CN109372516B - 用于辅助隧道竖井排风的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于辅助隧道竖井排风的装置,在竖井底部内壁上间隔设置有一圈散热片，竖井自上而下依次间隔设置有上层风机上固定板、下层风机上固定板、上层风机下固定板、下层风机下固定板，上层风机上固定板和上层风机下固定板之间间隔设置有若干风机单元，下层风机上固定板和下层风机下固定板之间间隔设置有若干风机单元，竖井一侧上部设置有安装架，安装架上设置有太阳能电池板和测风速仪，太阳能电池板和测风速仪与设置在机房内的处理器电连接，处理器通过安装在线路管子中的电线与散热片电连接；本发明不仅可以在竖井安装，斜井也可采用，同时也适用于公路隧道、铁路隧道、城市隧道等。

Description

用于辅助隧道竖井排风的装置
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及到一用于辅助隧道竖井排风的装置。
背景技术
随着技术的发展，隧道的通风方式多种多样，包括有自然通风和多种机械辅助通风。隧道自然通风，就是利用隧道内自然风流实现隧道内空气与地表大气交换，以达到隧道通风目的的一种通风方式。隧道自然通风无需建设专门的通风设施，因而隧道建设和运营管理简单、费用低，在有条件时应优先采用。机械通风，顾名思义，就是利用通风机等机械进行隧道通风，降低污染物浓度。
目前隧道趋势于长大化，自然通风已经远远不能满足卫生安全的要求，使得包括全射流纵向通风、竖井分段式纵向通风以及混合通风等等一系列的机械通风普遍应用。但是在当今这个发展能源节约的社会中，机械通风的运营费用高，耗电量巨大，往往成为公路隧道发展的阻碍。
为解决这个矛盾，催生了好多新型节能通风方式，包括双洞互补式通风，竖井无动力通风等。尤其是对于长大公路隧道，其通风设计时往往会考虑自然风的利用，将普遍作为阻力的自然风变为动力，减少通风系统规模，降低费用。但由于隧道所处环境各异，气候状态难以预计，使得自然风难以控制。因此合理的计算并利用竖井自然风，将会直接影响隧道内的风量分配及风机配置，对于隧道运营时的节能有明显的效果。
本发明基于隧道竖井的升压力，通过无动力的组合装置体系能够合理有效的利用竖井所处四面八方的自然风，提高自然风的利用率，降低能耗；同时在局部风速很小的情况下，通过太阳能发电加热来提高竖井升压力，提高排风效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种设计合理、结构简单、提高隧道竖井的升压力、减少机械通风的能耗、降低运营的费用、提高排风效率的用于辅助隧道竖井排风的装置。
解决上述技术问题采用的技术方案是：在竖井底部内壁上间隔设置有一圈散热片，竖井自上而下依次间隔设置有上层风机上固定板、下层风机上固定板、上层风机下固定板、下层风机下固定板，上层风机上固定板和上层风机下固定板之间间隔设置有若干风机单元，下层风机上固定板和下层风机下固定板之间隔设置有若干风机单元，竖井一侧上部设置有安装架，安装架上设置有太阳能电池板和测风速仪，太阳能电池板和测风速仪与设置在机房内的处理器电连接，处理器通过安装在线路管子中的电线与散热片电连接。
本发明的风机单元为：风机圆筒上部设置有无动力风机，风机圆筒上无动力风机下部设置有固定层连接片。
本发明的无动力风机为：风机圆筒外侧壁上设置有叶片连接板，叶片连接板上间隔均布设置有风机外围叶片，风机圆筒内侧壁上水平交叉设置有两根风机水平连接杆，两根风机水平连接杆连接点上部垂直设置有中心轴，中心轴上设置有内部叶片。
本发明的中心轴上360°相位上均布设置有3～6个内部叶片。
本发明的内部叶片为椭圆形结构。
本发明的风机外围叶片为半圆形结构，风机外围叶片与风机圆筒切线方向的夹角a为30°～45°。
本发明的上层风机上固定板和上层风机下固定板之间360°相位上间隔均布设置有4～6组风机单元，上层风机上固定板和上层风机下固定板之间设置的风机单元在竖井半径方向上呈2组或3组布设；下层风机上固定板和下层风机下固定板之间360°相位上间隔均布设置有4～6组风机单元，下层风机上固定板和下层风机下固定板之间设置的风机单元在竖井半径方向上呈2组或3组布设；上层风机上固定板和上层风机下固定板之间设置的风机单元与下层风机上固定板和下层风机下固定板之间设置的风机单元交错排列。
本发明相比于现有技术具有以下优点：
1、本发明可单独设置在无轴流风机的竖井中，单独进行隧道的通风；也可以与有风机房的竖井进行组合，在适当位置增加一个分叉井口安装本装置，当无需开启风机时，可开启分叉进行无动力通风。
2、本发明不仅固定风机上端，还将连接管的底部进行固定，增加了稳定性；为减轻重量，连接管的材质可选塑料；为增加通风效率，连接管内部尽量光滑；因隧道所处环境往往不同，竖井的大小尺寸也不同，风机分层不同等因素，风机连接管长度可适当选取。
3、本发明的加热辅助装置与风机装置相距一定距离，不会相互影响；线路管子可以走竖井外部和竖井内部；散热片安放位置适当地安装在风机固定层下，其数量按规模大小可根据实际情况设置。
4、本发明不仅可以在竖井安装，斜井也可采用，同时也适用于公路隧道、铁路隧道、城市隧道等。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中风机单元2布置示意图。
图3是图1的俯视图。
图4是图1中上层风机单元2布置示意图。
图5是图1中下层风机单元2布置示意图。
图6是散热片10布置示意图。
图7是图2中无动力风机2-2的俯视图。
图8是图2中无动力风机2-2的正视图。
图9是图2中无动力风机2-2的剖视图。
图中：1、竖井；2、风机单元；3、下层风机上固定板；4、上层风机上固定板；5、太阳能电池板；6、测风速仪；7、安装架；8、机房；9、线路管子；10、散热片；11、上层风机下固定板；12、下层风机下固定板；2-1、风机圆筒；2-2、无动力风机；2-3、固定层连接片；2-2-1、风机外围叶片；2-2-2、叶片连接板；2-2-3、风机水平连接杆；2-2-4、内部叶片；2-2-5、中心轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1～9中，本发明用于辅助隧道竖井排风的装置,在竖井1底部内壁上间隔安装有一圈散热片10，竖井1自上而下依次间隔安装有上层风机上固定板4、下层风机上固定板3、上层风机下固定板11、下层风机下固定板12，上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间360°相位上间隔均布安装有5组风机单元2，上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间安装的风机单元2在竖井1半径方向上呈2组布设；下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间360°相位上间隔均布安装有5组风机单元，下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间安装的风机单元在竖井1半径方向上呈2组布设；上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间安装的风机单元2与下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间安装的风机单元2交错排列。
竖井1一侧上部安装有安装架7，安装架7上安装有太阳能电池板5和测风速仪6，测风仪6为市场销售产品，型号可选取RS-FX-n01，太阳能电池板5和测风速仪6与安装在机房8内的处理器电连接，处理器为市场销售产品，型号可选取FX1N-14MR-001。处理器通过安装在线路管子9中的电线与散热片10电连接，太阳能电池板5为散热片10提供动力，处理器控制电能存储以及进行风速识别打开加热开关，控制散热片10发热。
本发明所述的风机单元2由风机圆筒2-1、无动力风机2-2、固定层连接片2-3连接构成，风机圆筒2-1上部安装有无动力风机2-2，风机圆筒2-1上无动力风机下部2-2安装有固定层连接片2-3，固定层连接片2-3与下层风机上固定板3、上层风机上固定板4、上层风机下固定板11、下层风机下固定板12相配合。
本发明的无动力风机2-2由风机外围叶片2-2-1、叶片连接板2-2-2、风机水平连接杆2-2-3、内部叶片2-2-4、中心轴2-2-5连接构成，风机圆筒2-1外侧壁上安装有叶片连接板2-2-1，叶片连接板2-2-1上间隔均布安装有风机外围叶片2-2-1，风机外围叶片2-2-1为半圆形结构，风机外围叶片2-2-1与风机圆筒2-1切线方向的夹角a为36°，风机圆筒2-1内侧壁上水平交叉安装有两根风机水平连接杆2-2-3，两根风机水平连接杆2-2-3连接点上部垂直设置有中心轴2-2-5，中心轴2-2-5上安装有内部叶片2-2-4，所述的内部叶片2-2-4为椭圆形结构，本实施例的中心轴2-2-5上360°相位上均布安装有4个内部叶片2-2-4。
实施例2
在上述实施例1中，本实施例的上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间360°相位上间隔均布安装有4组风机单元2，上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间安装的风机单元2在竖井1半径方向上呈2组布设；下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间360°相位上间隔均布安装有4组风机单元，下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间安装的风机单元在竖井1半径方向上呈2组布设；上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间安装的风机单元2与下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间安装的风机单元2交错排列，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。
实施例3
上述实施例1中，本实施例的上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间360°相位上间隔均布安装有6组风机单元2，上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间安装的风机单元2在竖井1半径方向上呈2组布设；下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间360°相位上间隔均布安装有6组风机单元，下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间安装的风机单元在竖井1半径方向上呈2组布设；上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间安装的风机单元2与下层风机上固定板3和下层风机下固定板12之间安装的风机单元2交错排列，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。
实施例4
在上述实施例1～3中，本实施例的上层风机上固定板4和上层风机下固定板11之间安装的风机单元2在竖井1半径方向上呈3组布设；其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。
实施例5
在上述实施例1～4中，本实施例的中心轴2-2-5上360°相位上均布安装有3个内部叶片2-2-4，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。
实施例6
在上述实施例1～4中，本实施例的中心轴2-2-5上360°相位上均布安装有6个内部叶片2-2-4，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。
实施例7
在上述实施例1～4中，本实施例的风机外围叶片2-2-1与风机圆筒2-1切线方向的夹角a为30°，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。
实施例8
在上述实施例1～4中，本实施例的风机外围叶片2-2-1与风机圆筒2-1切线方向的夹角a为45°，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。
本发明的工作原理如下：
通过竖井1所处位置的自然风推动上下两层风机单元2的风机外围风叶2-2-2转动，从而带动内部风叶2-2-4转动，产生气压差，通过风机圆筒2-1将任何角度的自然风流动转化为竖井内1自下而上的气流，提高隧道竖井1内的升压力，有效减少隧道污染物浓度，当测风速仪6检测到风速达不到利用的要求，会将信号反馈到处理器，利用太阳能电池5转化的电能通过散热片10对竖井1内空气加热，提高升压力，辅助通风，相比于的简单的竖井来说，本装置通风效率高，节能环保，少噪音，是应用于隧道的一种简单又便宜的竖井附加装置。
根据隧道所处环境、竖井的大小尺寸等因素，本装置不固定为上、下两层，可增加或者减少，并且每层风机单元2的数目及布置可按实际情况做适当的调整。
无动力风机2-2尽量选不锈钢作为材料，并涂上漆，防止腐蚀，增加寿命。
无动力风机2-2尺寸不能过大，否则当自然风风力较小时，风机所受阻力过大而不能旋转或者速度较慢，进而不能产生足够向上的气流，影响通风效果；选取的无动力风机2-2尺寸不能过小，否则产生的竖井升压力减小，影响通风效果；本发明无动力风机2-2直径为1m～2m。
考虑雨雪天气，可在竖井口适当的高度搭建彩钢，防止雨雪进入无动力风机和竖井中，影响通风效果。

Claims (5)

1.一种用于辅助隧道竖井排风的装置,其特征在于：在竖井底部内壁上间隔设置有一圈散热片，竖井自上而下依次间隔设置有上层风机上固定板、下层风机上固定板、上层风机下固定板、下层风机下固定板，上层风机上固定板和上层风机下固定板之间间隔设置有若干风机单元，下层风机上固定板和下层风机下固定板之间隔设置有若干风机单元，竖井一侧上部设置有安装架，安装架上设置有太阳能电池板和测风速仪，太阳能电池板和测风速仪与设置在机房内的处理器电连接，处理器通过安装在线路管子中的电线与散热片电连接；
所述的上层风机上固定板和上层风机下固定板之间360°相位上间隔均布设置有4～6组风机单元，上层风机上固定板和上层风机下固定板之间设置的风机单元在竖井半径方向上呈2组或3组布设；下层风机上固定板和下层风机下固定板之间360°相位上间隔均布设置有4～6组风机单元，下层风机上固定板和下层风机下固定板之间设置的风机单元在竖井半径方向上呈2组或3组布设；上层风机上固定板和上层风机下固定板之间设置的风机单元与下层风机上固定板和下层风机下固定板之间设置的风机单元交错排列；
所述的风机单元为：风机圆筒上部设置有无动力风机，风机圆筒上无动力风机下部设置有固定层连接片。
2.根据权利要求1所述的用于辅助隧道竖井排风的装置，其特征在于所述的无动力风机为：风机圆筒外侧壁上设置有叶片连接板，叶片连接板上间隔均布设置有风机外围叶片，风机圆筒内侧壁上水平交叉设置有两根风机水平连接杆，两根风机水平连接杆连接点上部垂直设置有中心轴，中心轴上设置有内部叶片。
3.根据权利要求2所述的用于辅助隧道竖井排风的装置，其特征在于：所述的中心轴上360°相位上均布设置有3～6个内部叶片。
4.根据权利要求3所述的用于辅助隧道竖井排风的装置，其特征在于：所述的内部叶片为椭圆形结构。
5.根据权利要求3所述的用于辅助隧道竖井排风的装置，其特征在于：所述的风机外围叶片为半圆形结构，风机外围叶片与风机圆筒切线方向的夹角a为30°～45°。
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