CN114562566A - 一种三通与二通切换的挡风装置及其密封确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三通与二通切换的挡风装置及其密封确定方法，其中三通与二通切换的挡风装置包括挡板部分和升降装置，所述挡板部分包括挡板、杆件和支撑台，挡板下端面呈方形布设四根杆件，四根杆件上端与挡板下端面连接，四根杆件下端焊接在支撑台上；所述升降装置包括升降台、丝杆、圆盘和底座，所述丝杆下端固定设置在底座上端面中间，所述圆盘螺纹连接在丝杆中部，所述升降台放置在圆盘上，升降台上端与支撑台下端螺纹连接，丝杆上端穿过升降台和支撑台。本发明对挡板边界做45°倾角、磨砂和密封条封边处理，当用挡板封住风口时，对挡板边界进行过磨砂、45°倾角和封边处理的密封性比原有的不做处理的密封性更好。

Description

一种三通与二通切换的挡风装置及其密封确定方法
技术领域
本发明涉及一种三通与二通切换的挡风装置及其密封确定方法。
背景技术
地铁作为地下通道的工程建筑物，具有某些其他工程无法比拟的优势，因此也呈现出了非常明显的增长趋势，具体表现为里程数不断增加，特长和长大地铁隧道以及大规模隧道群不断涌现，以隧道方式跨越水域的工程日益增加。由此也产生了一系列针对具体地铁问题的相关试验模型，而这类试验模型风口容易出现密封性问题。
目前有关密封性能的研究大多聚焦在密封面的接触压力。冯秀等针对金属垫片的密封面进行了深入的分析，讨论了接触压力和粗糙度对密封性能的影响。李振涛等利用有限元分析软件对O形密封圈的接触压力分布及最大Mises应力对不同油压和压缩率的敏感性进行了分析，为O形密封圈的压力使用范围提供参考。李翔云等通过数值模拟方法对接头密封环的加载位移和几何尺寸进行了敏感性分析，得到了最大接触压力与各参数的关系。
国内外的研究大多数都集中于各种密封措施及其密封效果，对有关地铁试验模型挡风装置这种三通与二通切换的试验模型风口密封性问题的研究较少。实际试验中，模型风口不需密封时，挡板置于管道下部，当要用挡板时要将其支撑台往上托以使挡板封住风口并用一根铁杆在下面撑住支撑台，使其不落下来。这种靠铁杆撑住挡板的方法，挡板会存在受力不均的情况，有些地方与风口不能完全贴合，且挡板边界未进行任何加强密封的处理，从而在试验过程中尤其是当系统运行速度、工作压力过大时会存在严重的漏风情况，不利于试验准确性和降低能耗。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、工作可靠、密封效果好的三通与二通切换的挡风装置，并提供其密封确定方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种三通与二通切换的挡风装置，包括挡板部分和升降装置，所述挡板部分包括挡板、杆件和支撑台，挡板下端面呈方形布设四根杆件，四根杆件上端与挡板下端面连接，四根杆件下端焊接在支撑台上；所述升降装置包括升降台、丝杆、圆盘和底座，所述丝杆下端固定设置在底座上端面中间，所述圆盘螺纹连接在丝杆中部，所述升降台放置在圆盘上，升降台上端与支撑台下端螺纹连接，丝杆上端穿过升降台和支撑台。
上述三通与二通切换的挡风装置，所述挡板边界用密封条进行封边。
上述三通与二通切换的挡风装置，所述挡板采用有机玻璃制成。
上述三通与二通切换的挡风装置，所述挡板边界做45°倾角和磨砂处理。
上述三通与二通切换的挡风装置，所述丝杆中部的外螺纹与圆盘内侧的内螺纹均为矩形螺纹。
上述三通与二通切换的挡风装置，所述支撑台与升降台中心开有直径大于丝杆直径的圆孔。
上述三通与二通切换的挡风装置，所述圆盘侧边设有四个互成90°的转动手柄。
上述三通与二通切换的挡风装置，所述密封条为橡胶密封条或海绵条。
一种三通与二通切换的挡风装置的密封确定方法，对密封条的厚度设计过程如下：
步骤一：依据GB50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.7.4条规定系统漏风量通过选择风管材料以及风管制作工艺控制，系统漏风率符合下列规定：非除尘系统不超过5％；除尘系统不超过3％，三通与二通切换的挡风装置所应用模型属于非除尘系统，故系统漏风率不超过5％；
步骤二：计算三通与二通切换的挡风装置应用的风管系统的最大漏风量：
L＝F×V×3600×5％ (1)；
其中：L，最大漏风量，单位是m3/h；F，风管的截面积，单位是m2；V，风管内风速，单位是m/s；为确定密封条厚度取值适用于风管系统工作的各范围，取风管内最大风速进行计算求得最大漏风量；
步骤三：通过压差法计算缝宽以求得相应密封条厚度，满足如下公式(2)：
Ls＝0.827×a×b×(△P)1/d×3600×1.25 (2)；
式中：Ls，正压漏风量，单位是m3/h；a，总缝长，单位是m；b，缝宽，单位m；△P，压差值，单位是Pa；d，指数，对于门缝及较大漏风面积取2，对于窗缝取1.6，无量纲数；0.827、1.25分别为计算常数和对于不严密缝隙的附加系数；a×b即为总有效漏风面积；将最大漏风量的值作为正压漏风量代入公式(2)，计算得到的缝宽即为密封条厚度，密封条厚度小于或等于缝宽即可。
本发明的有益效果在于：
1、本发明对挡板边界做45°倾角、磨砂和密封条封边处理，当用挡板封住风口时，对挡板边界进行过磨砂、45°倾角和封边处理的密封性比原有的不做处理的密封性更好。
2、本发明设有升降装置，在需要对风口进行密封时，用升降装置将挡板平稳上升，就能避免挡板受力不均的情况，使得风口密封性更好。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的挡板结构示意图。
图3为本发明的挡板与风口贴合正视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1-图3所示，一种三通与二通切换的挡风装置，包括挡板部分A和升降装置B，所述挡板部分A包括挡板1、杆件3和支撑台4，挡板1下端面呈方形布设四根杆件3，四根杆件3上端与挡板1下端面连接，四根杆件3下端焊接在支撑台4上；所述升降装置B包括升降台5、丝杆7、圆盘6和底座8，所述丝杆7下端固定设置在底座8上端面中间，所述圆盘6螺纹连接在丝杆7中部，所述升降台5放置在圆盘6上，升降台5上端与支撑台4下端螺纹连接，所述支撑台4与升降台5中心开有直径略大于丝杆7直径的圆孔，丝杆7上端穿过升降台5和支撑台4的圆孔。
所述挡板1采用有机玻璃制成，挡板1边界用密封条2进行封边，密封条2为橡胶密封条或海绵条；挡板1边界做45°倾角和磨砂处理。
所述丝杆7中部的外螺纹与圆盘6内侧的内螺纹均为矩形螺纹。
所述圆盘6侧边设有四个互成90°的转动手柄。
密封条2的厚度，满足如下公式(1)、(2)。
第一，依据GB50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.7.4条规定系统漏风量应通过选择风管材料以及风管制作工艺控制，系统漏风率宜符合下列规定:非除尘系统不宜超过5％；除尘系统不宜超过3％。本发明属于非除尘系统故系统漏风率不宜超过5％。
第二，根据第一步确定的漏风率求实验室青岛地铁8号线过海区间试验模型左行车道允许的最大漏风量：
L＝F×V×3600×5％ (1)；
式(1)中：L，最大漏风量，单位是m3/h；F,风管的截面积，单位是m2；V,风管内风速，单位是m/s。为确定密封条厚度取值能适用于风管系统工作的各范围，取风管内最大风速进行计算求得最大漏风量。实验室青岛地铁8号线过海区间试验模型左行车道断面面积为0.281582m2，风管正常情况下最大运行速度为10m/s，将F＝0.281582m2、V＝10m/s代入公式(1)求得青岛地铁8号线过海区间试验模型左行车道最大漏风量为506.8476m3/h。
第三，通过公式(1)求得的最大漏风量以及青岛地铁8号线过海区间试验模型左行车道有关数据运用压差法计算缝宽以求得相应密封条厚度：
Ls＝0.827×a×b×(△P)1/d×3600×1.25 (2)；
式(2)中：Ls，正压漏风量，单位是m3/h；a，总缝长，单位是m；b，缝宽，单位m；△P，压差值，单位是Pa；d，指数，对于门缝及较大漏风面积取2，对于窗缝取1.6，无量纲数；0.827、1.25分别为计算常数和对于不严密缝隙的附加系数；a×b即为总有效漏风面积。为确定密封条厚度取值能适用于风管系统工作的各范围，取风管最大系统工作压力进行计算。依据GB50243—2016《通风与空调工程施工及验收规范》第4.1.4条规定风管系统按其工作压力划分为微压(P≤125、P≥－125)、低压(125＜P≤500、－500≤P＜－125)、中压(500＜P≤1500、－1000≤P＜－500)与高压(1500＜P≤2500、－2000≤P＜－1000)四个类别，其中P为风管系统工作压力，单位为Pa，即风管最大系统工作压力为2500Pa。将△P＝2500Pa、青岛地铁8号线过海区间试验模型吊顶排烟口缝长a＝1.35m、指数d＝2以及最大漏风量的值作为正压漏风量Ls＝506.8476m3/h代入公式(2)计算得缝宽b约为2.02mm，即要使本试验模型在最大速度和最大系统工作压力下漏风率不超过5％，缝宽可取≤2mm。为保证挡板与风口贴合时，不会因缝宽影响其密封性，挡板密封条厚度对应缝宽取≤2mm。现有三通与二通切换的试验模型挡板密封条厚度均可通过将系统最大运行速度及最大工作压力代入公式(1)、(2)进行计算确定缝宽以得出相应密封条厚度。
工作原理：在三通与二通切换的试验模型中，挡板1和四根杆件3置于模型管道内部，且四根杆件3下端通过模型底部四个直径大小与杆件3直径一样的孔之后再与下部的支撑台4连接，即支撑台4及以下各部分位于模型管道外面的下部。模型顶部设有风口，模型不需密封时挡板1置于管道底部，需要密封时，通过转动圆盘6使得圆盘6沿丝杆7上的矩形螺纹平稳上升，圆盘6上部的升降台5及挡板部分A随之平稳上升，直至挡板1与风口完全贴合。当不再需要密封时，通过反向转动圆盘6，使得圆盘6沿丝杆7上的矩形螺纹平稳下降，由于支撑台4与升降台5中心开有略大于丝杆7直径的圆孔，故圆盘6沿丝杆7下降时，其上挡板部分A和升降台5一起往下移动直至挡板1置于模型底部。
本发明结构解决了现有三通与二通切换的试验模型风口密封性不够理想的问题，挡板边界的磨砂、45°倾角和密封条封边处理方法简单、成本低，且选用的升降装置体积小，结构简单，便于安装拆卸，在实际情况中更易于推广使用。

Claims (9)

1.一种三通与二通切换的挡风装置，其特征在于，包括挡板部分和升降装置，所述挡板部分包括挡板、杆件和支撑台，挡板下端面呈方形布设四根杆件，四根杆件上端与挡板下端面连接，四根杆件下端焊接在支撑台上；所述升降装置包括升降台、丝杆、圆盘和底座，所述丝杆下端固定设置在底座上端面中间，所述圆盘螺纹连接在丝杆中部，所述升降台放置在圆盘上，升降台上端与支撑台下端螺纹连接，丝杆上端穿过升降台和支撑台。
2.根据权利要求1所述的三通与二通切换的挡风装置，其特征在于：所述挡板边界用密封条进行封边。
3.根据权利要求1所述的三通与二通切换的挡风装置，其特征在于：所述挡板采用有机玻璃制成。
4.根据权利要求1所述的三通与二通切换的挡风装置，其特征在于：所述挡板边界做45°倾角和磨砂处理。
5.根据权利要求1所述的三通与二通切换的挡风装置，其特征在于：所述丝杆中部的外螺纹与圆盘内侧的内螺纹均为矩形螺纹。
6.根据权利要求1所述的三通与二通切换的挡风装置，其特征在于：所述支撑台与升降台中心开有直径大于丝杆直径的圆孔。
7.根据权利要求1所述的三通与二通切换的挡风装置，其特征在于：所述圆盘侧边设有四个互成90°的转动手柄。
8.根据权利要求2所述的三通与二通切换的挡风装置，其特征在于：所述密封条为橡胶密封条或海绵条。
9.一种根据权利要求2或8中所述的三通与二通切换的挡风装置的密封确定方法，其特征在于，对密封条的厚度设计过程如下：
步骤一：依据GB50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.7.4条规定系统漏风量通过选择风管材料以及风管制作工艺控制，系统漏风率符合下列规定：非除尘系统不超过5％；除尘系统不超过3％，三通与二通切换的挡风装置所应用模型属于非除尘系统，故系统漏风率不超过5％；
步骤二：计算三通与二通切换的挡风装置应用的风管系统的最大漏风量：
L＝F×V×3600×5％ (1)；
其中：L，最大漏风量，单位是m3/h；F，风管的截面积，单位是m2；V，风管内风速，单位是m/s；为确定密封条厚度取值适用于风管系统工作的各范围，取风管内最大风速进行计算求得最大漏风量；
步骤三：通过压差法计算缝宽以求得相应密封条厚度，满足如下公式(2)：
Ls＝0.827×a×b×(△P)1/d×3600×1.25 (2)；
式中：Ls，正压漏风量，单位是m3/h；a，总缝长，单位是m；b，缝宽，单位m；△P，压差值，单位是Pa；d，指数，对于门缝及较大漏风面积取2，对于窗缝取1.6，无量纲数；0.827、1.25分别为计算常数和对于不严密缝隙的附加系数；a×b即为总有效漏风面积；将最大漏风量的值作为正压漏风量代入公式(2)，计算得到的缝宽即为密封条厚度，密封条厚度小于或等于缝宽即可。
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