CN111824189A - 一种管道悬浮运输工具的复合管道结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，包括半圆形管道、U型轨道、绝缘密封连接件、轨道支座和主承载结构，半圆形管道下部和U型轨道上部通过绝缘密封连接件密封连接，使半圆形管道和U型轨道内部形成封闭空间，U型轨道下部通过轨道支座与主承载结构固连。本发明采用半圆形管道，在管道悬浮运输工具在管道运行通过时，管道自身不形成闭合回路，即不产生涡流，不会对悬浮运输工具的超导磁体和正常运行产生影响。

Description

一种管道悬浮运输工具的复合管道结构
技术领域
本发明涉及一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，属于管道运输技术领域。
背景技术
管道列车是一种以列车为载体，利用超导磁悬浮技术实现列车与地面脱离接触消除摩擦阻力，利用内部接近真空的管道线路大幅减少空气阻力，从而实现列车理论时速超过1000km/h的全新运输系统。可以极大拉近城市间的时空距离，同时具有不受天气条件影响，不受空管流量限制，与城市轨道系统无缝接驳等诸多优点。目前，世界主要经济科技强国已经开展相关技术研究和产业化发展。具有代表性的有美国Hyperloop One公司，从2015年起开展真空管道列车的研究，并获得387km/h的试验速度。为了长时间保持管道内的真空，管道必须具备良好的密封，为了提高经济性，使管道悬浮能够低成本，必须不断优化管道轨道结构。
目前管道列车的管道轨道结构有以下几种方式：
专利申请“一种用于真空高速交通管道”(申请号201710957044.7)给出了一种钢板结构的管道，这种结构解决了承载及电缆线铺设，预留了维修通道，但这种结构钢的用量较大，成本较高。
专利申请“透明真空管道”(申请号201310428952.9)给出了一种透明的真空管道，这种带透明结构的管道虽然可以解决密封和透明，但整体结构复杂，该专利中透明管道材料为玻璃和有机玻璃，在温度、应力载荷交变的情况下使用寿命会受到影响，目前较少应用在高负载的管道上。
专利申请“适用于真空管道交通的钢混凝土复合结构管道”(申请号201020540727.6)给出了一种真空管道的钢混凝土复合结构管道，这种结构外层为不锈钢材料，造价较高。
专利申请“真空管道高温超导磁浮车环形试验线”(申请号20150628600.7)给出了一种高温超导磁浮车环形试验线结构，悬浮间隙小，这种结构对线路的不平顺性敏感较高。
专利申请“一种管道运输工具线路系统”(申请号201810383327.X)给出了一种管道非承载的方案，这种方案的问题是，圆形封闭的管道会把列车上超导磁体的磁场聚集起来，聚磁磁场的变化会在管道上感应出涡流，影响列车行驶。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种结构简单、造价较低、不产生涡流、对线路的平顺性敏感性小的管道悬浮运输工具的复合管道结构。
本发明的技术解决方案：一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，包括半圆形管道、U型轨道、绝缘密封连接件、轨道支座和主承载结构，所述的半圆形管道下部和U型轨道上部通过绝缘密封连接件密封连接，使半圆形管道和U型轨道内部形成封闭空间，U型轨道下部通过轨道支座与主承载结构固连。
所述的U型轨道的上部两侧为水平的支耳结构，支耳结构的上表面外侧加工密封槽和密封池。
所述的绝缘密封连接件由绝缘机械连接结构、绝缘密封件和绝缘粘接剂组成。
所述的半圆形管道的下部为┑型结构，由水平边和垂直边构成，水平边与U型轨道两侧的支耳结构上表面接触，通过最外侧的绝缘机械连接结构固定，内侧通过密封槽和安装在密封槽中的绝缘密封件密封，垂直边插入密封池内，通过浇筑正在密封池中的绝缘粘接剂将垂直边与支耳结构密封连接。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明采用半圆形管道，在管道悬浮运输工具在管道运行通过时，管道自身不形成闭合回路，即不产生涡流，不会对悬浮运输工具的超导磁体和正常运行产生影响；
(2)本发明半圆形管道、U型轨道之间通过特殊的密封连接结构实现密封连接，绝缘机械结构用于两者之间的连接，并在两者界面之间添加粘接剂作为密封材料，阻断了管道闭合磁路，另外设置了第二道密封，在半圆形管道、U型轨道之间设置绝缘密封件，通过粘接剂与密封件避免了局部涡流的形成，不会影响悬浮运输工具正常行驶，同时保证了悬浮运输工具在密闭管道中运行；
(3)本发明U型轨道侧壁挂装直线电机，悬浮高度较高，悬浮间隙较大，对线路不平顺性的敏感低，适用于电动悬浮，利于工程实施；
(4)本发明在工程中对材料要求不高，可以采用工程上广泛应用的碳钢材料与混凝土材料，结构简单，造价较低，能够最大限度的利用材料特性，并且装配件都可以实现工厂预制，能够保证施工的精度和质量，并且有较好的经济性；
(5)本发明半圆形管道密封连接件与U型轨道直接相连，U型轨道通过轨道支座与主支撑结构相连，相对其他方案省去了管道支座。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明半圆形管道、U型轨道密封连接结构示意图；
图3为本发明U型轨道结构示意图；
图4为本发明俯视图(跨越两个主支撑结构)；
图5本发明侧视图(跨越两个主支撑结构)。
具体实施方式
下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。
本发明如图1所示，提供一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，包括半圆形管道1、U型轨道3、绝缘密封连接件2、轨道支座4和主承载结构5，半圆形管道1下部和U型轨道3上部通过绝缘密封连接件2密封连接，使半圆形管道1和U型轨道3内部形成封闭空间，U型轨道3下部通过轨道支座4与主承载结构5固连。
如图3所示，U型轨道3的上部两侧为水平的支耳结构33，支耳结构33的上表面外侧由外而内加工密封槽32和密封池31。U型轨道3可以在混凝土梁厂预制，保证预制精度，其中U型轨道3的侧壁结构34是为了安装直线电机与悬浮机构，侧壁紧急情况下为逃生通道，且U型轨道在满足承载强度的前提下，能有效减少运行条件下及环境温度变化所造成的结构变形，满足电动悬浮要求。可以根据密封需要，在密封池外侧加工多道的密封槽32。
为了保证真空的需要，半圆形管道1与U型轨道3之间为绝缘密封连接件2。如图2所示，绝缘密封连接件由绝缘机械连接结构23、绝缘密封件22和绝缘粘接剂21组成。绝缘机械连接结构23将半圆形管道1与U型轨道3连接，可采用绝缘螺栓等常规的机械连接结构，只要保证绝缘和连接强度即可。绝缘密封件22设置在机械连接结构23内侧，起到绝缘密封作用，安装在U型轨道3的密封槽32内，可采用常见的橡胶密封圈等密封件。在半圆形管道1与U型轨道3之间通过绝缘机械连接结构23和绝缘密封件22连接密封，为进一步保证半圆形管道1与U型轨道3之间的真空，在两材料界面之间添加绝缘粘接剂作为密封材料，粘接剂浇筑在密封池31。绝缘粘接剂的种类不限，只要能满足绝缘和强度要求即可，如可采用环氧树脂等。
如图2所示，半圆形管道1的下部为┑型结构，由水平边11和垂直边12构成，水平边11与U型轨道3两侧的支耳结构33上表面接触，通过最外侧的绝缘机械连接结构23固定，内侧通过密封槽32和安装在密封槽32中的绝缘密封件22密封，垂直边12插入密封池31内，通过浇筑正在密封池31中的绝缘粘接剂21将垂直边12与支耳结构密封连接。
本发明半圆形管道，可采用碳钢Q345R材料，加工性能好、应用成本相对较低。半圆形管道可以在工厂预制，保证加工精度，同时半圆形管道比圆形管道尺寸小，利于运输。
如图1、4、5所示，U型轨道3通过轨道支座4支撑在主支撑结构5上，主支撑结构5可以是地基或桥墩。桥墩结构可以是圆柱形、方形等形状，可以直接通过地基固定安装在地面上，也可与桥墩等结构配合，形成高架结构，主支撑结构也可设计为桥墩的一部分，在桥墩制造过程中一起成型。主支撑结构具体形状、尺寸、相邻主支撑结构之间的距离等根据承载设计要求，可借鉴磁悬浮、高铁等支撑结构设计。
实施例
本实例由半圆形管道1、密封连接件2(21环氧树脂；22橡胶密封件；23绝缘螺栓)、U型轨道3、轨道支座4、桥墩5组成。
密封连接件2、U型轨道3具体结构为图2、3设计，整体结构如图4、5设计，其中半圆形管道1采用碳钢Q345R，U型轨道3、桥墩5为混凝土材料，均为工程上广泛应用的材料，成本较低。
U型轨道3为U型混凝土梁，上部为半圆形钢管1，半圆形钢管与U型混凝土梁之间通过密封连接件2连接，包括绝缘螺栓，橡胶密封件，并在两材料界面之间添加环氧树脂作为密封材料，从而保证轨道、管道紧密粘连实现一体化并保证密封。U型轨道3的两端轨道支座4安装在桥墩5上，本方案可省去管道支座，U型轨道3为主要承力结构，半圆形管道1与密封连接件2共两道密封(橡胶密封件与环氧树脂材料)，可以较大程度上避免管道因承受高频荷载而导致失稳现象。
本发明能够最大限度的利用材料特性，并且装配件都可以实现工厂预制，能够保证施工的精度和质量，并且有较好的经济性。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (7)

1.一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，其特征在于：包括半圆形管道、U型轨道、绝缘密封连接件、轨道支座和主承载结构，所述的半圆形管道下部和U型轨道上部通过绝缘密封连接件密封连接，使半圆形管道和U型轨道内部形成封闭空间，U型轨道下部通过轨道支座与主承载结构固连。
2.根据权利要求1所述的一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，其特征在于：所述的U型轨道的上部两侧为水平的支耳结构，支耳结构的上表面外侧加工密封槽和密封池。
3.根据权利要求1所述的一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，其特征在于：所述的绝缘密封连接件由绝缘机械连接结构、绝缘密封件和绝缘粘接剂组成。
4.根据权利要求2和3所述的一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，其特征在于：所述的半圆形管道的下部为┑型结构，由水平边和垂直边构成，水平边与U型轨道两侧的支耳结构上表面接触，通过最外侧的绝缘机械连接结构固定，内侧通过密封槽和安装在密封槽中的绝缘密封件密封，垂直边插入密封池内，通过浇筑正在密封池中的绝缘粘接剂将垂直边与支耳结构密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，其特征在于：所述的半圆形管道采用碳钢材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，其特征在于：所述的U型轨道为U型混凝土梁。
7.根据权利要求3所述的一种管道悬浮运输工具的复合管道结构，其特征在于：所述的绝缘粘接剂为环氧树脂。
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