CN112109740B - 故障导向安全的闸板阀及具有其的真空管道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种故障导向安全的闸板阀及具有其的真空管道，该故障导向安全的闸板阀包括：基座；开闭机构，开闭机构设置在基座上；闸板，闸板与开闭机构连接，开闭机构用于驱动闸板运动以实现真空管道结构的开闭；配重组件，配重组件与闸板连接，配重组件用于提供牵引力以防止开闭机构故障所导致的闸板自由下落，配重组件所提供的牵引力大于闸板的自重。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中用于真空管道的闸板阀的安全性能低的技术问题。

Description

故障导向安全的闸板阀及具有其的真空管道

技术领域

本发明涉及磁悬浮真空管道交通系统技术领域，尤其涉及一种故障导向安全的闸板阀及具有其的真空管道。

背景技术

本发明用于磁悬浮真空管道交通系统，为了降低车辆高速运行时的空气阻力，将车辆置于真空管道内运行。真空管道的下部为车辆运行的轨道，轨道的侧壁上安装有电气线圈为车辆提供悬浮力和导向力，在轨道的底部还设计有供支撑轮行走的支撑轮轨道，如图10和图11所示。

为了检修线路方便，需要使用插板阀将真空管道分割为若干区段，若对某区段的真空管道进行维修时，事先将该区段两端的闸板阀关闭，然后针对该区段恢复大气压，本发明所述即是这种插板阀门结构。根据真空设备的抽真空能力及线路检修作业时间计算，真空管道的分段长度大约为几十公里，那么一千公里长度的线路上就得安装近百个闸板阀。

真空管道内的列车以极高的速度运行，一旦与障碍物发生碰撞，后果不堪设想，真空管道是一个封闭的独立空间，不会有异物侵入，唯一可能发生的碰撞的因素就是分布在线路上的若干闸板阀的闸板，列车运行时所有闸板阀均处于开启状态，闸板位于真空管道断面之外，列车与闸板不会发生碰撞，但由于真空管道线路上的闸板阀很多，不排除某些闸板阀在本身故障情况下发生错误地关闭，从而与高速运行的列车发生碰撞。

目前，真空管道在世界范围内均没有进入工程化实施运用阶段，从已经披露的技术资料来看，用于真空管道交通的插板阀结构管道结构如图12至图16所示。

图12和图13为现有技术的闸板阀整体结构，由三大部分组成：闸板阀外框架、伸缩气缸、闸板。闸板阀外框架与管道焊接为一体化的气密性结构，伸缩气缸和闸板安装在外框架之内，伸缩气缸的伸出和缩回对应着闸板阀的关闭和开启，闸板阀开启时，允许列车正常通行。闸板阀关闭时可以对相应的管道区段恢复大气压，以便进行检修或其它工作(图12和图13中，伸缩气缸处于缩回状态，闸板处于开启状态)。

图14和图15为现有技术的闸板结构，为了保证气密性，该闸板的左右两侧设计有侧向密封橡胶与金属管道上的侧向密封橡胶配合区域紧密配合实现密封。闸板的一侧承受的大气压载荷通过侧向密封橡胶传递给真空管道。

现有结构形式的闸板阀存在以下技术缺点。

第一，现有闸板阀没有“故障导向安全”设计，在闸板开闭机构发生故障，或停电、停气等情况下，有可能在闸板自身重力作用下而下落，而与高速运行的列车发生碰撞，因为真空管道沿线上的闸板阀很多，所以这个安全隐患是不容忽视的。

第二，由于闸板阀为由上而下实现关闭动作，所以轨道上侧壁水平面、轨底水平面、支撑轮轨水平面的密封非常容易实现(图16)，而轨道上侧壁竖直面和若干直角棱边的密封极难实现。现有技术中将下部轨道的轨底和轨道侧壁断开一定深度(图17)，以便闸板阀插入，从而利用闸板的侧面与轨道断开处的端面的侧向紧密接触实现密封。

由于轨道侧壁上安装有电气线圈、轨底上设计有支撑轮轨面，在断开处电气线圈和支撑轮轨面也是断开的、不连续的(图12和图13)，不仅影响列车运行的平稳性舒适性，还可能造成行车的安全隐患。

第三，现有设计中没有设计闸板阀的机械锁死机构，当需要对真空管道的某一区段进行检修时，关闭该区段两端的闸板阀，恢复一个大气压，然后人员进入该区段开展工作，不能排除该区段两侧的闸板阀的伸缩气缸由于漏气、人为误操作或其它原因而开启，那么该区段瞬间与两侧的真空环境联通，对进入复压段开展检修工作的工作人员造成极大的安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种故障导向安全的闸板阀及具有其的真空管道，能够解决现有技术中用于真空管道的闸板阀的安全性能低的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种故障导向安全的闸板阀，故障导向安全的闸板阀包括：基座；开闭机构，开闭机构设置在基座上；闸板，闸板与开闭机构连接，开闭机构用于驱动闸板运动以实现真空管道结构的开闭；配重组件，配重组件与闸板连接，配重组件用于提供牵引力以防止开闭机构故障所导致的闸板自由下落，配重组件所提供的牵引力大于闸板的自重。

进一步地，配重组件包括转轴、第一配重块、第一滑轮、第二滑轮、第一牵引绳和第二牵引绳，转轴可转动地设置在基座上，第一滑轮和第二滑轮设置在转轴上，第一牵引绳的两端分别与第一滑轮和闸板连接，第二牵引绳的两端分别与第二滑轮和第一配重块连接。

进一步地，配重组件还包括第三滑轮、第三牵引绳和第二配重块，第一滑轮和闸板均设置在基座的内部，第二滑轮和第三滑轮设置在基座的外部且位于转轴的两端，第一滑轮设置在第二滑轮和第三滑轮之间，第三牵引绳的两端分别与第三滑轮和第二配重块连接。

进一步地，闸板阀包括多个配重组件，多个配重组件间隔设置在闸板上，多个配重组件均与闸板连接，任一配重组件所提供的牵引力均大于闸板的自重。

进一步地，闸板阀还包括轨道密封元件和充气元件，轨道密封元件设置在闸板的底部，轨道密封元件用于与真空管道结构的轨道密封配合，轨道密封元件具有空腔；充气元件与轨道密封元件的空腔相连通，充气元件用于向空腔中充气以实现轨道密封元件与真空管道结构的轨道密封配合。

进一步地，闸板阀还包括管道密封元件，管道密封元件设置在闸板的侧面，管道密封元件用于与真空管道结构密封配合。

进一步地，轨道密封元件包括依次相连接的第一密封段、第二密封段、第三密封段、第四密封段和第五密封段，第一密封段、第三密封段和第五密封段水平设置，第二密封段和第四密封段竖直设置，第一密封段和第五密封段分别与真空管道结构的轨道侧壁水平面相配合，第二密封段和第四密封段分别与真空管道结构的轨道侧壁竖直面相配合，第三密封段与真空管道结构的轨道底面相配合，第一密封段、第二密封段、第三密封段、第四密封段和第五密封段均具有空腔。

进一步地，闸板阀还包括锁闭机构，锁闭机构设置在基座上，闸板具有卡槽，锁闭机构用于在闸板运动至设定位置时与卡槽相配合以实现闸板与基座在闸板关闭状态时的锁紧。

进一步地，锁闭机构包括弹簧和卡扣，弹簧的一端固定设置在基座上，卡扣的一端可转动地设置在基座上，弹簧的另一端与卡扣的另一端连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空管道，真空管道包括真空管道结构和如上所述的故障导向安全的闸板阀，闸板阀的基座固定设置在真空管道结构上。

应用本发明的技术方案，提供了一种故障导向安全的闸板阀，该闸板阀采用“故障导向安全”的设计理念，通过设置配重组件，配重组件与闸板连接，当用于驱动闸板运动的开闭机构发生故障时，配重组件提供牵引力以防止闸板在自身重力下掉落，从而能够提高闸板阀的安全性能，保证高速运行列车的安全性。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的处于开启状态的故障导向安全的闸板阀的断面视图；

图2示出了图1中提供的处于开启状态的故障导向安全的闸板阀的侧视图；

图3示出了图1中提供的处于开启状态的故障导向安全的闸板阀的滑轮部位的侧面剖视图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的处于关闭状态的故障导向安全的闸板阀的断面视图；

图5示出了图4中提供的处于关闭状态的故障导向安全的闸板阀的侧视图；

图6示出了图4中提供的处于关闭状态的故障导向安全的闸板阀的滑轮部位的侧面剖视图；

图7示出了根据本发明的具体实施例提供的闸板、管道密封元件以及轨道密封元件装配的主视图；

图8示出了图7中提供的闸板、管道密封元件以及轨道密封元件装配的侧视图；

图9示出了根据本发明的具体实施例提供的闸板阀安装部位的轨道结构的断面视图；

图10示出了现有技术中提供的真空管道结构的轨道的断面视图；

图11示出了图10中提供的真空管道结构的轨道的侧视图；

图12示出了现有技术中提供的闸板阀结构的断面视图；

图13示出了图12中提供的闸板阀结构的侧视图；

图14示出了现有技术中提供的闸板阀结构使用的闸板的断面视图；

图15示出了图14中提供的闸板阀结构使用的闸板的侧视图；

图16示出了现有技术中提供的轨道结构的断面视图；

图17示出了现有技术中提供的断开设计的轨道结构的断面视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、基座；20、开闭机构；30、闸板；30a、卡槽；40、配重组件；41、转轴；42、第一配重块；43、第一滑轮；44、第二滑轮；45、第一牵引绳；46、第二牵引绳；47、第三滑轮；48、第三牵引绳；49、第二配重块；401、轴承密封元件；50、轨道密封元件；50a、空腔；51、第一密封段；52、第二密封段；53、第三密封段；531、轮轨密封面；532、轨底密封面；54、第四密封段；55、第五密封段；60、充气元件；70、管道密封元件；80、锁闭机构；81、弹簧；82、卡扣；100、圆角；110、轮轨水平面；120、轨底水平面；130、电气线圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图8所示，根据本发明的具体实施例提供了一种故障导向安全的闸板阀，该故障导向安全的闸板阀包括基座10、开闭机构20、闸板30和配重组件40，开闭机构20设置在基座10上，闸板30与开闭机构20连接，开闭机构20用于驱动闸板30运动以实现真空管道结构的开闭，配重组件40与闸板30连接，配重组件40用于提供牵引力以防止开闭机构20故障所导致的闸板30自由下落，配重组件40所提供的牵引力大于闸板30的自重。

应用此种配置方式，提供了一种故障导向安全的闸板阀，该闸板阀采用“故障导向安全”的设计理念，通过设置配重组件，配重组件与闸板连接，当用于驱动闸板运动的开闭机构发生故障时，配重组件提供牵引力以防止闸板在自身重力下掉落，从而能够提高闸板阀的安全性能，保证高速运行列车的安全性。

进一步地，作为本发明的一个具体实施例，为了能够有效提供牵引力，可将配重组件40配置为包括转轴41、第一配重块42、第一滑轮43、第二滑轮44、第一牵引绳45和第二牵引绳46，转轴41可转动地设置在基座10上，第一滑轮43和第二滑轮44设置在转轴41上，第一牵引绳45的两端分别与第一滑轮43和闸板30连接，第二牵引绳46的两端分别与第二滑轮44和第一配重块42连接。

应用此种配置方式，在闸板阀本身发生故障时，比如开闭机构在停电、停气等情况下收缩功能失效，闸板30由于受到第一牵引绳45的牵引作用而不会掉落，而第一牵引绳45对闸板30的牵引力是由第一配重块42来提供的，并通过第二牵引绳46、第二滑轮44、第一滑轮43传递而来。

具体地，在本实施例中，第一牵引绳45的一端固定在第一滑轮43上且在第一滑轮43上缠绕设置，第一牵引绳45的另一端与闸板30连接，第二牵引绳46的一端固定在第二滑轮44上且在第二滑轮44上缠绕设置，第二牵引绳46的另一端与第一配重块42连接。第一滑轮43和第二滑轮44均固定设置在转轴41上，且与转轴41同步转动。闸板阀在正常情况下处于开启状态，当开闭机构发生故障时，闸板在自身重力下向下运动，由于闸板30与第一牵引绳连接，在第一牵引绳的作用下，闸板30不会下落。而第一牵引绳45对闸板30的牵引力是由第一配重块42来提供的，并通过第二牵引绳46、第二滑轮44、第一滑轮43传递而来。闸板阀未发生故障时，当需要关闭闸板阀时，开闭机构驱动闸板30沿竖直方向向下运动，闸板30带动第一牵引绳45伸长，第一牵引绳45的伸长运动带动转轴41转动，转轴41的转动使得第二牵引绳逐渐缠绕在第二滑轮44上，并带动第一配重块42沿竖直方向向上移动。

进一步地，在本发明中，作为本发明的又一实施例，如图1至图6所示，为了提高配重组件运行的平稳性，可将配重组件40配置为还包括第三滑轮47、第三牵引绳48和第二配重块49，第一滑轮43和闸板30均设置在基座10的内部，第二滑轮44和第三滑轮47设置在基座10的外部且位于转轴41的两端，第一滑轮43设置在第二滑轮44和第三滑轮47之间，第三牵引绳48的两端分别与第一滑轮43和第二配重块49连接。

在此种配置方式下，转轴41通过轴承可转动地设置在基座10上，转轴41的两端分别设置有第二滑轮44和第三滑轮47，转轴41的中部设置第一滑轮43，在闸板阀本身发生故障时，比如开闭机构在停电、停气等情况下收缩功能失效，闸板30由于受到第一牵引绳45的牵引作用而不会掉落，而第一牵引绳45对闸板30的牵引力是由第一配重块42和第二配重块49同时来提供的，第一配重块42所提供的牵引力通过第二牵引绳46、第二滑轮44、第一滑轮43传递而来，第二配重块所提供的牵引力通过第三牵引绳48、第三滑轮47、第一滑轮43传递而来，此种方式能够提高转轴41转动的平稳性，进而提高力传递的平稳性。

此外，在本发明中，由于第一滑轮43位于基座的内部，第二滑轮44和第三滑轮47位于基座的外部，基座的内部和外部存在一个大气压，因此在支撑转轴转动的轴承上设计轴承密封元件401以提高闸板阀的密封性能。

进一步地，为了防止单个配重组件中的绳索、配重块或滑轮系统等发生故障，可将闸板阀配置为包括多个配重组件40以提高闸板阀的安全性。具体地，在本发明中，多个配重组件40间隔设置在闸板30上，多个配重组件40均与闸板30连接，任一配重组件40所提供的牵引力均大于闸板30的自重。此外，在本发明中，也可通过增大外部滑轮与内部滑轮直径的比值使得同样的配重产生更大的牵引力。

此外，在本发明中，为了保证车辆运行的平稳性和安全性，可将闸板阀配置为还包括轨道密封元件50和充气元件60，轨道密封元件50设置在闸板30的底部，轨道密封元件50用于与真空管道结构的轨道密封配合，轨道密封元件50具有空腔50a；充气元件60与轨道密封元件50的空腔50a相连通，充气元件60用于向空腔50a中充气以实现轨道密封元件50与真空管道结构的轨道密封配合。

在此种配置方式下，在闸板阀关闭时，开闭机构驱动闸板运动以使轨道密封元件与真空管道结构的轨道水平面贴合，充气元件向轨道密封元件的空腔内充入一定压强的高压空气以使轨道密封元件与轨道结构上的轨道密封元件配合区域紧密贴合，由此能够在不断开轨道的情况下实现闸板阀与轨道之间的密封，确保车辆运行的平稳性和安全性。

进一步地，在本发明中，为了实现闸板阀与真空管道结构之间的密封配合，可将闸板阀配置为还包括管道密封元件70，管道密封元件70设置在闸板30的侧面，管道密封元件70用于与真空管道结构密封配合。

作为本发明的一个具体实施例，如图7和图8所示，闸板阀包括两个管道密封元件70，两个管道密封元件70分别设置在闸板30的第一侧和第二侧，两个管道密封元件70均用于与真空管道结构密封配合。在本实施例中，闸板30上的管道密封元件70与真空管道结构上的管道密封元件配合区域的紧密贴合是依靠闸板两侧巨大的气压差形成的侧向压力自然实现的，需要说明的是所谓管道结构上的管道密封元件配合区域是将真空管道结构的上部钢结构区域断开后形成断口，然后进行一定焊接加工而成。实际上，上部钢结构区域因为没有线圈和支撑轮轨道，所以是可以断开的。当真空管道正常工作状态时，闸板阀处于开启状态，闸板阀设置在真空管道结构的断口之间以完成真空管道结构的密封；当某区段的真空管道需要进行维修时，闸板在开闭机构的作用下向下移动，直至轨道密封元件与真空管道结构的轨道相贴合。

进一步地，在本发明中，为了实现轨道密封元件分别与轨道侧壁水平面、轨道侧壁竖直面以及轨道底面的紧密配合，如图4所示，可将轨道密封元件50配置为包括依次相连接的第一密封段51、第二密封段52、第三密封段53、第四密封段54和第五密封段55，第一密封段51、第三密封段53和第五密封段55水平设置，第二密封段52和第四密封段54竖直设置，第一密封段51和第五密封段55分别与真空管道结构的轨道侧壁水平面相配合，第二密封段52和第四密封段54分别与真空管道结构的轨道侧壁竖直面相配合，第三密封段53与真空管道结构的轨道底面相配合，第一密封段51、第二密封段52、第三密封段53、第四密封段54和第五密封段55均具有空腔50a。

此外，考虑轨道的具体结构形式，为了实现轨道密封元件与轨道结构的轮轨水平面和轨底水平面相配合，可将第三密封段53配置为包括轮轨密封面531和轨底密封面532，轮轨密封面531与轨底密封面532呈阶梯设置，轮轨密封面531用于与真空管道结构的轮轨水平面110相配合，轨底密封面532用于与真空管道结构的轨底水平面120相配合。

应用此种配置方式，通过将第三密封段53配置为包括轮轨密封面531和轨底密封面532，轮轨密封面531和轨底密封面532内均设置有空腔，在关闭闸板阀时，轮轨密封面531与真空管道结构的轮轨水平面相配合，轨底密封面532与真空管道结构的轨底水平面相配合，充气元件向轮轨密封面531和轨底密封面532的空腔内充入一定压强的高压空气，从而能够实现轨道密封元件与轨道结构的紧密贴合。

作为本发明的一个具体实施例，轨道密封元件50与轨道上的轨道密封元件配合区域的紧密贴合的实现过程较为复杂，其中轨道上的轨底水平面、侧壁水平面、支撑轮水平面的等水平面(图10)的紧密贴合是依靠闸板开闭机构施加在闸板上的垂向压力实现的，而侧壁竖直面及所有直角棱边的紧密贴合是通过向轨道密封元件50中的空腔50a充入高压空气形成的压力实现的。为了实现直角棱边部位的紧密贴合效果，可以在将轨道上的密封元件配合区域的一段直角棱边倒圆角100，具体如图9所示。

进一步地，在本发明中，为了确保闸板阀不会在任何情况下发生错误开启，可将闸板阀配置为还包括锁闭机构80，锁闭机构80设置在基座10上，闸板30具有卡槽30a，锁闭机构80用于在闸板30运动至设定位置时与卡槽30a相配合以实现闸板30与基座10在闸板关闭状态时的锁紧。此处，当闸板30运动至设定位置时，闸板30底部的轨道密封元件50与轨道密封贴合。

应用此种配置方式，当闸板阀处于关闭状态时，机械锁闭机构与闸板上的卡槽相配合以自动将闸板锁闭，有效避免了由于人为误操作或设备故障等原因导致闸板意外开启，保护了在管道内的维修作业人员或逃生乘客的安全。

为了进一步提高安全冗余度，可将闸板阀配置为包括多个锁闭机构80，多个锁闭机构80间隔设置在基座10上，闸板30具有多个卡槽30a，多个锁闭机构80与多个卡槽30a一一对应设置；其中，当闸板30运动至设定位置时，多个锁闭机构80与多个卡槽30a一一对应相配合以实现闸板30与基座10的锁紧。

作为本发明的一个具体实施例，如图4所示，锁闭机构80包括弹簧81和卡扣82，弹簧81的一端固定设置在基座10上，卡扣82的一端可转动地设置在基座10上，弹簧81的另一端与卡扣82的另一端连接。在本实施例中，当某个区段的真空管道需要进行维修时，该区段的闸板阀的开闭机构驱动闸板沿竖直方向向下移动，当闸板30运动至设定位置时，卡扣82进入闸板30的卡槽30a内，由此实现闸板30与基座10的锁紧。当管道维修作业结束，或者乘客通过管道逃生完毕之后，由人工操作机械锁闭机构进行解锁，之后通过充气元件将轨道密封元件50的空腔50a中的高压空气排放掉，然后操作闸板阀开闭机构20将闸板阀升起，整个开启动作结束。

此外，在本发明中，考虑装置成本以及结构紧凑性，可将开闭机构20配置为包括伸缩气缸，伸缩气缸与闸板30连接。作为本发明的一个具体实施例，当某个区段的真空管道需要进行维修时，该区段的闸板阀的伸缩气缸伸长以驱动闸板沿竖直方向向下移动直至与轨道紧密配合，当管道维修作业结束，或者乘客通过管道逃生完毕之后，该区段的闸板阀的伸缩气缸回缩以驱动闸板沿竖直方向向上移动直至闸板与真空管道相脱离，由此列车恢复正常运行。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空管道，该真空管道包括真空管道结构和如上所述的故障导向安全的闸板阀，闸板阀的基座10固定设置在真空管道结构上。由于本发明的闸板阀采用“故障导向安全”的设计理念，当闸板开闭机构发生故障时，使用配重组件能够确保闸板不会掉落，从而能够提高闸板阀和高速运行列车的安全性。将本发明的闸板阀运用到真空管道中，能够极大地提高真空管道的工作性能。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图9对本发明的故障导向安全的闸板阀进行详细说明。

如图1至图9所示，根据本发明的具体实施例提供了一种故障导向安全的闸板阀，该闸板阀包括基座10、开闭机构20、闸板30、两个配重组件40、轨道密封元件50、充气元件60、管道密封元件70和锁闭机构80，开闭机构20设置在基座10上，闸板30与开闭机构20连接，开闭机构20用于驱动闸板30运动以实现真空管道结构的开闭，轨道密封元件50设置在闸板30的底部，配重组件40与闸板30连接，配重组件40用于提供牵引力以防止开闭机构20故障所导致的闸板30自由下落，配重组件40所提供的牵引力大于闸板30的自重。

两个配重组件40间隔设置在基座10上，任一配重组件均包括转轴41、第一配重块42、第一滑轮43、第二滑轮44、第一牵引绳45、第二牵引绳46、第三滑轮47、第三牵引绳48和第二配重块49，第一滑轮43和闸板30均设置在基座10的内部，第二滑轮44和第三滑轮47设置在基座10的外部且位于转轴41的两端，第一滑轮43设置在第二滑轮44和第三滑轮47之间，第一牵引绳45的两端分别与第一滑轮43和闸板30连接，第二牵引绳46的两端分别与第二滑轮44和第一配重块42连接，第三牵引绳48的两端分别与第一滑轮43和第二配重块49连接。

轨道密封元件50包括依次相连接的第一密封段51、第二密封段52、第三密封段53、第四密封段54和第五密封段55，第一密封段51、第三密封段53和第五密封段55水平设置，第二密封段52和第四密封段54垂直设置，第一密封段51和第五密封段55分别与真空管道结构的轨道侧壁水平面相配合，第二密封段52和第四密封段54分别与真空管道结构的轨道侧壁竖直面相配合，第三密封段53与真空管道结构的轨道底面相配合，第一密封段51、第二密封段52、第三密封段53、第四密封段54和第五密封段55均具有空腔50a。第三密封段53包括轮轨密封面531和轨底密封面532，轮轨密封面531与轨底密封面532呈阶梯设置，轮轨密封面531用于与真空管道结构的轮轨水平面110相配合，轨底密封面532用于与真空管道结构的轨底水平面120相配合。

充气元件60与轨道密封元件50的空腔50a相连接，充气元件60用于向空腔50a中充气以实现轨道密封元件50与真空管道结构的轨道密封配合。

如图1至图3所示，正常情况下闸板阀处于开启状态，运行列车通行，在需要对某段管道进行维修时，则需要将该段管道两端的闸板阀关闭，关闭动作时由闸板开闭机构20执行，当关闭到位时闸板阀外框架上的锁闭机构80插入闸板上的卡槽30a之内，形成可靠的机械锁止。然后通过充气元件60向轨道密封元件50的空腔50a充入一定压强的高压空气，整个关闭动作结束。

在本实施例中，采用外框架作为基座10，充气管作为充气元件，闸板阀使用闸板30上的管道密封元件70和轨道密封元件50分别与管道结构上的密封元件配合区域和轨道结构上密封元件配合区域进行紧密贴合实现密封。

闸板30上的管道密封元件70与真空管道结构上的管道密封元件配合区域的紧密贴合是依靠闸板两侧巨大的气压差形成的侧向压力自然实现的，需要说明的是所谓管道结构上的管道密封元件配合区域是将真空管道结构的上部钢结构区域断开后形成断口，然后进行一定焊接加工而成。实际上，上部钢结构区域因为没有线圈和支撑轮轨道，所以是可以断开的。当真空管道正常工作状态时，闸板阀处于开启状态，闸板阀设置在真空管道结构的断口之间以完成真空管道结构的密封；当某区段的真空管道需要进行维修时，闸板在开闭机构的作用下向下移动，直至轨道密封元件与真空管道结构的轨道相贴合。

轨道密封元件50与轨道上的轨道密封元件配合区域的紧密贴合的实现过程较为复杂，其中轨道上的轨底水平面、侧壁水平面、支撑轮水平面的等水平面(图8)的紧密贴合是依靠闸板开闭机构施加在闸板上的垂向压力实现的，而侧壁竖直面及所有直角棱边的紧密贴合是通过向轨道密封元件50中的空腔50a充入高压空气形成的压力实现的。为了实现直角棱边部位的紧密贴合效果，可以在将轨道上的密封元件配合区域的一段直角棱边倒圆角100，具体如图9所示。

本实施例中的闸板阀的闸板不插入轨道而是利用垂向的机械压力和密封元件内的空腔内的气压实现密封，不对轨道上的密封配合区域有任何破坏，不会断开轨道上的电气线圈130，保证了车辆运行的平稳性和安全性。

此外，闸板阀在插板阀外框架上设计有机械锁闭机构80，当闸板阀处于关闭状态时，机械锁闭机构80自动将闸板锁闭，有效避免了由于人为误操作或设备故障等原因导致闸板意外开启，保护了在管道内的维修作业人员或逃生乘客的安全。为了进一步提高安全冗余度，可以在闸板阀上设计两套或多套机械锁闭机构。

当管道维修作业结束，或者乘客通过管道逃生完毕之后，由人工操作机械锁闭机构进行解锁，之后通过充气管将轨道密封元件50的空腔50a中的高压空气排放掉，然后操作闸板阀开闭机构20将闸板阀升起，整个开启动作结束。

在闸板阀本身发生故障时，比如开闭机构在停电、停气等情况下收缩功能失效，闸板30由于受到第一牵引绳45的牵引作用而不会掉落，而第一牵引绳45对闸板30的牵引力是由第一配重块42和第二配重块49同时来提供的，第一配重块42所提供的牵引力通过第二牵引绳46、第二滑轮44、第一滑轮43传递而来，第二配重块所提供的牵引力通过第三牵引绳48、第三滑轮47、第一滑轮43传递而来，此种方式能够提高转轴41转动的平稳性，进而提高力传递的平稳性。

综上所述，本发明提供了一种故障导向安全的闸板阀，该闸板阀与现有技术相比，其采用“故障导向安全”的设计理念，当闸板动作机构发生故障时，使用定滑轮系统和配重将闸板确保闸板不会掉落；同时，其能够在不断开下部轨道的情况下，实现闸板阀的密封，确保车辆运行平稳性和安全行。此外，本发明的闸板阀上专门设计有机械锁止机构，机械锁止机构能够确保闸板阀不会在任何情况下发生错误开启，保证进入管道内人员的安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种故障导向安全的闸板阀，其特征在于，所述故障导向安全的闸板阀包括：基座(10)；

开闭机构(20)，所述开闭机构(20)设置在所述基座(10)上；

闸板(30)，所述闸板(30)与所述开闭机构(20)连接，所述开闭机构(20)用于驱动所述闸板(30)运动以实现真空管道结构的开闭；

配重组件(40)，所述配重组件(40)与所述闸板(30)连接，所述配重组件(40)用于提供牵引力以防止所述开闭机构(20)故障所导致的闸板(30)自由下落，所述配重组件(40)所提供的牵引力大于所述闸板(30)的自重；

所述配重组件(40)包括转轴(41)、第一配重块(42)、第一滑轮(43)、第二滑轮(44)、第一牵引绳(45)和第二牵引绳(46)，所述转轴(41)可转动地设置在所述基座(10)上，所述第一滑轮(43)和所述第二滑轮(44)设置在所述转轴(41)上，所述第一牵引绳(45)的两端分别与所述第一滑轮(43)和所述闸板(30)连接，所述第二牵引绳(46)的两端分别与所述第二滑轮(44)和所述第一配重块(42)连接；

所述配重组件(40)还包括第三滑轮(47)、第三牵引绳(48)和第二配重块(49)，所述第一滑轮(43)和所述闸板(30)均设置在所述基座(10)的内部，所述第二滑轮(44)和所述第三滑轮(47)设置在所述基座(10)的外部且位于所述转轴(41)的两端，所述第一滑轮(43)设置在所述第二滑轮(44)和所述第三滑轮(47)之间，所述第三牵引绳(48)的两端分别与所述第三滑轮(47)和所述第二配重块(49)连接；

所述闸板阀还包括轨道密封元件(50)和充气元件(60)，所述轨道密封元件(50)设置在所述闸板(30)的底部，所述轨道密封元件(50)用于与真空管道结构的轨道密封配合，所述轨道密封元件(50)具有空腔(50a)；所述充气元件(60)与所述轨道密封元件(50)的空腔(50a)相连通，所述充气元件(60)用于向所述空腔(50a)中充气以实现所述轨道密封元件(50)与真空管道结构的轨道密封配合；

所述闸板阀还包括管道密封元件(70)，所述管道密封元件(70)设置在所述闸板(30)的侧面，所述管道密封元件(70)用于与真空管道结构密封配合。

2.根据权利要求1所述的故障导向安全的闸板阀，其特征在于，所述闸板阀包括多个所述配重组件(40)，多个所述配重组件(40)间隔设置在所述闸板(30)上，多个所述配重组件(40)均与所述闸板(30)连接，任一所述配重组件(40)所提供的牵引力均大于所述闸板(30)的自重。

3.根据权利要求1所述的故障导向安全的闸板阀，其特征在于，所述轨道密封元件(50)包括依次相连接的第一密封段(51)、第二密封段(52)、第三密封段(53)、第四密封段(54)和第五密封段(55)，所述第一密封段(51)、所述第三密封段(53)和第五密封段(55)水平设置，所述第二密封段(52)和所述第四密封段(54)竖直设置，所述第一密封段(51)和所述第五密封段(55)分别与真空管道结构的轨道侧壁水平面相配合，所述第二密封段(52)和所述第四密封段(54)分别与真空管道结构的轨道侧壁竖直面相配合，所述第三密封段(53)与真空管道结构的轨道底面相配合，所述第一密封段(51)、所述第二密封段(52)、所述第三密封段(53)、所述第四密封段(54)和所述第五密封段(55)均具有所述空腔(50a)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的故障导向安全的闸板阀，其特征在于，所述闸板阀还包括锁闭机构(80)，所述锁闭机构(80)设置在所述基座(10)上，所述闸板(30)具有卡槽(30a)，所述锁闭机构(80)用于在闸板(30)运动至设定位置时与所述卡槽(30a)相配合以实现闸板(30)与所述基座(10)在闸板关闭状态时的锁紧。

5.根据权利要求4所述的故障导向安全的闸板阀，其特征在于，所述锁闭机构(80)包括弹簧(81)和卡扣(82)，所述弹簧(81)的一端固定设置在所述基座(10)上，所述卡扣(82)的一端可转动地设置在所述基座(10)上，所述弹簧(81)的另一端与所述卡扣(82)的另一端连接。

6.一种真空管道，其特征在于，所述真空管道包括真空管道结构和如权利要求1至5中任一项所述的故障导向安全的闸板阀，所述闸板阀的基座(10)固定设置在所述真空管道结构上。

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