CN105292135B - 真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统 - Google Patents
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Abstract
真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空设置，包括管道及设置在管道内的车辆，车辆前端设置活塞，活塞通过连杆固定连接在车辆的前端，活塞形状与管道内部轮廓相匹配，在管道壁上每隔一定间距设置开口并加装单向阀门，单向阀门只能向管道外部打开，通过车辆前端连接活塞直接把气体排出在管道外部，从而有效降低运行成本，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明属于真空管道交通技术领域，具体涉及真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统。
背景技术
真空管道交通是一种尚未实施的新型交通系统，由管道、磁悬浮轨道、直线电机驱动系统、车站和车辆等子系统组成。运营时，把管道中气体排出，形成一定真空环境，让磁悬浮车辆在直线电机驱动下行驶。由于消除了空气阻力和机械摩擦阻力，车辆可以在其中超高速行驶。
常规的排气抽真空方法是，利用真空泵，通过管路、阀门等外部设备对腔体抽气以形成真空。据此，对于真空管道交通，可以在管道沿线建设真空泵站，通过连接管、阀门等把真空泵与真空管道连接起来，在运行时启动真空泵，对真空管道实施排气与抽真空。这种方法的优点是技术较成熟，排气设备主体在管道外部，操作容易，检查维修方便；缺点是需要建设大量的真空泵站，设备成本较高，排气效率不高。
专利申请“真空管道高速交通运行抽气系统”(CN101643071,2009.8.24)给出了另一种排气形成真空的方法，即在车辆前端设置捕集气体的喇叭口,捕集到的气体经压缩机压缩后储存起来,在车辆结束运行离开管道真空环境或在车站的专门区域把收集的气体排出真空环境。其优点是，可以避免设置真空泵，减少设备成本投入，或者降低对真空泵的规格要求，有利于降低排气抽真空成本，提高形成真空的效率；其弊端是，车辆上要安装空气压缩机，需要携带储气瓶，要将收集到的空气存入高压存储罐，再带出真空环境，这会增加运行成本。
真空管道交通的最大优点与特征是，通过排除管道内的空气，达到减少空气阻力的目的。也就是说，在空气未被排出之前，车辆在其中运行会遇到很大的空气阻力，当速度较高时，车辆前方空气被挤压，形成高压气障区，而车辆后部会形成负压区，最终对车辆形成强大的运行阻力。这其实是一种活塞效应。虽然可以通过真空泵抽真空来降低管道内气压，减小空气阻力，但真空设备成本较高，抽真空过程能耗也很大。如果将车辆运行的活塞效应加以利用，即不等待由真空泵把空气排除后再行驶，也不像专利CN101643071那样把气体收集起来、压缩并带出，而是利用活塞效应，把管道中的气体直接排出，则可降低形成真空的成本，提高经济效益。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统，直接把气体排出在管道外部，从而有效降低运行成本，提高经济效益。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统，包括管道3及设置在管道3内的车辆5，车辆5前端设置活塞2，活塞2通过连杆4固定连接在车辆5的前端，活塞2形状与管道3内部轮廓相匹配，在管道3壁上每隔一定间距设置开口并加装单向阀门1，单向阀门1只能向管道3外部打开。
所述的活塞2和管道3有紧配合式和间隙式两种方式，若管道3内部轮廓规则，纵向为连续光滑壁面，则采用紧配合式方式，活塞2外缘与管道3内壁紧密贴合；
若管道3内部轮廓不规则，纵向非连续光滑表面，则采用间隙式方式，活塞2外缘与管道3内壁不接触，在保证运行过程中活塞2不触碰任何管道3内设施设备及保留一定安全余量的前提下，应该使间隙尽可能小。
所述的单向阀门1有全开式和侧开式两种形式。
所述的单向阀门1布置在管道3顶部或侧部。
所述的单向阀门1亦作为紧急情况下向管道3内充气的入口，当需要给管道3内充气时，通过强制打开单向阀门1，让外部气体流入管道3内。
本发明的有益效果为：通过车辆5前端连接活塞2直接把气体排出在管道3外部，从而有效降低运行成本，提高经济效益。
附图说明
图1为活塞2与管道3紧配合式，单向阀门1在管道3顶部时的横断面图，单向阀门1为全开式。
图2为活塞2与管道3紧配合式，单向阀门1在管道3顶部时的纵剖面图，活塞2前方单向阀门1为开启状态，活塞2后方单向阀门1为关闭状态。
图3为活塞2与管道3紧配合式，单向阀门1在管道3两侧时的横断面图，单向阀门1为侧开式。
图4为活塞2与管道3紧配合式，单向阀门1在管道3两侧时的纵剖面图，活塞2前方单向阀门1为开启状态，活塞2后方单向阀门1为关闭状态。
图5为管道3内设置有轨道等设施，活塞2与管道3间存在间隙，单向阀门1在管道3两侧时的横断面图。
图6为管道3内设置有磁悬浮轨道6，活塞2与管道3间存在间隙，单向阀门1在管道3两侧时的纵剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
参照图1、图2、图3、图4、图5和图6，真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统，包括管道3及设置在管道3内的车辆5，车辆5前端设置活塞2，活塞2通过连杆4固定连接在车辆5的前端，活塞2形状与管道3内部轮廓相匹配，在管道3壁上每隔一定间距设置开口并加装单向阀门1，单向阀门1只能向管道3外部打开，正常运行时，气体只能流出，不能流入。
所述的活塞2和管道3有紧配合式和间隙式两种方式，若管道3内部轮廓规则，纵向为连续光滑壁面，则采用紧配合式方式，活塞2外缘与管道3内壁紧密贴合，没有空隙，以减少气体向活塞2及车辆5后部泄漏，没有空隙，紧配合式如图1、图2、图3、图4所示；
若管道3内部轮廓不规则，并安装有磁悬浮轨道6，纵向非连续光滑表面，则采用间隙式方式，活塞2外缘与管道3内壁不接触，不侵入管道3内部轮廓限界，在运行过程中活塞2不会触碰管道3内壁及任何固定在管道3内的设施设备，在保证运行过程中活塞2不触碰任何管道3内设施设备及保留一定安全余量的前提下，应该使间隙尽可能小，以提高排气效率，间隙式如图5、图6所示。
所述的单向阀门1有全开式和侧开式两种形式，全开式如图1、图2所示，侧开式如图3、图4、图5、图6所示，单向阀门1遇到高压气流时会被顶开，活塞2前方被压缩的气体通过单向阀门1流出，当活塞2经过后，由于活塞2后方的气压低于管道3外部气压，单向阀门1随即关闭。
所述的单向阀门1布置在管道3顶部或侧部。
本发明的工作原理为：
通常情况下，设置在管道3壁上的单向阀门1处于关闭状态，当安装有活塞2的车辆5高速行驶时，挤压前方气体并形成高压气流区，活塞2前方的高压气流顶开单向阀门1，气流通过阀门从设置在管道3壁上的开口流出，车辆5后面的管道3内部则成为负压区，该区域管道3内部气压低于管道3外部气压，单向阀门1关闭，外部气体无法进入。
在经过一次这种活塞效应排气后，管道3内的气体被排出一部分，如果尚未达到额定的真空度，那么可作第二次运行排气，第二次运行排气时车速要高于第一次排气过程，才能使活塞前方气体被压缩到明显大于管道外的大气压值，使管道3内部的气体再次排出，气压进一步降低，即真空度进一步提高，如果在第二次运行排气后管道内真空度还达不到额定真空度，那么继续提高车速进行第三次这种运行车辆活塞效应排气抽真空过程，如此继续下去，车速一次比一次提高，管道3内的真空度也一次比一次提高，直至达到额定真空度为止。
在经过一定时间运行，由于种种原因管道3内气压升高，真空度低于额定真空度时，可再运行上述的前端带有活塞2的车辆5，把管道3内气体排出，直至达到额定真空度为止。
Claims (4)
1.真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统，包括管道(3)及设置在管道(3)内的车辆(5)，其特征在于：车辆(5)前端设置活塞(2)，活塞(2)通过连杆(4)固定连接在车辆(5)的前端，活塞(2)形状与管道(3)内部轮廓相匹配，在管道(3)壁上每隔一定间距设置开口并加装单向阀门(1)，单向阀门(1)只能向管道(3)外部打开；
所述的活塞(2)和管道(3)有紧配合式和间隙式两种方式，若管道(3)内部轮廓规则，纵向为连续光滑壁面，则采用紧配合式方式，活塞(2)外缘与管道(3)内壁紧密贴合；
若管道(3)内部轮廓不规则，纵向非连续光滑表面，则采用间隙式方式，活塞(2)外缘与管道(3)内壁不接触，在保证运行过程中活塞(2)不触碰任何管道(3)内设施设备及保留一定安全余量的前提下，应该使间隙尽可能小。
2.根据权利要求1所述的真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统，其特征在于：所述的单向阀门(1)有全开式和侧开式两种形式。
3.根据权利要求1所述的真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统，其特征在于：所述的单向阀门(1)布置在管道(3)顶部或侧部。
4.根据权利要求1所述的真空管道交通车辆运行活塞效应排气抽真空系统，其特征在于：所述的单向阀门(1)亦作为紧急情况下向管道(3)内充气的入口，当需要给管道(3)内充气时，通过强制打开单向阀门(1)，让外部气体流入管道(3)内。
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