CN108245807A - 一种窒息式可移动隧道灭火装置 - Google Patents

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Abstract

一种窒息式可移动隧道灭火装置，包括耐高温气囊和可移动桥架，隧道内壁上部设置有顶梁，顶梁上设置有两个端梁，两个端梁平行设置，端梁与顶梁垂直设置，两个端梁之间设置有主梁，可移动桥架包括导轨，端梁设置在导轨上，并能够沿导轨移动，耐高温气囊设置在主梁上。本发明提高了公路隧道运营安全性能，降低了火灾对隧道内滞留人员的安全威胁与对隧道机电、土建设施的破坏。本发明采用充气式气囊装置对火源两端隧道断面进行密封，隔绝火灾产生的高温气体和大量烟雾，可对火灾蔓延和有毒气体扩散进行有效控制。

Description

一种窒息式可移动隧道灭火装置
技术领域
本发明涉及隧道消防设施领域，尤其涉及一种窒息式可移动隧道灭火装置。
背景技术
随着我国经济发展水平的不断提高，大量山区公路、铁路等交通基础设施得到大力发展，使得隧道建设数量与日俱增的同时，也带来了严峻的交通火灾事故。而隧道内事故统计分析表明，无论是一般公路还是高速公路，直接或间接关于火灾的事故占有极大比例，且重、特大事故占极高比例。因此，如何体现“以人为本、安全至上”的指导思想，采取行之有效的措施在公路运营期减少、甚至避免类似的交通火灾事故是公路交通建设、管理、设计研究部门现阶段最为关注和迫切解决的问题。
由于隧道内空间狭长，窄小的特点，隧道火灾的发生导致隧道内温度骤高，由于隧道内风速较大，可燃物产生携带有毒气体的大量烟雾将从起火处迅速向四周扩散，不仅严重危害隧道内人员的生命安全，使救援难以及时到达，也对隧道主体及其附属设施造成严重破坏，造成极大的经济损失。
现有隧道消防措施主要是采用消防部门直接介入的方式，但往往不能在火灾发生的第一时间到达现场，在火势较大的情况下，救援人员难以进入；采用隧道全长布置水喷淋的方式，过于依赖不断补充的消防用水，当水资源短缺时会对灭火造成致命的阻碍，尤其在西北部干旱山区地带，消防用水十分紧缺；设置喷淋装置的实用性不强，难以保证质量且经济负担严重，所以有必要提出一个统筹实际、可靠、经济、高效的隧道灭火装置。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种窒息式可移动隧道灭火装置。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种窒息式可移动隧道灭火装置，包括耐高温气囊和可移动桥架，隧道内壁上部设置有顶梁，顶梁上设置有两个端梁，两个端梁平行设置，端梁与顶梁垂直设置，两个端梁之间设置有主梁，可移动桥架包括导轨，端梁设置在导轨上，并能够沿导轨移动，耐高温气囊设置在主梁上。
本发明进一步的改进在于，主梁与端梁采用螺栓连接。
本发明进一步的改进在于，导轨和主梁均为工字型钢。
本发明进一步的改进在于，端梁的中部设置有凹型卡槽，通过端梁的凹型卡槽与导轨的工字型钢的下翼板的卡接，实现端梁与导轨的连接。
本发明进一步的改进在于，端梁一侧设置有步进电机、红外监控装置以及鼓风装置；端梁的每侧设置有两个滑轮，分别为第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮以及第四滑轮，其中，第一滑轮与第三滑轮设置在端梁一侧，第二滑轮和第四滑轮设置在端梁另一侧，第一滑轮与第二滑轮通过轴相连，第三滑轮与第四滑轮通过轴相连，步进电机的输出轴与第一滑轮相连，第一滑轮转动时，带动第二滑轮转动，从而带动端梁移动，端梁移动带动第三滑轮和第四滑轮转动。
本发明进一步的改进在于，顶梁中部设置有空气压力传感器，根据压力传感器采集的耐高温气囊内部的压力阈值控制鼓风装置是否运行，当设置压力阈值为1～1.5MPa，则当压力大于1.5MPa，鼓风装置停止工作；当压力小于1MPa，鼓风装置开始工作。
本发明进一步的改进在于，耐高温气囊包括能够充气的防火布，防火布内设置有能够折叠的可伸缩支撑构架。
本发明进一步的改进在于，可伸缩支撑构架包括若干铰接的高强钢条，高强钢条采用40cr型薄板钢，厚度为2mm。
本发明进一步的改进在于，防火布上设置有自动式流量控制阀；自动式流量控制阀的安装高度为距离隧道地面2～2.5m的位置。
本发明进一步的改进在于，可伸缩支撑构架上端设置在主梁上，可伸缩支撑构架底部设置有底梁，当没有发生火灾时，底梁固定在主梁上，可伸缩支撑构架呈折叠状态，当发生火灾时，可移动桥架移动至火场指定位置，底梁连带可伸缩支撑构架落下，可伸缩支撑构架呈展开状态，鼓风装置开始向耐高温气囊内鼓风。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过在导轨上设置能够沿导轨移动的端梁，当发生火灾时，端梁移动从而带动主梁移动到相应的位置，并通过耐高温气囊展开，并充气能够将隧道内的烟气进行密封，克服了现有隧道灭火设施无法自动灭火且救灾人员难以进入火灾现场的问题，降低了火灾应急处理的时间与消防人员的工作危险性。本发明提高了公路隧道运营安全性能，降低了火灾对隧道内滞留人员的安全威胁与对隧道机电、土建设施的破坏。本发明采用充气式气囊装置对火源两端隧道断面进行密封，隔绝火灾产生的高温气体和大量烟雾，可对火灾蔓延和有毒气体扩散进行有效控制。本发明所涉取材均为常见材料，施工方便，结构简单，极大地减少了材料费用与工程设备费用，且气囊装置进行灭火时只需要充入空气，避免了单纯对于消防用水的依赖性。本发明综合利用率较高，能够适应不同的隧道断面形式。
进一步的，采用内部可伸缩骨架外包充气式气囊，当耐高温气囊完全展开后，可对火势进行有效控制，阻止有害气体沿隧道轴向进一步扩散。载氮车经自动式流量控制阀将液氮注入火场，通过液氮的降温效果及稀释氧气效果进一步增加系统的窒息效果，通过液氮的降温效果最大可能降低火灾对隧道结构的破坏，降低灾后维修成本。
进一步的，导轨和主梁采用隧道施工中常用的工字型钢，最大程度的做到就地取材。
进一步的，可伸缩支撑构架与主梁以螺栓形式连接，以增加装置的整体刚度，避免耐高温气囊径向展开时整体受力不均造成气囊实体的倾斜。
进一步的，耐高温气囊采用柔性耐高温材料，具体为高性能防火布，一方面增强其整体耐高温性，使得充气气囊在火场中有效作用时间增长，另一方面，高性能防火布的良好延展性可以充分发挥耐高温气囊的封堵作用，使得耐高温气囊与隧道内壁更紧密的密贴，耐高温气囊进行充气窒息灭火时，依托以光滑圆弧形式连接的隧道内壁进行径向展开，由此可以最大程度的使充气气囊与隧道内壁密贴，充分发挥耐高温气囊的密闭窒息效果。
附图说明
图1为本发明的实施流程图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的可移动桥架轴测图；
图4为本发明的耐高温气囊正视图；
图5为本发明的耐高温气囊侧视图；
图6为图2中A处放大图；
图7为图3中B处放大图。
图中，1-隧道内壁，2-风机，3-红外监控装置，4-自动式流量控制阀，5-空气压力传感器，6-可伸缩支撑构架，7-导轨，8-可移动桥架，9-耐高温气囊，10-步进电机，11-鼓风装置，12-顶梁，13-端梁，14-主梁，15-底梁，16-左拱腰气囊模块，17-右拱腰气囊模块，18-拱部气囊模块，19-下部气囊模块，20-传动轴，21-滑轮，22-被动轮，23-主动轮，24-钢板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2至图7，一种窒息式可移动隧道灭火装置，包括耐高温气囊9、空气压力传感器5、可伸缩支撑构架6和可移动桥架8，隧道内壁1为典型高速公路隧道二车道断面形式，隧道内壁1上部设置有顶梁12，顶梁12上设置有两个端梁13，两个端梁13平行设置，其中一个位于顶梁12的一端，另一个位于顶梁12的另一端，端梁13与顶梁12垂直设置，两个端梁13之间设置有主梁14，可移动桥架8包括导轨7，端梁13设置在导轨7上，并能够沿导轨7移动，耐高温气囊9设置在主梁14上。
参见图3与图7，可移动桥架8主要由步进电机10、导轨7、红外监控装置3、鼓风装置11及其控制系统组成。导轨7和主梁14采用隧道施工中常用的工字型钢(工20a型钢)，最大程度的做到就地取材。主梁14与端梁13之间采用螺栓方式进行连接，可根据现场的实际情况在主梁14工字钢两侧以每侧两孔的方式，将主梁14工字钢肋部打穿，并延伸至端梁13一定深度，然后采用螺栓进行连接，根据主梁14工字型钢的型号，螺栓的尺寸可拟定为螺丝。端梁13设置在导轨7上，端梁13和导轨7的连接方式为契合式连接，具体的，端梁13的中部设置有凹型卡槽，导轨7呈工字型，并且材质为工字型钢，通过端梁13的凹型卡槽与导轨7的工字型钢的下翼板的卡接，实现两部分的连接。
端梁13一侧设置有步进电机10、红外监控装置3以及鼓风装置11；端梁13的每侧设置有两个滑轮21，分别为第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮以及第四滑轮，其中，第一滑轮与第三滑轮设置在端梁13一侧，第二滑轮和第四滑轮设置在端梁13另一侧，第一滑轮与第二滑轮通过轴相连，第三滑轮与第四滑轮通过轴相连，步进电机10的传动轴20与第一滑轮相连，第一滑轮转动时，带动第二滑轮转动，从而带动端梁13移动，端梁13移动带动第三滑轮和第四滑轮转动。与步进电机10的输出轴相连的第一滑轮为主动轮23，其他3个滑轮为从动轮22。
参见图4，耐高温气囊9包括能够充气的防火布，防火布内设置有能够折叠的可伸缩支撑构架6。防火布包括相连在一起的拱部气囊模块18、下部气囊模块19、左拱腰气囊模块16与右拱腰气囊模块17四个部分组成，四个部分内部相连通为一个整体，拱部气囊模块18两侧下部为凸型，左拱腰气囊模块16的左侧，以及右拱腰气囊模块17的右侧下部均设置为与拱部气囊模块18类似的凸型，以使充气过程中耐高温气囊9与导轨7密贴，所述拱部气囊模块18、下部气囊模块19、左拱腰气囊模块16与右拱腰气囊模块17四个气囊模块与隧道内壁接触的部位均设置为与隧道曲率相同，并略大于隧道内轮廓的弧形，以最大可能实现对隧道断面的全面有效封堵，达到最佳的窒息灭火效果。耐高温气囊9的下部气囊模块19上设置有自动式流量控制阀4，并且自动式流量控制阀4的安装高度为距离隧道地面2～2.5m的位置，具体可根据注氮装置实际操作而定。
可伸缩支撑构架6采用高强钢条铰接的方式连接，高强钢条采用40cr型薄板钢，厚度为2mm，平面尺寸60cm×2cm。铰接方法采用打孔后铆接的形式。故在折叠状态，可最大程度的减小自身体积，减少对隧道运营通风的影响。
可伸缩支撑构架6与主梁14以螺栓形式连接，以增加装置的整体刚度，避免耐高温气囊9径向展开时整体受力不均造成气囊实体的倾斜；可伸缩支撑构架6上端设置在主梁14上，可伸缩支撑构架6底部设置有底梁15，当没有发生火灾时，底梁15固定在主梁14上，可伸缩支撑构架6呈折叠状态，当发生火灾时，可移动桥架8移动至火场指定位置，底梁15连带可伸缩支撑构架6落下，可伸缩支撑构架6呈展开状态，鼓风装置11开始向耐高温气囊9内鼓风。
鼓风装置11的鼓风口与耐高温气囊9相连通，采用耐高温薄板对鼓风装置11及其控制系统和步进电机10进行覆盖保护，参见图6，对于主梁14、端梁13及导轨7，均采用全面涂抹密度较小，热导率低，耐火极限在2h以上的厚型钢结构防火涂料。
空气压力传感器5安装在顶梁12中部，以设计的压力阈值控制鼓风装置11的运行，确保耐高温气囊9内的气体压力恒定在一定范围，充分发挥气囊9的密闭效果。例如，设置压力阈值为1～1.5MPa，则当压力大于1.5MPa，鼓风装置11停止工作；当压力小于1MPa，鼓风装置11开始工作。
参见图5，当耐高温气囊9完全展开后，可对火势进行有效控制，阻止有害气体沿隧道轴向进一步扩散。载氮车经自动式流量控制阀4将液氮注入火场，通过液氮的降温效果及稀释氧气效果进一步增加系统的窒息效果，通过液氮的降温效果最大可能降低火灾对隧道结构的破坏，降低灾后维修成本。所述本灭火装置的动力装置电缆线、传感器连接线与附属接线均采用防火耐高温材料外包。
可移动桥架8通过竖向钢板24与隧道二次混凝土衬砌中预留钢板焊接，将其悬置于隧道内轮廓断面的适当高度位置。
耐高温气囊9采用柔性耐高温材料，具体为高性能防火布，一方面增强其整体耐高温性，使得充气气囊在火场中有效作用时间增长，另一方面，高性能防火布的良好延展性可以充分发挥耐高温气囊9的封堵作用，使得耐高温气囊9与隧道内壁更紧密的密贴，耐高温气囊9进行充气窒息灭火时，依托以光滑圆弧形式连接的隧道内壁进行径向展开，由此可以最大程度的使充气气囊9与隧道内壁密贴，充分发挥耐高温气囊9的密闭窒息效果。
可伸缩支撑构架6、耐高温气囊9以及自动式流量控制阀4共同构成系统的主要封堵结构。
隧道内上部布置有风机2，所述隧道灭火装置的安装位置可根据隧道断面形式及隧道内风机2的布置高度灵活确定，并确定其在风机2下缘一定安全高度范围内，结合隧道断面曲率进行附属装置的布设。
当没有发生火灾时，可伸缩支撑构架6设置在底梁15上，底梁15固定在顶梁12上；当发生火灾时，可移动桥架8通过步进电机10移动至火场指定位置，隧道内闭路监控系统确认隧道内疏散完成后，解除底梁15和顶梁12之间的连接，底梁15连带可伸缩支撑构架6落下，带动耐高温气囊9初步展开，此时对鼓风装置11发出指令，鼓风装置11开始工作，耐高温气囊9进一步展开。
参见图1，本发明的具体工作过程为：首先，发生火灾时，触发火灾自动报警系统，通过隧道监管中心的火灾报警监控系统确定火灾位置与现场情况，控制步进电机10将可移动桥架8移动至事故地点附近；然后通过闭路监控系统确定封堵区域内人员疏散的完成情况，然后启动鼓风装置11，对耐高温气囊9内进行充气；耐高温气囊9逐渐展开，可伸缩构架6在重力作用下随着气囊的展开而逐渐开展。在充气过程中，安装在顶梁12中部的空气压力传感器5将以设计压力阈值以控制鼓风装置11的运行；载氮车最后通过自动式流量控制阀4将液氮注入火场，通过液氮的降温效果及稀释氧气进一步增强其窒息效果，通过安装在端梁13一侧的红外监控装置3对火情的控制情况进行观察，确认火灾处理情况。
本发明中耐高温气囊9为2个，当隧道内发生火灾时，通过可移动桥架将耐高温气囊移动到相应的位置，采用充气式气囊装置对火源两端隧道断面进行密封，隔绝火灾产生的高温气体和大量烟雾，可对火灾蔓延和有毒气体扩散进行有效控制。
以上内容是结合具体实施例对本发明方法所作的进一步详细说明，不能认定本发明方法的具体实施只限于此。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，包括可移动桥架(8)和能够折叠的耐高温气囊(9)，隧道内壁(1)上部设置有顶梁(12)，顶梁(12)上设置有两个端梁(13)，两个端梁(13)平行设置，端梁(13)与顶梁(12)垂直设置，两个端梁(13)之间设置有主梁(14)，可移动桥架(8)包括导轨(7)，端梁(13)设置在导轨(7)上，并能够沿导轨(7)移动，耐高温气囊(9)设置在主梁(14)上。
2.根据权利要求1所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，主梁(14)与端梁(13)采用螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，导轨(7)和主梁(14)均为工字型钢。
4.根据权利要求3所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，端梁(13)的中部设置有凹型卡槽，通过端梁(13)的凹型卡槽与导轨(7)的工字型钢的下翼板的卡接，实现端梁(13)与导轨(7)的连接。
5.根据权利要求1所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，端梁(13)一侧设置有步进电机(10)、红外监控装置(3)以及鼓风装置(11)；端梁(13)的每侧设置有两个滑轮(21)，分别为第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮以及第四滑轮，其中，第一滑轮与第三滑轮设置在端梁(13)一侧，第二滑轮和第四滑轮设置在端梁(13)另一侧，第一滑轮与第二滑轮通过轴相连，第三滑轮与第四滑轮通过轴相连，步进电机(10)的输出轴与第一滑轮相连，第一滑轮转动时，带动第二滑轮转动，从而带动端梁(13)移动，端梁(13)移动带动第三滑轮和第四滑轮转动。
6.根据权利要求5所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，顶梁(12)中部设置有空气压力传感器(5)，根据压力传感器(5)采集的耐高温气囊(9)内部的压力阈值控制鼓风装置(11)是否运行，当设置压力阈值为1～1.5MPa，则当压力大于1.5MPa，鼓风装置(11)停止工作；当压力小于1MPa，鼓风装置(11)开始工作。
7.根据权利要求1所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，耐高温气囊(9)包括能够充气的防火布，防火布内设置有能够折叠的可伸缩支撑构架(6)。
8.根据权利要求7所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，可伸缩支撑构架(6)包括若干铰接的高强钢条，高强钢条采用40cr型薄板钢，厚度为2mm。
9.根据权利要求7所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，防火布上设置有自动式流量控制阀(4)；自动式流量控制阀(4)的安装高度为距离隧道地面2～2.5m的位置。
10.根据权利要求7所述的一种窒息式可移动隧道灭火装置，其特征在于，可伸缩支撑构架(6)上端设置在主梁(14)上，可伸缩支撑构架(6)底部设置有底梁(15)，当没有发生火灾时，底梁(15)固定在主梁(14)上，可伸缩支撑构架(6)呈折叠状态，当发生火灾时，可移动桥架(8)移动至火场指定位置，底梁(15)连带可伸缩支撑构架(6)落下，可伸缩支撑构架(6)呈展开状态，鼓风装置(11)开始向耐高温气囊(9)内鼓风。
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