CN112078598B - 隧道活塞效应减缓装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道工程领域，具体公开了隧道活塞效应减缓装置，包括安装组件、若干高压波吸收组件以及若干排气组件，所述安装组件包括设置在隧道内壁的弧形隔离罩以及安装在隔离罩内的弧形功能罩，隔离罩弧形与隧道内壁一致且隔离罩外表面与隧道内壁贴合，功能罩弧形与隔离罩内表面一致且功能罩外表面与隔离罩内表面贴合，所述高压波吸收组件包括若干活塞管以及若干活塞，活塞管均连通安装在功能罩上，活塞管朝向功能罩内的一端为进气口，每个活塞管内均滑动设置了至少一个活塞，所述排气组件包括排气管，排气管均安装在功能罩上，排气管朝向功能罩内的一面均布开有若干进气口，本发明以解决高铁进入隧道时容易产生高压波的问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程领域，具体公开了一种隧道活塞效应减缓装置。
背景技术
活塞效应(Piston Effect)指在隧道中高速运行的列车，会带动隧道中的空气产生高速流动，因为类似汽缸内活塞压缩气体之现象。当高速运行之列车进入隧道，隧道内之空气原为静止，因列车之重击，产生高压波，该高压波以声音的速度传播(远大于列车行驶速度)，此时高压波便会打到隧道顶壁后再反弹到高铁上导致高铁震动，随着高铁速度越来越快，比如现在国家在开发600km时速的高铁，这样的震动可能就会高铁脱轨的事故，因此，发明人有鉴于此，提供了一种隧道活塞效应减缓装置，以便解决上述问题
发明内容
本发明意在提供一种隧道活塞效应减缓装置，以解决高铁进入隧道时容易产生高压波的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：
隧道活塞效应减缓装置，其特征在于：包括安装组件、若干高压波吸收组件以及若干排气组件，所述安装组件包括设置在隧道内壁的弧形隔离罩以及安装在隔离罩内的弧形功能罩，隔离罩弧形与隧道内壁一致且隔离罩外表面与隧道内壁贴合，功能罩弧形与隔离罩内表面一致且功能罩外表面与隔离罩内表面贴合，所述高压波吸收组件包括若干活塞管以及若干活塞，活塞管均连通安装在功能罩上，活塞管朝向功能罩内的一端为进气口，每个活塞管内均滑动设置了两个活塞，所述排气组件包括排气管，排气管均安装在功能罩上，排气管朝向功能罩内的一面均布开有若干进气口。
本方案的工作原理及有益效果在于：
1、在本方案中隔离罩设置在隧道的内壁，功能罩设置在隔离罩内，当有高压波冲击功能罩时，一部分高压波会对活塞管内的活塞进行冲击，在冲击的过程中活塞不间断的压缩活塞管内的空气体积，在这个过程中，就将高压波的大部分力缓冲泄掉了，有效减少了高压波反弹的量。
2、由于高压波是高速流动的空气产生的，在高压波冲击功能罩时，还有一部分会从排气管的进气口进入排气管，而排气管两端设置在隧道的两端尽头，这里的空气气压较小，而源源不断进入排气管内的空气将排气管内的气压增大，此时隧道内形成高压波的空气就会经过排气管排出隧道，由于排气管与隧道内形成高压波的环境是隔离开的。
本发明在运行过程中，相当于将形成高压波的空气吸收掉一部分，使得高压波的反射量减少，通过活塞卸掉高压波的冲击力以及通过排气管吸收掉一部分产生高压波的空气，有效的降低了高压波的反射量，使得高铁能稳定的高速运行。
进一步，所述隔离罩上开有若干连接孔，连接孔内设有预埋件，所述预埋件包括预埋杆以及连接套筒，连接套筒内螺纹连接有连接螺钉，连接螺钉与连接套筒之间设有防脱垫片，防脱垫片的最大直径大于连接孔的最大直径。本方案中还设置有预留在隧道内壁的预留件，便于在安装隔离罩时不需要在隧道内壁打孔，通过预留件便可以将隔离罩稳定的安装在隧道的内壁。
进一步，所述隔离罩内设有若干滑槽，功能罩上设有与滑槽契合的滑块。简化功能罩与隔离罩的安装步骤，使得功能罩能稳定安装在隔离罩内。
进一步，还包括若干通管，所述活塞管朝向隧道壁的一端开有连接口，通管的两端分别连接在两个活塞管的连接口上，每个活塞管内的活塞数量为两个。在活塞管内设置两个活塞，然后活塞管朝向隧道壁的一端为连接口，两个活塞形成一个缓冲空腔，通管的两端分别连接两个活塞管的连接口，再形成一个相互缓冲的空腔，这样由通管形成的缓冲空腔会利用高压波自身的力相互冲击，并缓冲泄掉高压波的冲击力，进一步的降低了高压波的反射量。
进一步，所述排气管内设有若干与进气口对应的辅助弹簧，排气管的进气口内滑动设有挡板，辅助弹簧与挡板之间设有立柱。由于高压波的速度大于高铁的速度，空气从排气管前段的进气口进入排气管后，可能从排气管后段的排气管就排向隧道内了，因此在排气管内设有若干与排气进气口对应的辅助弹簧，然后排气管的进气口内滑动设有挡板，辅助弹簧通过立柱与挡板连接，因此高压波可以将挡板向上推，气体顺势进入排气管，挡板不能从排气管的进气口下方排出，从而有效防止了进入排气管内的空气从排出管的进气口排出。
进一步，所述预埋杆上设有若干柔性的连接板。便于预留件在在混凝土凝固前稳定固定在隧道预制件上。
附图说明
图1为隧道活塞效应减缓装置中功能罩的结构示意图；
图2为隧道活塞效应减缓装置中各类罩的结构示意图；
图3为隧道活塞效应减缓装置中预埋件的结构示意图；
图4为隧道活塞效应减缓装置中高压波吸收组件的内部结构示意图；
图5为隧道活塞效应减缓装置中排气组件的内部结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：滑块1、功能罩2、连接板3、通管4、排气管5、活塞管6、连接孔7、隔离罩8、滑槽9、预埋杆10、连接套筒11、活塞12、辅助弹簧13、立柱14、挡板15、空腔16。
实施例
本实施例基本如图1、图2所示：
隧道活塞效应减缓装置，安装组件、若干高压波吸收组件以及若干排气组件。
结合图2、图3，根据隧道的路程，选择合适数量的预埋件，在进行隧道浇注前，将预埋杆10上的连接板3缠绕在加固隧道的结构钢筋上，完成对预埋件的固定，然后用混凝土浇注隧道预制件，然后就将预制件安装在刚刚打通的隧道内壁，当整个隧道施工完毕后，选择合适长度的隔离罩8，在隔离罩8上开设立若干与预埋件数量一致位置对于的连接孔7，然后在每个连接孔7内与预埋件的连接套筒11过渡配合连接在一起，每个连接套筒11内均螺纹连接有一个连接螺钉，连接螺钉与连接套筒11之间均设置了一块防脱垫片，防脱垫片的形状与隔离罩8的弧度一致，防脱垫片位移隔离罩8下方，并且防脱垫片的最大直径大于连接孔7的最大直径，拧紧连接螺钉，此时弧形的隔离罩8紧紧贴合在隧道内壁，便将隔离罩8安装在隧道内壁上。
结合图1、图4，功能罩2内镶嵌了若干活塞管6，活塞管6朝向功能罩2内的一端为进气口，活塞管6朝向隧道壁的一端开有连接口，通管4的两端分别固定连接在两个活塞管6的连接口上，每个活塞管6内均滑动设有两个活塞12，两个活塞12形成一个缓冲空腔16，然后两个活塞管6上半部分的活塞12与通管4之间又形成一个缓冲空腔16。
结合图1、图5，四根排气管5固定设置在功能罩2上，每个排气管5上局开设有若干进气口，进气口均位于功能罩2内，进气口的正上方均对应固定设置了一个辅助弹簧13，每个进气口内均滑动设置了一块挡板15，辅弹簧与挡板15之间通过一个立柱14相互连接在一起，排气管5的长度与功能罩2的长度一致。
结合图1、图2，将功能罩2上的滑块1插入对应的滑槽9内，然在滑槽9以及滑块1上打上对应的螺纹孔，拧上若干颗锁紧螺钉，便将功能罩2安装在了隔离罩8上，完成了整个装置的安装，便可投入使用。
具体实施过程如下：
当高铁高速进入隧道时，隧道口的空气会被瞬间向外挤压形成高压波，这些高压波首先高速扩散打在功能罩2内，一部分高压波会对活塞管6内的活塞12进行冲击，在冲击的过程中活塞12不间断的压缩活塞管6内的空气体积，在这个过程中，就将高压波的大部分力缓冲泄掉了，与此同时，每两个活塞管6通过一个通管4连接，此时活塞管6内的活塞12会继续挤压由通管4形成的空腔16，两个活塞12本身的空腔16被压缩时会首先卸掉一部分高压波的冲击力，然后两个通管4将高压波分成了两股力，由其本身相互冲击，自身的力相互消耗，这样两个步骤就有效卸掉了大部分高压波的冲击力，降低了高压波的反射量。
由于高压波是高速流动的空气产生的，在高压波冲击功能罩2时，还有一部分会从排气管5的进气口进入排气管5，而排气管5两端设置在隧道的两端尽头，这里的空气气压较小，而源源不断进入排气管5内的空气将排气管5内的气压增大，此时隧道内形成高压波的空气就会经过排气管5排出隧道，由于排气管5与隧道内形成高压波的环境是隔离开的，因此在这个过程中，相当于将形成高压波的空气吸收掉一部分，使得高压波的反射量减少，通过活塞12卸掉高压波的冲击力以及通过排气管5吸收掉一部分产生高压波的空气。
由于高压波的速度大于高铁的速度，空气从排气管5前段的进气口进入排气管5后，可能从排气管5后段的排气管5就排向隧道内了，因此在排气管5内设有若干与排气进气口对应的辅助弹簧13，然后排气管5的进气口内滑动设有挡板15，辅助弹簧13通过立柱14与挡板15连接，因此高压波可以将挡板15向上推，气体顺势进入排气管5，挡板15不能从排气管5的进气口下方排出，从而有效防止了进入排气管5内的空气从排出管的进气口排出，有效的降低了高压波的反射量，使得高铁能稳定的高速运行。
本发明有效的降低了高压波的反射量，而且还将产生高压波的空气吸收了一部分，进一步的降低了高压波的能量，而反弹回去的高压波将很难导致高铁震动或者导致高铁的震动量很低，使得高速运行的高铁能平稳运行，降低事故率。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。
Claims (6)
1.隧道活塞效应减缓装置，其特征在于：包括安装组件、若干高压波吸收组件以及若干排气组件，所述安装组件包括设置在隧道内壁的弧形隔离罩以及安装在隔离罩内的弧形功能罩，隔离罩弧形与隧道内壁一致且隔离罩外表面与隧道内壁贴合，功能罩弧形与隔离罩内表面一致且功能罩外表面与隔离罩内表面贴合，所述高压波吸收组件包括若干活塞管以及若干活塞，活塞管均连通安装在功能罩上，活塞管朝向功能罩内的一端为进气口，每个活塞管内均滑动设置了两个活塞，所述排气组件包括排气管，排气管均安装在功能罩上，排气管朝向功能罩内的一面均布开有若干进气口。
2.根据权利要求1所述的隧道活塞效应减缓装置，其特征在于：所述隔离罩上开有若干连接孔，连接孔内设有预埋件，所述预埋件包括预埋杆以及连接套筒，连接套筒内螺纹连接有连接螺钉，连接螺钉与连接套筒之间设有防脱垫片，防脱垫片的最大直径大于连接孔的最大直径。
3.根据权利要求1或2所述的隧道活塞效应减缓装置，其特征在于：所述隔离罩内设有若干滑槽，功能罩上设有与滑槽契合的滑块。
4.根据权利要求1所述的隧道活塞效应减缓装置，其特征在于：还包括若干通管，所述活塞管朝向隧道壁的一端开有连接口，通管的两端分别连接在两个活塞管的连接口上，每个活塞管内的活塞数量为两个。
5.根据权利要求1或4所述的隧道活塞效应减缓装置，其特征在于：所述排气管内设有若干与进气口对应的辅助弹簧，排气管的进气口内滑动设有挡板，辅助弹簧与挡板之间设有立柱。
6.根据权利要求2所述的隧道活塞效应减缓装置，其特征在于：所述预埋杆上设有若干柔性的连接板。
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