Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Tunnelstaubsammelsystem, bei dem elektrischer
Staubsammler eingesetzt wird, um Staub und Rauch aus der kontaminierten Luft in
einem Tunnel zu entfernen und so die Luft wiederverwenden zu können, und
insbesondere ein Tunnelstaubsammelsystem, das an der Decke eines Tunnels angebracht ist, der
hauptsachlich für Kraftfahrzeuge bestimmt ist.
Stand der Technik
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Es ist eine Vielzahl von Tunnelstaubsammelsystemen erhältlich. Typische Systeme sind
eine Tunnelstaubsammelsystem des Umgehungstunneltyps, wie es in Fig. 8(A)
dargestellt ist, sowie ein Tunnelstaubsammelsystem des Deckenistallationstyps, wie es in Fig.
8(B) sowie Fig. 9(A) und 9(B) dargestellt ist. Fig. 9(A) und 9(B) sind eine Draufsicht auf
das Tunnelstaubsammelsystems, das in Fig. 8(B) dargestellt ist, bzw. eine
Schnittansicht desselben.
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Bei dem Tunnelstaubsammelsystem des Umgehungstunneltyps, wie es in Fig. 8(A)
dargestellt ist, ist ein Umgehungs tunnel als Staubsammelkammer 2 mit dem Haupttunnel 1
verbunden, der für Kraftfahrzeuge bestimmt ist, so daß die in dem Tunnel 1
kontaminierte Luft in die Staubsammelkammer eingeleitet wird, die an einem Ende zur Seitenwand
des Haupttunnels 1 hin offen ist, wo sie mit einem elektrischen Staubsammier 3 (im
folgenden, wenn von Belang, lediglich als "ein Staubsammler 3" bezeichnet)
dekontaminiert wird. Die so behandelte Luft wird dem Haupttunnel 1 mit einem Luftgebläse 4 über
das andere Ende der Staubsammelkammer 2 zugeführt.
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Beim Tunnelstaubsammelsystem des Deckeninstallationstyps hingegen ist eine
Deckentafel 5 so installiert, daß eine Staubsammelkammer 2 im oberen Abschnitt eines Tunnels
entsteht. Die Staubsammekammer 2 weist ein Ende 2a auf, das dazu dient, Luft aus
dem Tunnel anzusaugen (im folgenden, wenn zutreffend, als "ein Luftansaugende 2a"
bezeichnet), und das andere Ende 2b, das dazu dient, dem Tunnel dekontaminierte Luft
zuzuführen (im folgenden, wenn zutreffend, als "ein Luftbereitstellungsende 2b"
bezeichnet). Die über das Luftansaugende 2a in die Staubsammelkammer 2 angesaugte
Luft wird mit Staubsammlem 3 dekontaminiert, und die so dekontaminierte Luft wird dem
Tunnel mit Luftgeblasen 4 zugeführt, die in der Nähe des Luftbereitstellungsendes 2b
vorhanden sind. Im Vergleich zu dem Tunnelstaubsammelsystem vom
Umgehungstunneltyp ist das Tunnelstaubsammelsystem vom Deckeninstallationstyp dahingehend
vorteilhaft, daß die Kosten für seine Installation geringer sind, da es nicht notwendig ist,
den Umgehungstunnel herzustellen.
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Bei dem Tunnelstaubsammelsystem des Deckeninstallationstyps sind, wie in Fig. 9
dargestellt, zwei Staubsammler 3 in der Staubsammelkammer 2 so vorhanden, daß sie
durch eine Trennplatte 6 voneinander getrennt sind. Das heißt, die
Staubsammelkammer ist durch die Trennplatte 6 in zwei Teile unterteilt, in denen jeweils die beiden
Staubsammler vorhanden sind. Zwei Axialluftgebläse 4 mit zylindrischen Gehäusen 4b
sind am Luftbereitstellungsend.e 2b der Staubsammelkammer 3 vorhanden, und
Luftansaugeinlasse 7 sind am Luftansaugende der Staubsammelkammer 2 vorhanden. Die
Luft im oberen Abschnitt des Tunnels wird durch die Luftansaugeinlasse 7 linear entlang
der Mittelachse des Tunnels in die Staubsammelkammer angesaugt und mit den
Staubsammlern 3 dekontaminiert, und die so dekontaminierte Luft wird dem Tunnel mit den
Luftgebläsen 4 über die Luftbereitstellungsauslasse 4a linear zugeführt.
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Die Deckentafel 5 dient als Grundtafel, die die Staubsammler 3 usw. trägt. Im
allgemeinen erstreckt sich die Deckentafel 5 bis zu den Luftbereitstellungsauslassen 4a der
Luftgeblase 4, die dazu dienen, Zugang zu den Luftgebläsen zur Überprüfung und
Wartung zu ermöglichen.
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Bei dem Fall in Fig. 9 sind lediglich zwei Staubsammler 3 vorhanden. Wenn jedoch
mehr als zwei Staubsammier eingesetzt werden, sind sie in den Staubsammelkammern
vom Luftansaugende 2a zum Luftbereitstellungsende 2b hin gestaffelt angeordnet.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Tunnelstaubsammelsystem dient das Luftansaugende 2a
der Staubsammelkammer 2 als die Luftansaugeinlasse 7. Es ist jedoch des weiteren ein
Tunnestaubsammelsystem vom Deckeninstallationstyp erhältlich, bei dem, wie in Fig.
10 dargestellt, das Ende der Staubsammelkammer, das dem obenbeschriebenen
Luftansaugende entspricht, geschlossen ist, und stattdessen ein Luftansaugeinlaß im
Endabschnitt der Deckentafel 5 (im folgenden, wenn zutreffend als "ein
Tunnelstaubsammelsystem vom Aufwärtsansaugtyp" bezeichnet) geöffnet ist.
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Bei dem Tunnelstaubsammelsystem vom Aufwärtsansaugtyp ist, wie in Fig. 10
dargestellt, das Luftansaugende 2a der Staubsammelkammer 2, die durch die Deckentafel 5
gebildet wird, mit einer Verschlußtafel 8 verschlossen, und stattdessen ist ein
Luftansaugeinlaß 9, der als rechteckiger Ausschnitt ausgebildet ist, in der Deckentafel 5 in der
Nähe der Verschlußtafel 8 angeordnet. Die dekontaminierteLuft in dem Tunnel wird
durch den Luftansaugeinlaß 9 in die Staubsammelkammer geleitet, wie dies durch die
Pfeile angedeutet ist, und mit den Staubsammern 3 dekontaminiert. Die so
dekontaminierte Luft wird dem Tunnel mit den Luftgebläsen 4 zugeführt.
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Das obenbeschriebene herkömmliche Tunnelstaubsammesystem vom
Deckeninstallationstyp weist die unten aufgeführten Nachteile auf, die seinen
Staubsammelwirkungsgrad verringern. Bei dem herkömmlichen Tunnelstaubsammelsystem, wie es in Fig. 9
dargestellt ist, wird die von den Staubsammern 3 dekontaminierte Luft entlang der
Mittelachse des Tunnels 1 unverändert, in den oberen Teil des letzteren geblasen. Daher ist
es im Vergleich zu dem Tunnelstaubsammelsystem des Umgehungstunneltyps
schwierig, die dekontaminierte Luft mit der kontaminierten Luft über der Fahrbahn 1a des
Tunnels 1 zu mischen. Im allgemeinen muß ein Abstand von ungefähr 100 m vorhanden
sein, um die kontaminierte Luft vollständig mit der dekontaminierten Luft zu vermischen.
Das heißt, das Intervall der Installation von Staubsammelsystemen ist beschränkt.
Daher kann das herkömmliche System Luft in dem Bereich, in dem die Motorlast eines
Kraftfahrzeugs zunimmt, so daß die Luftverschmutzung steigt, so beispielsweise auf
einer ansteigenden Fahrbahn eines Unterwassertunneis, nicht ausreichend
dekontaminieren. Der Abstand, in dem Staubsammelsysteme installiert werden, wird unter
Berücksichtigung des Abstandes bestimmt, über den dekontaminierteluft vollständig mit
kontaminierter Luft gemischt wird.
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Bei dem herkömmlichen Tunnelstaubsammelsystem befindet sich die Deckentafel 5
unter den Luftgebläsen 4. Daher trifft, wie in Fig. 9(B) dargestellt, der durch die
Luftgebläse 4 geblasene Luftstrom nicht störungsfrei auf dem Luftstrom darum herum auf, so
daß es zu Wirbeln 12 kommt. Dadurch geht Energie verloren, und dementsprechend ist
es erforderlich, hohe elektrische Energie einzusetzen, um dekontaminierte Luft mit einer
vorgegebenen Strömungsmenge zuzuführen.
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Darüber hinaus ist der Raum für die Installation eines Staubsammesystem aufgrund der
Beschränkungen von öffentlichen Installationen beschränkt. Es ist wünschenswert, die
Strömungsmenge dekontaminierter Luft so weit wie möglich zu vergrößern, wobei der
Installationsraum pro Station so gering wie möglich gehalten werden soll.
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Beim Staubsammelsystem des Aufwärtsansaugsystems, das oben beschrieben wurde,
ist der Luftansaugeinlaß 9 in der Deckentafel 5 so ausgebildet, daß seine Ränder
senkrecht zu der Deckentafel sind. Daher bildet, wie in Fig. 11 dargestellt, die in die
Staubsammelkammer 2 angesaugte Luft einen Verengungsstrom (contraction flow), d.h., die
in die Staubsammelkammer angesaugte Luft neigt dazu, sich in der Mitte des
Staubsammlers 3 zu konzentrieren, wenn sie an dem vorderen und hinteren Rand 9a und 9b
des Luftansaugeinlasses 9 austritt. Dadurch werden lediglich 85 bis 90% der Kapazität
des Staubsammlers genutzt, und der Druckverlust an dem Luftansaugeinlaß 9 beträgt
zwischen 5 und 10%.
Zusammenfassung der Erflndung
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Dementsprechend besteht eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
ein Tunnelstaubsammesystem zu schaffen, bei dem diese Probleme nicht auftreten, um
so die Reinheit der Luft in einem Tunnel zu verbessern.
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Ein System mit den im Oberbegriffsabschnitt von Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen
ist beispielsweise aus JP-63-319,072 bekannt.
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Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Tunnelstaubsammelsystem zu schaffen, mit dem der Abstand zum Vermischen von dekontaminierter Luft
mit kontaminierter Luft verringert wird, so daß die Anzahl von Staubsammelsystemen
pro Längeneinheit eines Tunnels zunimmt und so der Luftreinigungsgrad in dem Tunnel
verbessert wird.
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Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Tunnelstaubsammelsystem zu
schaffen, bei dem die obengenannten Ströme von Luft an den Auslassen der
Luftgebläse störungsfrei aufeinandertreffen, so daß die Elektroenergie wirtschaftlich genutzt wird.
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Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Tunnelstaubsammelsystem zu
schaffen, bei dem Staubsammler in geeigneter Weise angeordnet sind, um die
Strömungsmenge von dekontaminierter Luft pro Station zu erhöhen.
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Die obenstehenden Aufgaben und weitere Aufgaben der Erfindung werden mit
Tunnelstaubsammelsystemen gemäß dem kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1 erfüllt.
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Bei dem System gemaß der Erfindung erstreckt sich die Deckentafel bis zu den
Luftgebläsen, so daß die Gehäuse der Luftgebläse im unteren Raum des Tunnels freiliegen. In
diesem Fall kann ein belüftetes Gerüst unterhalb der Luftgebläse installiert werden, um
letztere zur Wartung zugänglich zu machen.
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Bei dem herkömmlichen Tunnelstaubsammelsystem sind die Staubsammler im
allgemeinen parallel zur Längsrichtung des Tunnels angeordnet, so daß der Luftstrom
gerade zu den Luftansaugflächen der Staubsammler geleitet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bei den beigefügten Zeichnen sind:
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Fig. 1(A)
und 1(B) eine Draufsicht bzw. eine Längsschnittansicht, die ein
Tunnelstaubsammelsystem zeigen;
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Fig. 1(C) ein Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1(B);
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Fig. 2 ein Schema in Längsrichtung&sub1; das einen Einsatz des in Fig. 1(A) und 1(B)
dargestellten Tunnelstaubsammelsystems zeigt;
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Fig. 3(A)
und 3(B) eine Draufsicht bzw. eine Längsschnittansicht, die ein
Staubsammelkammer in einem Beispiel eines Tunnelstaubsammelsystems gemäß der
Erfindung zeigen;
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Fig. 4(A) eine Draufsicht, die eine Staubsammelkammer in einem
Staubsammelsystem gemäß einem dritten Aspekt zeigt;
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Fig. 4(B) ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 4(A);
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Fig. 5 eine Horizontalschnittansicht, die die Anordnung eines Staubsammlers in
dem System zeigt;
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Fig. 6 eine Draufsicht, die wesentliche Bestandteile der in Fig. 4 dargestellten
Staubsammelkammer zur Beschreibung von Luftströmen darin zeigt;
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Fig. 7 eine Längsschnittansicht, die wesentliche Bestandteile eines
Tunnelstaubsammelsystem gemäß einem vierten Aspekt zeigt;
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Fig. 8(A) eine Perspektivansicht, die ein typisches Beispiel eines herkömmlichen
Tunnelstaubsammelsystems vom Umgehungstunneltyp zeigt;
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Fig. 8(B) eine Perspektivansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen
Tunnelstaubsammelsystems vom Deckeninstallationstyp zeigt;
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Fig. 9(A)
und 9(B) eine Draufsicht bzw. eine Längsschnittansicht des
Tunnestaubsammelsystems vom Deckeninstallationstyp, das in Fig. 8(B) dargestellt ist;
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Fig. 10 eine Längsschnittansicht, die ein typisches Beispiel eines
Tunnelstaubsammelsystems vom Aufwärtsansaugtyp zeigt; und
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Fig. 11 eine Längsschnittansicht, die wesentliche Bestandteile des in Fig. 10
dargestellten Tunnelstaubsammelsystems zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Bei dem Tunnelstaubsammelsystem gemäß Fig. list die Richtung, in der die
Luftgebläse dekontaminierte Luft blasen, in bezug auf die Mittelachse des Tunnel leicht nach
außen und nach unten versetzt, so daß spiralförmige Luftströme in dem Tunnel entstehen,
um so die dekontaminierte Luft schnell mit der konatminierten Luft in dem Tunnel zu
vermischen.
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Bei dem Tunnelstaubsammelsystem gemäß der Erfindung erstreckt sich die Deckentafel
nur bis zu den Luftgebläsen, d.h., keine Deckentafel ist unterhalb der Luftgebläse
vorhanden, so daß die von den Luftgebläsen abgegebenen Luftströme parallel zu äußeren
Luftströmen um sie herum sind, d.h., die ersteren treffen störungsfrei auf letztere auf
und verhindern so die Bildung von Wirbeln. Wenn es erforderlich ist, die Luftgebläse zur
Wartung zugänglich zu machen, kann ein belüftetes Gerüst, das aus einem Metallnetz,
einem Lochstahlblech oder einem Metallgitter besteht, unter ihnen installiert werden.
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Wen eine Vielzahl von Staubsammern in der Staubsammelkammer so angeordnet sind,
daß sie gegeneinander sowohl in der Längs- als auch der Querrichtung der
Staubsammelkammer versetzt sind, wird die effektive Luftstromfläche für die Staubsammler im
Vergleich zu der für die Staubsammelkammern vorhandenen Luftstromfläche erhöht.
Wenn jedoch in diesem Fall die Staubsammler so angeordnet sind, als ob sie, vom
Luftansaugende der Staubsammelkammer gesehen, einander teilweise überdecken,
wird der Luftstrom zu einem Staubsammier durch den vorhergehenden Staubsammler
gestört.
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In Versuchen hat sich herausgestellt, daß, wenn alle Staubsammler bis auf den ersten
(vom Luftansaugende der Staubsammler her gesehen) in bezug auf die Längsrichtung
der Staubsammelkammer schräg angeordnet sind, der Luftstrom eines Staubsammlers
nicht durch den vorhergehenden Staubsammier gestört wird, auch wenn sie einander
mehr überdecken.
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Wenn in diesem Fall die Staubsammler einen zu großen Winkel in bezug auf die
Längsrichtung der Staubsammelkammer bilden, wird die kontaminierte Luft nicht
gleichmäßig auf die Staubsammler verteilt. Dabei hat sich durch Experimente
herausgestellt, daß, wenn der Winkel mehr als 12º beträgt und der Abstand zwischen
benachbarten Staubsammlern wenigstens das Doppelte der Breite des Staubsammlers beträgt,
die kontaminierte Luft gleichmäßig auf die Staubsammler verteilt wird.
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Auch in diesem Fall ist die Luftstromfläche, die von dem vom Luftansaugende der
Staubsammelkammer her gesehen ersten Staubsammler eingenommen wird, im
Vergleich zur gesamten Luftströmungsfläche der Staubsammelkammer groß, so daß der
erste Staubsammler die Strömungsmenge von Luft in dem zweiten Staubsammler
nachteilig beeinflußt, und im schlimmsten Fall auch die im dritten Staubsammler oder im
vierten Staubsammler. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Luftstromfläche der
Staubsammelkammer durch den obersten Staubsammler erheblich eingeengt wird, so
daß Verengungsströme entstehen, durch die der Luftstrom, der aus der Deckentafel vor
dem zweiten Staubsammler austritt, über den zweiten Staubsammler zum dritten oder
vierten Staubsammier strömen kann.
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Um dieses Problem zu vermeiden, ist gemäß Fig. 4 der erste Staubsammler hinsichtlich
der Luftstromvorsprungsfläche kleiner als die anderen, und der Abstand zwischen dem
ersten und dem zweiten Staubsammier ist größer als der Abstand zwischen dem
zweiten und dritten Staubsammler, der Abstand zwischen dem dritten und vierten
Staubsammler usw. Vorzugsweise entspricht der Abstand zwischen dem ersten und zweiten
Staubsammier wenigstens dem 1,5-fachen des Durchmessers des Luftstroms in der
Staubsammelkammer am Luftansaugende.
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Die Strömungsmenge von Luft in jedem Staubsammier wird gesteuert, indem die Grade
der Öffnung von Drosseln reguliert werden, die an dem Luftauslaß vorhanden sind.
Wenn der Grad der Öffnung der Drosseln eines Staubsammlers verringert wird, nimmt
die Strömungsmenge in dem Staubsammier ab und der Luftstrom wird im selben Maß
auf die anderen Staubsammler verteilt. Die gleichen Drosseln sind am Lufteinlaß jedes
Staubsammlers vorhanden. Wenn jedoch die Drosseln am Lufteinlaß verstellt werden,
wird der Luftstrom, der durch die Elektrodentafeln strömt, abgelenkt, so daß der
Staubsammelwirkungsg rad verringert wird. Daher wird vorzugsweise nur der Grad der
Öffnung der Auslaßdrosseln gesteuert.
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Des weiteren hat bei dem Tunnelstaubsammelsystem des Aufwärtsansaugtyps gemäß
Fig. 7 der Luftansaugeinlaß, der in der Deckentafel ausgebildet ist, eine erste Wand
stromauf davon sowie eine zweite Wand stromab davon, deren Ober- und Unterkanten
fortlaufend mit zwei verschieden Radien so abgerundet sind, daß die erste und die
zweite Wand in der Richtung des Luftstroms geneigt sind. Dadurch wird vermieden, daß
der Luftstrom, der aus der Deckentafel an den Rändern des Luftansaugeinlasses
austritt, unregelmäßig strömt und so zu einem Druckgefälle führt.
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Ein erstes Tunnelstaubsammelsystem wird unter Bezugnahme auf Fig. 1(A) bis 1(C)
beschrieben.
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Eine Deckentafel 5 mit einer vorgegebenen Länge ist, wie in Fig. 1 dargestellt, in einem
Tunnel 1 installiert und bildet eine Staubsammelkammer 2 im oberen Abschnitt des
Tunnels. In der Figur ist das linke Ende der Staubsammelkammer 2 ein Luftansaugende
2a, und das rechte Ende ist ein Luftbereitstellungsende 2b. Zwei Staubsammler 3 sind
an der rechten bzw. der linken Seitenwand der Staubsammelkammer 2 so angeordnet,
daß sie gestaffelt in der Staubsammelkammer 2 positioniert sind, oder sie sind so
angeordnet, daß sie, vom Luftansaugende der Staubsammelkammer gesehen, einander
überdecken. Die Staubsammelkammer 2 ist mit einer Trennwand 6, die entlang der
Mittelachse der Staubsammelkammer 2 verläuft, in zwei Luftstromkammern, d.h. eine
rechte und eine linke Luftstromkammer, so unterteilt, daß die rechte und die linke
Luftstromkammer jeweils einen Staubsammler 3 aufweisen. Zwei Axialluftgebläse 4 sind mit
der rechten und der linken Luftstromkammer an dem Luftbereitstellungsende
verbunden. Jedes der Luftgebläse 4 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse, sowie ein Gebläserad
und einen Antriebsmotor, die in das Gehäuse eingebaut sind. Jedes der Luftgebläse 4
weist einen Luftbereitstellungsauslaß 4a mit einer Düse 13 zur Bestimmung seiner
Luftblasrichtung auf. Die Düsen 13 sind in bezug auf die Mittelachse des Tunnels 1 leicht
nach unten und nach außen gerichtet.
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Wenn das so aufgebaute Tunnelstaubsammelsystem betrieben wird, wird die
kontaminierte Luft in dem Fahrbahnraum 1a in dem Tunnel 1 über die Luftansaugeinlasse 7 an
dem Luftansaugende 2a in die Staubsammelkammer 2 geleitet. Die so geleitete
kontaminierte Luft wird mit den Staubsammlern 3 dekontaminiert. Die so
dekontaminierte Luft wird in den Fahrbahnraum 1a über die Düsen 13 der Luftgebläse 4 eingeleitet.
Bei diesem Vorgang bildet die durch die Düsen 13 geblasene Luft ein Paar
spiralförmiger Luftströme in dem Fahrbahnraum 1a, wie dies durch die unterbrochenen Linien in
Fig. 1 dargestellt ist, da die Düsen in bezug auf die Mittellinie des Tunnels 1 nach unten
und nach außen gerichtet sind, wie dies bereits beschrieben wurde. Dadurch mischt sich
die über die Düsen zugeführte dekontaminierte Luft mit der kontaminierten Luft in dem
Fahrbahnraum 1a innerhalb kurzer Zeit, wobei letztere verwirbelt wird. In Versuchen ist
bestätigt worden, daß der Abstand, der erforderlich ist, um die dekontaminierte Luft mit
der kontaminierten Luft in dem Fahrbahnraum zu vermischen, um ungefähr 10% kürzer
ist als bei dem herkömmlichen Tunnelstaubsammelsystem.
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Das technische Konzept des Systems kann, wie in Fig. 2 dargestellt, bei einem
Luftgebläse (Strahlgebläse) 4 eingesetzt werden, das in einem Staubsammesystem
angeordnet ist, um das Vermischen dekontaminierter Luft mit kontaminierter Luft zu
beschleunigen. Das heißt, das Luftgebläse 4 ist mit einer Düse 13 versehen, so daß die Luft nach
unten und nach außen geblasen wird. Dadurch bildet die so geblasene Luft einen
spiralförmigen Luftstrom, wie er mit der unterbrochenen Linie dargestellt ist, so daß der
Luftmischwirkungsgrad erheblich verbessert wird, und dementsprechend kann ein
Strahlgebläse 4 eingesetzt werden, das erheblich geringere Kapazität aufweist.
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Bei dem obenbeschriebenen ersten System bildet die von den Luftgebläsen 4
zugeführte dekontaminierte Luft spiralförmige Luftströme in dem Fahrbahnraum 1a des Tunnels
1. Daher wird die Vermischung dekontaminierter Luft mit kontaminierter Luft im
Vergleich zu dem herkömmlichen System bei dem System der Erfindung beschleunigt, und
das Intervall der Installation von Staubsammelsystemen kann auf ungefähr 100 m bis
90 m verringert werden.
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Eine Ausführung der Erfindung, d.h. ein Tunnelstaubsammelsystem, wird unter
Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Fig. 3(A) und 3(B) sind eine Draufsicht bzw. eine
Seitenansicht, die eine Staubsammekammer in dem Staubsammelsystem zeigen.
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Eine Deckentafel 5, die die Staubsammelkammer 2 bildet, ist, wie in Fig. 3 dargestellt,
mit zwei Luftgebläsen 4 abgeschlossen, und die zylindrischen Gehäuse 4b der
Luftgebläse liegen nach unten hin frei. Daher kommen, wenn dekontaminierte Luftströme 10
durch die Gebläse 4 hergestellt werden, Luftströme 11 um die Luftströme 10 herum nah
an letztere, so daß erstere im wesentlichen parallel zu letzteren sind und erstere und
letztere störungsfrei aufeinandertreffen, ohne daß Wirbel entstehen. Der Energieverlust,
der auf das Vermischen der beiden Luftströme 10 und 11 zurückzuführen ist, ist
erheblich geringer als bei dem herkömmlichen Tunnelstaubsammelsystem. Wenn es für die
Wartung der Luftgebläse 4 erforderlich ist, kann ein belüftetes Gerüst 14, das
beispielsweise aus Metallnetz besteht, unter den Luftgebläsen 4 installiert werden. Durch das
Gerüst wird der Luftstrom 11 von unten nicht behindert.
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Fig. 4 und 5 zeigen ein drittes System. Bei dem Tunnelstaubsammelsystem wie es in
Fig. 4(A) dargestellt ist, sind sechs Staubsammler 3A bis 3F in der
Staubsammelkammer 2 so vorhanden, daß sie in Längsrichtung der Staubsammelkammer 2 angeordnet
sind und gegeneinander quer zu der Staubsammelkammer (von einer Seitenwand (linke
Seitenwand) der Staubsammekammer zur anderen Seitenwand (rechte Seitenwand)
hin)) in der angegebenen Reihenfolge veretzt sind. Trenntafeln 15 erstrecken sich
zwischen den Staubsammlem 13A bis 13F. Der oberste Staubsammler 3A ist über eine
Trenntafel 16 mit der einen Seitenwand der Staubsammelkammer 2 verbunden, und
desgleichen ist der letzte Staubsammier 3F über eine weitere Trenntafel 16 mit der
anderen Seitenwand der Staubsammelkammer 2 verbunden. Das heißt, diese Trenntafeln
15 und 16 trennen die durch die Staubsammler 3A bis 3F zu behandelnde kontaminierte
Luft von der durch letztere dekontaminierten Luft. Eine Führungstafel 17 befindet sich
zwischen dem letzten Staubsammler 3F und der anderen Seitenwand der
Staubsammelkammer 2 und leitet die kontaminierte Luft zu dem Staubsammler 3F.
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Von den sechs Staubsammern 3 hat der erste Staubsammler 3F, der sich am nächsten
an dem Luftansaugende 2A der Staubsammekammer 2 befindet, eine kleinere
Vorsprungsfläche gegenüber dem Luftstrom als die anderen, und er ist parallel zur
Längsrichtung
(Rechts-Links-Richtung in Fig. 4(A)) der Staubsammelkammer angeordnet. Die
übrigen Staubsammler 3B bis 3F sind so angeordnet, daß sie Winkel (weiter unten
beschrieben) zur Längsrichtung der Staubsammelkammer 2 bilden, und sie überdecken
einander teilweise vom Ende der Staubsammelkammer 2 aus gesehen. Die
Staubsammler 3B bis 3E bilden einen Neigungswinkel (α) von 100, und lediglich der letzte
Staubsammier 3F einen Winkel von 5º. Die Trenntafel 15 zwischen dem ersten dem
zweiten Staubsammler 3A und 3B enthält einen Teil 5, der parallel zu der Mittelachse
der Staubsammelkammer 2 ist, so daß der Abstand D zwischen dem ersten und dem
zweiten Staubsammler 3A und 3B größer ist als der Abstand d zwischen dem zweiten
und dem dritten Staubsammler 3B und 3C, dem dritten und dem vierten Staubsammler
3C und 3D usw.
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Bei dem so aufgebauten Tunnelstaubsammelsystem wird die kontarninierte Luft in dem
Tunnel über einen Luftansaugeinlaß 7 am Luftansaugende 2a in die
Staubsammelkammer geleitet. Die so eingeleitete kontarninierte Luft wird gleichmäßig auf die
Staubsammler 3 verteilt, wie dies durch die Pfeile mit durchgehender Linie gekennzeichnet ist,
wo sie dekontarniniert wird. Die von den Staubsammiern 3 abgegebenen
dekontaminierte Luft wird durch die Luftgebläse 4 in den Fahrbahnraurn 1 a geleitet, wie dies durch die
Pfeile mit unterbrochener Linie dargestellt ist.
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Bei dem Tunnelstaubsarnrnelsystem, das in Fig. 4 dargestellt ist, stellt die effektive
Luftstromfläche die Summe der Flächen der Lufteinlasse der Staubsammier 3 dar, und sie
ist um ungefähr 20% größer als die bei dem herkömmlichen Staubsammelsystem, da
die Staubsammler 3 so angeordnet sind, als ob sie einander überdecken, wie dies
bereits beschrieben wurde, d.h., die Strömungsmenge von Luft, die pro Station behandelt
wird, nimmt erheblich zu. Weiterhin wird, da die Staubsammier vom zweiten bis zum
letzten Staubsammier 3B bis 3F so angeordnet sind, daß sie Winkel zu der Mittelachse
der Staubsammelkammer bilden, wie dies beschrieben wurde, die kontaminierte Luft
entlang der Trennplatten 15 im wesentlichen einheitlich auf die Staubsammler 3B bis 3F
verteilt, obwohl letzere, von dem Ende der Staubsammelkammer aus gesehen,
überdeckend angeordnet sind.
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Die von dem ersten Staubsammier 3A in dem Luftstromweg in der
Staubsammelkammer 2 eingenommenen Fläche ist größer als die von den anderen Staubsammlern
eingenommene. Daher kommt es, wenn der erste Staubsammier 3A die gleiche
Vorsprungsfläche gegenüber dem Luftstrom aufweist wie die übrigen Staubsammier 3B bis
3F, wie in Fig. 6 dargestellt, zu Verengungsströmungen, durch die der Luftstrom an der
Trenntafel 15 austritt und über den zweiten Staubsammier 38 zu dem dritten
Staubsammler 3C strömt. Dieses Problem wird wie folgt behoben: Ein relativ kleiner
Staubsammler wird als der erste Staubsammler 3A eingesetzt, um die Möglichkeit des
Auftretens von Verengungsströmungen zu verhindern. Darüber hinaus wird der Abstand D so
vergrößert, daß der Luftstrom zu dem zweiten Staubsammler 38 strömt. in Versuchen
hat sich bestätigt, daß der Abstand D wenigstens das 1,5-fache des Durchmessers des
Luftstroms an dem Luftansaugende 2a der Staubsammelkammer betragen sollte.
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Bei der so aufgebauten Staubsammelkammer kann die Verteilung des Luftstroms auf
die Staubsammler 3 genau gesteuert werden, indem der Grad der Auslaßdrosseln der
Staubsammler 3 wie unten beschrieben eingestellt wird.
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Fig. 5 ist eine als Schnitt ausgeführte Draufsicht, die den Aufbau jedes der
Staubsammler 3 darstellt. Der Staubsammier 3 umfaßt: Einlaßdrosseln 18; einen Ladeabschnitt 19;
einen Staubsammelabschnitt 20; und Auslaßdrosseln 21. Die Teilchen, wie
beispielsweise Staub- und Rauchteuchen, in der kontaminierten Luft, die durch die
Einlaßdrossein 18 in den Staubsammier 3 geleitet werden, werden von dem Ladeabschnitt 19
geladen, so daß sie von dem Staubsammelabschnitt 20 eingefangen werden, an den von
einer Hochspannungserzeugungseinrichtung 22 eine Hochspannung angelegt wird,
d.h., die Luft wird dekontaminiert. Die so dekontaminierte Luft kann über die
Auslaßdrosseln 19 aus dem Staubsammier strömen. Wenn sich die Teilchen in dem
Ladeabschnitt 19 und dem Staubsammelabschnitt 20 anlagern, wird Druckluft eingeblasen, um
sie daraus zu entfernen.
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Die Einlaßdrossein 18 und die Auslaßdrosseln 21 sind an vertikalen Wellen 18a bzw.
21a angebracht und werden gedreht, um den Lufteinlaß und den Luftauslaß des
Staubsammlers zu öffnen und zu schließen. Wenn der Grad der Öffnung der Drosseln 18 und
21 verringert wird, nimmt der Widerstand des Staubsamrnlers gegenüber dem Luftstrom
zu, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms abnimmt, und
dementsprechend
wird der Luftstrom auf die anderen Staubsammier in dem Maße verteilt, in dem
die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms auf die obenbeschriebene Weise
verringert worden ist. in diesem Fall wird, wenn die Einlaßdrosseln 18 vollständig geöffnet
sind, der Grad der Öffnung der Auslaßdrosseln 21 so eingestellt, daß alle Staubsammler
eine einheitliche Luftströmungsgeschwindigkeit aufweisen. Wenn der Grad der Öffnung
der Einlaßdrosseln 18 verringert wird, kann der dekontaminierte Luftstrom, wenn er
durch die Elektrodentafeln in dem Staubsammelabschnitt 20 strömt, abgelenkt werden,
so daß der Staubsammelwirkungsg rad verringert wird. Daher werden vorzugsweise nur
die Auslaßdrosseln verstellt.
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In der Staubsammelkammer kann der Luftstrom gleichmäßig auf die Staubsammler
verteilt werden, indem Führungslamellen 26 angeordnet werden, wie sie in Fig. 6
dargestellt sind. Es ist jedoch relativ schwierig, die Führungslamellen auf die am besten
geeignete Weise auszuführen, da die Führungslarnellen einander je nach der
Positionsbeziehung zwischen den Staubsammiern 3 auf komplizierte Weise beeinflussen.
Darüber hinaus kann das Vorhandensein der Führungslarnellen die Belastung der
Luftgebläse 4 zu stark erhöhen (Fig. 4). Hingegen ist die Einstellung der
Luftströrnungsgeschwindigkeit mit den Auslaßdrosseln 21 in jedem Staubsammier 3 dahingehend
vorteilhaft, daß sie die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in den anderen Staubsammlern
3 nicht beeinflußt.
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Eine viertes Tunnelstaubsammelsystem des Aufwärtsansaugtyps ist in Fig. 7 dargestellt.
Bei dem System wird kontaminierte Luft über einen Luftansaugeinlaß 9 in eine
Staubsammelkammer 2 eingeleitet, wie dies durch die Pfeile dargestellt ist. Der
Luftansaugeinlaß 9 hat eine stromaufgelegene Wand 9a und eine strornabgelegene Wand 9b, die im
Schnitt nach innen gekrümmt sind. Das heißt, der obere und der untere Rand der
stromaufgelegenen Wand 9a sind fortlaufend mit Radien R&sub1; und R&sub2; (R&sub1; > R&sub2;)
abgerundet, und auf die gleiche Weise sind der obere und der untere Rand der
stromabgelegenen Wand 9b fortlaufend mit Radien R&sub2; bzw. R&sub1; abgerundet. Dadurch wird die
kontaminierte Luft über den Luftansaugeinlaß 9 in die Staubsammelkammer 2 schräg nach
oben an den Neigungen der strornauf- und der strornabgelegenen Wand 9a und 9b
angesaugt. Daher kann die so angesaugte Luft an der Deckentafel entlangströmen, so
daß kein Verengungsstrom entsteht. Die Luft strömt im wesentlichen zu der gesamten
Luftansaugoberfiäche des Staubsammlers 3, so daß sie mit hohem Wirkungsgrad in
Kontakt mit den nichtdargestellten Elektrodenplatten dekontaminiert wird. Des weiteren
wird der Druckverlust an dem Luftansaugeinlaß 9 auf ein Minimum verringert.
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Wie aus der obenstehenden Beschreibung hervorgeht, weist das
Tunnelstaubsammelsystem die folgenden Auswirkungen bzw. Vorteile auf:
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Bei dem ersten System ist die Düse mit dem Luftauslaß jedes der Luftgebläse so
verbunden, daß die dekontaminierte Luft nach unten und nach außen in bezug auf die
Mittelachse des Tunnels geblasen wird. Dadurch verringert sich der Abstand, der
erforderlich ist, um die dekontarninierte Luft, die von dem Staubsammier zugeführt wird, mit der
kontaminierten Luft in dem Tunnel zu vermischen, und so kann die Anzahl von
Staubsammelsystemen pro Längeneinheit eines Tunnels dementsprechend verringert
werden. Daher kann mit einem derartigen Tunnelstaubsammelsystem auch ein Tunnel mit
hoher Luftverschmutzung ausreichend belüftet werden.
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Da die Gehäuse der vorhandenen Luftgebläse im unteren Raum des Tunnels freiliegen,
wird der Energieverlust an den Luftauslassen der Luftgebläse auf ein Minimum
verringert, und dementsprechend ist der Energieverbrauch der Luftgebläse bei dem System
der Erfindung um 1 bis 5% geringer als bei dem herkömmlichen System. Des weiteren
kann aus dem gleichen Grund ein belüftetes Gerüst unterhalb der Gehäuse zur
Wartung der Luftgebläse installiert werden.
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Bei dem Tunnelstaubsammelsystem in Fig. 4 ist eine Vielzahl von Staubsammlern in der
Staubsammelkammer so vorhanden, daß sie in der Längsrichtung der
Staubsammelkammer angeordnet und quer zu der Staubsammelkammer zueinander so versetzt sind
(von einer Seitenwand der Staubsammelkammer zur anderen Seitenwand hin) als ob
sie, von einem Ende der Staubsammelkammer aus gesehen, einander überdecken. Bei
dem System wird die effektive Luftströmungsfläche erhöht, so daß die
Strömungsgeschwindigkeit von pro Staubsammelsystem zu behandelnder Luft erhöht werden kann,
ohne den Installationsraum für den Staubsammler zu vergrößern. Weiterhin wird bei
dem System der oberste Staubsammier so ausgewählt, daß er kleiner ist als die übrigen
Staubsammler, und der Abstand zwischen dem obersten und dem zweiten
Staubsammler ist größer als die Abstände zwischen dem zweiten und dem dritten Staubsammler,
zwischen dem dritten und vierten Staubsammler usw., so daß in die
Staubsammelkammer
eingeleitete kontaminierte Luft gleichmäßig auf die Staubsammler verteilt werden
kann. Des weiteren wird der Grad der Öffnung der Auslaßdrosseln an jedem der
Staubsammler so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit von Luft darin genau
gesteuert werden kann.
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Bei dem Tunnelstaubsammelsystem des Aufwärtsansaugtyps weist der in der
Deckentafel ausgebildete Luftansaugeinlaß die erste Seitenwand stromauf von dem oberen und
dem unteren Rand auf, die fortlaufend mit dem ersten Radius bzw. dem zweiten Radius,
der kleiner ist als der erste Radius, abgerundet sind, sowie die zweite Wand Strom ab
von dem oberen und dem unteren Rand, die fortlaufend mit dem zweiten bzw. dem
ersten Radius abgerundet sind. Dadurch tritt das Problem, daß der Luftstrom an der
Dekkentafel am Luftansaugeinlaß austritt, im wesentlichen nicht auf. Dementsprechend wird
die Konzentration des Luftstroms im mittleren Abschnitt der Luftansaugfläche des
Staubsammlers im wesentlichen verhindert, und der Druckverlust wird auf ein Minimum
verringert, so daß der Staubsammelwirkungsgrad um 10% bis 15% steigt.
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Obwohl bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben wurden, liegt für den
Fachmann auf der Hand, daß verschiedene Veränderungen und Abwandlungen daran
vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen, und daher sollen
mit den beigefügten Ansprüchen alle derartigen Veränderungen und Abwandlungen
abgedeckt werden, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen.