GRUNDLAGEN ZU DER ERFINDUNG
(Gebiet der Erfindung)
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Diese Erfindung betrifft ein System zum Aufsammeln von Staub in einem Tunnel
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In einem solchem System wird ein elektrischer
Staubsammler dazu verwendet, Staub und Rauch aus der verunreinigten Luft in einem
Tunnel zu entfernen, um dadurch die Luft erneut zu verwenden. Das System zum
Sammeln von Staub in einem Tunnel ist an der Decke eines Tunnels installiert, welcher
hauptsächlich für Kraftfahrzeuge vorgesehen ist.
(Stand der Technik)
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Ein System zum Aufsammeln von Staub in einem Tunnel gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus der Patentschrift JP-A-63-319072 bekannt.
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Es ist eine Vielzahl von Systemen zum Sammeln von Staub in einem Tunnel verfügbar.
Typische derartige Systeme sind ein System zum Sammeln von Staub in einem Tunnel
des Typs mit einem Nebenleitungstunnel, wie in der Fig. 2(A) gezeigt ist und ein
system zum Sammeln von Staub in einem Tunnel des Typs mit Deckenanbringung, wie
in den Fig. 2(B) und Fig. 3(A) und 3(B) gezeigt ist. Die Fig. 3(A) und 3(B)
sind Draufsichten und eine Schnittansicht des in der Fig. 2(B) gezeigten Systems zum
Sammeln von Staub in einem Tunnel.
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In dem System zum Sammeln von Staub in einem Tunnel des Typs mit
Nebenleitungstunnel, wie es in Fig. 2(A) gezeigt ist, ist ein Nebenleitungstunnel als
Staubsammelkammer 2 mit einem Haupttunnel 1 verbunden, der für die Kraftfahrzeuge vorgesehen
ist, so daß die verschmutzte Luft im Tunnel 1 in die Staubsammelkammer an einem
Ende, das sich in eine Seitenwand des Haupttunnels 1 hin öffnet, geleitet wird, so sie
mit einem elektrischen Staubsammler 3 (hier im folgenden, bei Bedarf, lediglich als
"Staubsammler 3" bezeichnet) gereinigt wird. Die derart bearbeitete Luft wird in den
Haupttunnel mit einem Luftgebläse 4 über das andere Ende der Staubsammelkammer
2 eingespeist.
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Andererseits ist in dem System zum Sammeln von Staub in einem Tunnel nach Art der
Deckeninstallation eine Deckenplatte 5 auf solche Weise angebracht, daß eine
Staubsammelkammer 2 im oberen Abschnitt eines Tunnels gebildet wird. Die
Staubsammelkammer 2 weist ein Ende 2a auf, das zum Ansaugen von Luft aus dem Tunnel (im
folgenden an entsprechenden Stellen als Luftansaugende bezeichnet) verwendet wird,
und ein anderes Ende 2b, das für die Einspeisung gereinigter Luft in dem Tunnel
(entsprechend im folgenden als Lufteinspeisungsende oder Luftbereitstellungsende 2b
bezeichnet) verwendet wird. Die durch das Luftansaugende 2a in die
Staubsammelkammer 2 eingesaugte Luft wird durch die Staubsammler 3 gereinigt und die so
gereinigte Luft wird in den Tunnel mittels Luftgebläsen 4, die in der Nähe des
Lufteinspeiseendes 2b vorgesehen sind, eingespeist. Im Vergleich zu dem System zum Sammeln
von Staub in einem Tunnel des Typs mit einem Nebenleitungstunnel ist das System
zum Sammeln von Staub in einem Tunnel des Deckeninstallationstyps dahingehend
vorteilhaft, daß die Installationskosten geringer sind, da es nicht notwendig ist, den
Nebenleitungstunnel zu bilden.
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In dem System zum Sammeln von Staub in einem Tunnel des Deckeninstallationstyps,
wie er in Fig. 3 gezeigt ist, sind zwei Staubsammler 3 in der Staubsammelkammer 2
auf solche Weise vorgesehen, daß sie durch eine Trenntafel 6 voneinander getrennt
sind. Insbesondere ist die Staubsammelkammer durch die Trenntafel 6 in zwei Teile
unterteilt, in denen jeweils die Staubsammler vorgesehen sind. Zwei Luftgebläse 4
eines Axialflußtyps mit zylindrischen Gehäusen 4b sind an dem Lufteinspeisungsende 2b
der Staubsammelkammer 2 vorgesehen, und Luftansaugeinlässe 7 sind an den
Luftansaugenden der Staubsammelkammer 2 vorgesehen. Die Luft in dem oberen Bereich
des Tunnels wird durch die Luftansaugeinlässe 7 linear entlang der zentralen Achse
des Tunnels in die Staubsammelkammer eingesaugt und mit den Staubsammlern 3
gereinigt, und die derart gereinigte Luft wird linear in die Tunnel mit den Luftgebläsen 4
durch Lufteinspeisungsauslässe 4a eingespeist.
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Die Deckentafel 5 dient als eine Basistafel, die die Staubsammler 3 etc. unterstützt. Im
allgemeinen erstreckt sich die Deckentafel 5 zu den Lufteinspeisungsauslässen 4a des
Luftgebläses 4, und ist als Vorrichtung zum Schaffen von Zugang an die Luftgebläse
für Inspektion oder Wartung nutzbar.
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Im Falle der Fig. 3 sind nur zwei Staubsammler 3 vorgesehen. Jedoch in dem Fall,
daß mehr als zwei Staubsammler verwendet werden, sind diese versetzt in den
Staubsammelkammern von dem Luftansaugende 2a zu dem Lufteinspeisungsende 2b
angeordnet.
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Das oben beschriebene konventionelle System zum Sammeln von Staub in einem
Tunnel des Deckeninstallationstyps ist in den folgenden Punkten, die seine
Sammlungseffizienz verringert, nachteilhaft. Bei dem herkömmlichen System zum Sammeln
von Staub in einem Tunnel, wie in der Fig. 3 gezeigt, wird die gereinigte Luft durch
den Staubsammler 3 entlang der zentralen Achse des Tunnels 1 so wie sie ist in
dessen oberen Bereich geblasen. Im Vergleich mit dem System zum Sammeln von Staub
in einem Tunnel des Typs mit einem Nebenleitungstunnel ist es deshalb schwierig, die
gereinigte Luft mit der verschmutzen Luft im Fahrwegraum 1a des Tunnels 1 zu
mischen. Um die gereinigte Luft mit der verschmutzen Luft vollständig zu mischen, muß
daher ein Abstand im allgemeinen ungefähr 100 m betragen. Das heißt, das
Installationsintervall des Systems zur Staubsammlung ist begrenzt. Deshalb kann das
herkömmliche System die Luft in dem Bereich, in dem die Motorbelastung eines
Kraftfahrzeugs erhöht ist, nicht ausreichend reinigen, wodurch die Verschmutzung der Luft sich
erhöht, wie z. B. in einer Staßensteigung eines Unterwassertunnels. Das
Installationsin
tervall des Systems zur Staubsammlung wird bestimmt unter Berücksichtigung der
Strecke, über die gereinigte Luft vollständig mit verschmutzter Luft vermischt wird.
In dem herkömmlichen System zum Sammeln von Staub in einem Tunnel ist die
Deckentafel 5 unterhalb der Luftgebläse 4 vorgesehen. Wie in der Fig. 3(B) gezeigt ist, trifft
daher der durch die Luftgebläse 4 ausgeblasene Luftstrom nicht sanft mit dem
umgebenden Luftstrom zusammen, so daß sich Wirbel 12 bilden. Folglich wird ein
Energieverlust hervorgerufen, und dementsprechend ist es notwendig, eine große elektrische
Leistung zu verwenden, um gereinigte Luft unter einer vorbestimmten
Luftgeschwindigkeit bereitzustellen.
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Andererseits ist der Raum zur Installation eines Systems zur Staubsammlung aufgrund
von Einschränkungen in den Versorgungseinrichtungen begrenzt. Es ist
wünschenswert, die Flußrate gereinigter Luft so sehr wie möglich unter größtmöglicher
Verringerung des Installationsraums pro Station zu erhöhen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein verbessertes System zum Sammeln von
Staub in einem Tunnel zu schaffen, das eine Verbesserung der Reinigungseffizienz
des Systems zur Staubsammlung ermöglicht und somit eine Verbesserung der
Luftreinheit in dem Tunnel ermöglicht. Dies wird detaillierter beschrieben.
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Insbesondere ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein System zum Aufsammeln von
Staub in einem Tunnel bereitzustellen, in dem der benötigte Abstand zum Mischen von
gereinigter Luft und verschmutzter Luft verringert ist, so daß die Anzahl an
Staubsammelsystemen pro Einheitsfänge eines Tunnels erhöht ist, wodurch der
Luftreinigungsgrad im Tunnel verbessert wird.
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Die zuvor genannte Aufgabe der Erfindung wird durch ein System zum Aufsammeln
von Staub in einem Tunnel gelöst, das die im Patentanspruch ausgeführten Merkmale
aufweist.
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In dem System werden im allgemeinen zwei Luftgebläse verwendet. In diesem Falle ist
es vorteilhaft, daß die Richtung der Luftstörmung einen Winkel von 5 bis 12º mit der
zentralen Achse des Tunnels bildet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1(A) und 1(B) jeweils eine Draufsicht und einen Längsschnitt, die ein System
zum Sammeln von Staub in einem Tunnel gemäß einem ersten Gesichtspunkt dieser
Erfindung zeigen;
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Fig. 1(C) einen Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1(B);
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Fig. 2(A) eine Perspektive, die ein typisches Beispiel eines konventionellen
Tunnelstaubsammelsystems des Nebentunneltyps zeigt;
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Fig. 2(B) eine Perspektive, die ein Beispiel eines konventionellen
Tunnelstaubsammelsystems des Deckeninstallationstyps zeigt; und
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Fig. 3(A) und 3(B) jeweils eine Draufsicht und einen Längsschnitt des
Tunnelstaubsammelsystems des Deckeninstallationstyps, der in Fig. 2(B) gezeigt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In dem erfindungsgemäßen System zum Aufsammeln von Staub aus einem Tunnel
wird die Strömrichtung der gereinigten Luft bezüglich der zentralen Achse des Tunnels
leicht nach unten außen festgelegt, um spiralförmige Luftströme im Tunnel zu
erzeugen, wodurch die gereinigte Luft mit der verschmutzten Luft im Tunnel schnell gemischt
wird.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Tunnelstaubsammelsystems wird nun
mit Bezug zu den Fig. 1(A) bis 1(C) beschrieben.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Deckentafel 5 mit einer vorbestimmten Länge in
einem Tunnel 1 installiert, um im oberen Bereich des Tunnels eine Staubsammelkammer
2 zu bilden. In der Zeichnung ist das linke Ende der Staubsammelkammer 2 ein
Lufteinsaugende 2a, und das rechte Ende ein Lufteinspeiseende 3b. Zwei
Staubsammler 3 sind jeweils entlang der rechten und linken Seitenwände der
Staubsammelkammer 2 so angeordnet, daß sie gestaffelt bzw. verschränkt in der Staubsammelkammer
2 liegen, oder daß sie wie überlappend angeordnet sind, wenn sie vom
Luftansaugende der Staubsammelkammer 2 betrachtet werden. Die Staubsammelkammer 2 ist in
zwei rechte und linke Luftdurchflußkammern mit einer Trennwand 6 getrennt, die sich
entlang der zentralen Achse der Staubsammelkammer 2 so erstreckt, daß die rechten
und linken Luftdurchflußkammern jeweils die zwei Staubsammler 3 aufweisen. Zwei
Axialströmungsluftgebläse 4 sind mit den rechten und linken Luftdurchflußkammern an
dem Lufteinspeisungsende verbunden. Jedes der Luftgebläse 4 umfaßt ein
zylindrisches Gehäuse sowie einen Impeller mit einem Antriebsmotor, die in das Gehäuse
eingebaut sind. Jedes der Luftgebläse 4 hat einen Lufteinspeisungsauslaß 4a mit einer
Düse 13 zur Festlegung seiner Strömrichtung. Die Düsen 13 sind leicht nach unten
außen mit Bezug zu der zentralen Achse des Tunnels 1 gerichtet.
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Wenn das so aufgebaute System zum Sammeln von Staub in einem Tunnel betrieben
wird, wird die verschmutzte Luft im Fahrbereich 1a im Tunnel 1 in die
Staubsammelkammer 2 über die Lufteinsaugeinlässe 7 am Lufteinsaugende 2a geführt. Die auf
diese Weise eingeführte Luft wird durch die Staubsammler 3 gereinigt. Die somit
gereinigte Luft wird in den Fahrbereich 1a über die Düsen 13 der Luftgebläse 4 eingespeist.
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Bei dieser Arbeitsweise bildet die durch die Düsen 13 eingeblasene gereinigte Luft ein
paar von spiralförmigen Luftströmen im Fahrbereich 1a, wie dies durch die
unterbrochene Linie in Fig. 1 angezeigt ist, da die Düsen nach unten außen mit Bezug zu
dieser zentralen Achse des Tunnels 1 gerichtet ist, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Folglich vermischt sich die durch die Düsen zugeführte gereinigte Luft in kurzer Zeit mit
der verschmutzten Luft im Fahrbereich 1a, während diese verblasen wird. Es ist durch
Experimente bestätigt worden, daß der zur Vermischung der gereinigten Luft mit der
verschmutzten Luft im Fahrbereich benötigte Abstand kleiner als 10% gegenüber dem
in einem konventionellen Tunnelstaubsammelsystem ist.
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Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, hat das erfindungsgemäße System
zum Aufsammeln von Staub aus einem Tunnel die folgenden Wirkungen oder Vorteile:
Erfindungsgemäß ist die Düse mit dem Luftauslaß jedes der Luftgebläse so
verbunden, daß die gereinigte Luft bezüglich der zentralen Achse des Tunnels nach unten
außen geblasen wird. Folglich wird der Abstand reduziert, der zur Vermischung der von
den Staubsammlern eingespeisten gereinigten Luft mit der verschmutzten Luft in dem
Tunnel benötigt wird, und demgemäß kann die Anzahl der Staubsammelsysteme per
Einheitslänge eines Tunnels deutlich erhöht werden. Somit kann mit dem
erfindungsgemäßen System zum Sammeln von Staub in einem Tunnel sogar ein Tunnel mit
hoher Luftverschmutzung ausreichend belüftet werden.