunnelraum vorhandene Luftmasse in Bewegung setzt.
An jedem Ende des Tunnels kann ausserhalb dessel ben ein gemäss Abb.9a und 9b angeordnetes Gebläse vorgesehen sein. damit je nach der herrschenden Wind richtung das eine oder andere Gebläse eingeschaltet werden kann.
Method for ventilating tunnels, galleries and shafts and a ventilation system for carrying out the method The invention relates to a method for ventilating tunnels, galleries and shafts and a ventilation system for carrying out the method.
Especially in the case of longer tunnels, galleries and manholes, it is well known that the ventilation and / or ventilation makes difficulties, so that a great deal of structural and / or mechanical effort is required in order to achieve the desired and required results. So far in road tunnels for ventilation and for the removal of exhaust gases, in addition to the actual tunnel routing intended for traffic, special air ducts have been provided that extend over a large part of the tunnel length.
So that the structural effort is not too great here, the cross-sections of these air ducts must be kept relatively small, which in turn increases the flow rates and the power requirement increases quickly due to the increased Reibungsver losses.
The present invention shows a way in which the mentioned object can be achieved with little structural and energy-related expenditure. This solution <I> the </I> invention consists in that the main duct of the tunnel, adit or shaft is supplied with an air jet, the cross section of which makes up a substantial percentage of the cross section of the main duct, with practically the entire air jet being fed by the impulse of this air jet air mass located in the main duct is set in motion in the direction of an outlet of the main duct.
The ventilation system according to the invention for carrying out the method according to the invention is characterized in that at least one axial fan is assigned to the main duct of the tunnel, adit or shaft, which captures an air cross-section which makes up a substantial percentage of the cross-section of the main duct and whose air jet flows through a separate air duct Main guide in the direction of an outlet of the same is fed.
In this case, it is essential for success that, in contrast to the known ventilation devices, an air cross-section is detected by the fan or fans, which makes up a substantial percentage of the cross-section of the main duct. So there are not one or more relatively sharp air jets used in the previously known manner, but a large air column of relatively low speed, which without energy-consuming deflections or changes in cross-section with its large mass and the very large mass of the air in the main duct in its able to move the entire length.
Experiments have confirmed that small, sharp air jets consume their energy after a short distance by turbulence, while with the subject of the invention a large air column of relatively low speed pushes the air mass of the main duct in front of it with a much better efficiency. It is essential that the air column itself is generated without any major vortex formation and is fed to the main duct.
For this purpose, slow-running axial fans with a large diameter and the aforementioned generation and guidance of an air jet without major deflection and cross-sectional extension are preferably seen. This has made it possible to build longer tunnels, e.g. 1 km in length with only a single axial fan system associated with the tunnel without long energy-consuming channels, relatively small power with little structural effort.
The air jet of the axial fan can be sucked in from one direction through an only slightly curved branching of the tunnel guide and fed back to the tunnel guide without major deflections or changes in cross section. In the case of very long tunnels, the gap required to initiate the entire air mass increases roughly proportionally to the length of the tunnel. The greater this pressure jump has to be, the greater the risk that - especially when starting up - the air mass in the tunnel guidance only imperfectly follows the impulse of the blower used due to its inertia.
Instead, it tries to compensate for the pressure jump of the fan (albeit with considerable vortex formation) directly on this shorter path, partly by direct backflow men from the air outlet to the air inlet. It is therefore expedient for long tunnels to distribute several re low pressure levels at intervals along the tunnel guide instead of a single high pressure level. This also provides a simple way of regulating. In favorable wind conditions or with little tunnel traffic, e.g. at night, e.g. There are only minor demands on the ventilation in terms of pressure and / or delivery rate.
Then it is more economical to keep only some of the fans running at a higher load and to shut down the rest than all the fans with only a low load, i.e. so to run even under unfavorable operating conditions. This enables the use of simple three-phase motors with constant speed, so that expensive regulation systems can be dispensed with.
In order to prevent the air mass from flowing back between the air intake point and the re-entry point in certain cases, so that the cross-section of the tunnel guidance remains free, since the passage through the tunnel guidance must not be obstructed, additional Flow obstacles such as, lattice-like lips, are built in, for example by means of a corresponding curvature so that they have less resistance in the ventilation direction than in the opposite direction of a possible return flow.
Tunnel guides are often laid out in a curved manner (e.g. in so-called spiral road tunnels). In such cases, venting with the usual known means is particularly difficult; on the other hand, the structural design is particularly simple in that the air duct of the ventilation system can be created in the inner area of the curvature of the tunnel like a shortcut to the actual course of the tunnel. This air flow can then even be done in a straight line under certain circumstances.
In the case of road tunnels in particular, a prevailing wind direction outside the tunnel can be expected in most cases. You will then expediently place the blowing direction of the Belüftungsanla ge also in this preferred direction. If, on the other hand, a wind from the opposite direction has to be expected, there are the following remedies: a) Equipping the ventilation system with such a high power reserve that, if necessary, it can also be pumped against the outside wind. Since the power requirement of the system according to the invention is relatively low, this will be the simplest in many cases.
b) Additional installation of one or more ventilation systems, also for the opposite blowing direction. c) Installation of the fan, possibly together with the associated drive motor, expediently on a pivotable mount, so that with this fan an air movement in the tunnel in the opposite direction can be achieved. This can always be carried out without great difficulty, especially if certain parts of the air duct on the fan are designed to be removable, pivotable or displaceable. A simple reversal of the direction of rotation of the fan is out of the question because of the associated high loss of efficiency.
d) Combination of a fan system in the fixed version, expediently with an arrangement of fixed guide surfaces in front of the blowing mouth of the tunnel guide, which are designed in such a way that in front of this mouth the pressure of an opposing wind is compensated by a kind of ejector effect or even in one Suction is transformed. This happens e.g. in such a way that in front of the mouth, in an inverted funnel shape, guide surfaces are built up, which deflect the incident wind around the opening outwards, so to speak centrifugally.
As a result, suction is created in the manner of an ejector on the back of these guide surfaces and thus also at the mouth of the tunnel guide itself, so that the dynamic pressure of the wind is canceled or negative here.
The ventilation system can also be retrofitted to existing tunnels, in many cases without structural changes to the actual tunnel. It is only necessary to set the axial fan and its air duct leading the air jet in front of and over the tunnel entrance, so that the same remains completely free and unobstructed for traffic. With this arrangement, the cross-section of the air duct expediently changes from the circular cross-section on the fan to an approximately equal-area cross-section on the tunnel portal, which represents an appropriately shaped section or section of the tunnel cross-section.
In road tunnels and single-track railway tunnels, the upper part of the tunnel cross-section is particularly suitable for this, in double-track rail tunnels a cross-section located at the top in the middle of the tunnel, which leaves space for the two passage profiles and any power lines above the track centers. In this way, it can also be achieved that the air is guided with practically no deflections and that its impulse is fully effective on the air in the tunnel.
The invention is described below with reference to schematic drawings for a few preferred exemplary embodiments, but without the invention being restricted to these possible applications, since an analogous arrangement also applies to e.g. Tunnel or shaft guides is readily available.
Fig. 1 shows the basic principle of the invention as a broken longitudinal section through a tunnel for a first embodiment.
Fig. 2 shows a number of the ventilation systems shown in Fig. 1 one behind the other for very long tunnels.
Fig. 3 explains in the type of representation of Fig. 1 the possibility of preventing or reducing a direct backflow in the tunnel guide between the air outlet point and the air inlet point on the fan.
Fig. 4 shows a ventilation system according to Fig. 1, but with a curved tunnel. Fig.5a and 5b show in a longitudinal section seen from the side the arrangement of the fan for reversing the direction of flow.
Fig. 6 explains how the walls of the fan guide - if necessary - can be designed to be removable, pivotable or displaceable.
Fig. 7 shows a section of the air duct to explain the possibility of eliminating or reducing the harmful influence of a wind against the blowout mouth of the tunnel duct for traffic tunnels.
Fig. 8a to 8d explain a further Ausführungsbei game of the invention, in which the ventilation system is retrofitted in front of the portal of a tunnel.
Fig. 9a and 9b show a fan arranged outside a tunnel in a view and in plan. In addition to the tunnel 1, which is actually used for traffic, an air duct 2, which is as little curved as possible, is arranged in the bypass according to Fig. 1, in which the axial fan 3, e.g. bengebläses in the form of a screw together with drive motor 4 is installed. The blower 3 sucks the air from the left at 5 out of the tunnel guide and pushes it in again at the right at 6 in the same direction into the tunnel guide.
In this way, avoiding all Umlenkun conditions between points 5 and 6, a dynamic dynamic pressure difference from which the entire air mass located in the tunnel guidance receives an impulse in the direction of the arrows to the right and accordingly sets in motion in this direction. It is essential here that the air jet generated in the air duct 2 already represents a noticeable percentage of the cross section of the tunnel guide 1 in terms of size. Due to its natural tendency to expand, this (<free jet very soon lays itself fully against the walls of the tunnel and, to a certain extent, pushes itself on like a plug of air.
This is in contrast to the known ventilation systems. whose locally restricted air jets lose their energy very soon due to turbulence with the neighboring stationary air masses.
According to Fig. 2, the entire ventilation system consists of several individual systems 7 distributed along the tunnel, in order to record the air content of the tunnel several times with relatively small pressures.
In order to prevent or at least reduce a direct backflow in the tunnel guide 1 between the air outlet point 6 and the air inlet point 5 on the fan 3, according to Fig. 3 between the named points 5 and 6 while maintaining the free tunnel cross-section on the wall of the tunnel guide 1 in the form of ribs 8 or other suitable means attached to flow obstacles that counteract such un indirect air backflow. Since the total air flow at this point essentially does not run through the tunnel but through the Füh tion 2 of the fan 3, there is no significant disadvantage for the overall effect.
The drawn curvature of the ribs 8 or the like. It is achieved that the flow resistance in the two different directions is different.
In the case of a curved tunnel guide 1, as shown in FIG. 4, a structurally particularly favorable design results if, as shown, the fan guide 2 is designed as a shortcut path inside the curve.
In the arrangement of the fan for reversing the flow direction explained in Figs. 5a and 5b, this fan 3 is arranged together with its drive motor 4 on a rotating carriage 9 so that the whole thing can be swiveled by 180 and thus the blowing direction can be directed in the opposite direction ( see Fig.5b). Since the inlet and outlet points of the fan guide are identical or similar, the fan 3 works in both directions with equally good efficiency.
If at this point the wall of the fan guide stands in the way of pivoting the fan 3, 4, 9, according to the invention the corresponding parts of this wall are designed to be removable, pivotable or displaceable (Fig. 6). As mentioned, the fan 3 with the drive motor 4 is mounted on the rotary mount 9. The pivoting is made possible by the fact that obstructing parts of the duct wall 10 can be folded out, for example, so that the required space is free for parts 3 and 4.
In order to cancel or reduce the harmful influence of a wind blowing against the blown mouth of the tunnel for traffic tunnels, a guide surface 12 is arranged in front of the mouth 11 in the form of an inverted funnel, while maintaining the free passage through the tunnel. This funnel 12 forces the natural wind indicated by arrows to spread out in front of the tunnel mouth 11. This creates a suction effect between the funnel 12 and the mountain 13 outside the tunnel mouth, which in turn tries to draw air out of the tunnel 1 (see arrow 14).
In this way, the natural dynamic pressure of the wind is converted into its opposite or at least reduced to such an extent that it is even possible to avoid the need to reverse the blowing direction of the blower or blowers.
In the embodiment of the invention explained in Fig. 8a to 8d, in which the ventilation system has been retrofitted, the blower 3 and its outflow channel 15 made of sheet metal or concrete or the like are located in front of the tunnel portal 11 so high above the roadway, that vehicle traffic is not obstructed. The channel 15 itself gradually changes its cross-section from the circular shape on the fan 3 to an almost identical, flattened cross-section on the tunnel portal 11, as shown hatched in Figs. 8c and 8d and denoted by 16 and 17, respectively.
The fact that the channel 15 can also be given a diffuser effect through a gradual widening of the cross section is easily within the scope of the invention. It is essential, on the one hand, that here too a relatively large amount of air is guided with practically no deflections and harmful changes in cross section. However, it is still essential that the (already relatively slow) air jet enters over the vehicles and therefore does not impair their driving stability, which is particularly important in the case of vehicles without rails.
The special design of the channel end cross-section according to Fig. 8d takes into account the need for free space for any existing or required power supply wires 18.
A further embodiment is shown in FIGS. 9a and 9b, in which a fan 3 with drive motor 4 is arranged on a frame 20 outside of a railway tunnel 1. The distance of the fan 3 from the tunnel entrance can e.g. Be 30 meters, and the fan diameter can e.g. 3.8 meters for a tunnel with two tracks 21. As can be seen from the floor plan Fig. 9b, the fan 3 is located next to the rails 21 of the tunnel 1 about two thirds of the tunnel height.
This fan is directed in such a way that the air flow generated penetrates the tunnel space and sets the entire air mass in the tunnel space in motion.
At each end of the tunnel, a fan arranged as shown in FIGS. 9a and 9b can be provided outside the tunnel. so that one or the other fan can be switched on depending on the prevailing wind direction.