PL243241B1 - Śluza z kryzą pneumatyczną dla systemu kolei próżniowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest śluza z kryzą pneumatyczną, charakteryzująca się tym, że wewnątrz tunelu (1) znajduje się komora kryzy (5), wraz z nieaktywnym elementem rozprężnym (4) wykonanym z materiału elastycznego, składającego się z zewnętrznego torusa i wewnętrznej membrany, która aktywowana jest sprężonym powietrzem wytwarzanym przez kompresory (10) umieszczone w obudowie (5).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest śluza z kryzą pneumatyczną, w kształcie torusa wraz z wewnętrzną membraną, uruchamiana w celu zamknięcia światła rury tunelu systemu kolei próżniowej.

Z dokumentu WO2016126507 znane są zawór i blokada powietrza dla systemu transportu o dużej prędkości i sposoby ich stosowania. Niektóre przykłady wykonania niniejszego ujawnienia są ukierunkowane na zawór odcinający działający w celu odizolowania odcinków rurowej konstrukcji poddawanej ciśnieniu zewnętrznemu, próżni lub prawie próżni.

W jednym z przykładów wykonania, co najmniej jedno uszczelnienie rury zawiera poduszkę powietrzną, która jest nadmuchiwana w ścieżce transportowej, aby utworzyć śluzę powietrzną w co najmniej jednej rurze.

W innym przykładzie wykonania, jako poduszka powietrzna, może być stosowany wytrzymały, wysokociśnieniowy pęcherz (lub poduszka powietrzna). Poduszka powietrzna może zawierać miękki materiał polimerowy, który jest osadzony w powierzchni rury i który może być szybko napełniony gazem, w sytuacji, gdy konieczne może być szybkie zamknięcie, takie jak nagły wypadek, minimalizując zmianę ciśnienia w rurze.

Jako mechanizm napełniania poduszek powietrznych może zastosować pompę powietrza lub wstępnie naładowany pojemnik. Poduszka może zawierać uruchamiany otwór w rurce, aby umożliwić dopływ powietrza z otoczenia do wnętrza i napełnić poduszkę. Zawór zamykający zawiera co najmniej jeden siłownik skonfigurowany do selektywnego przemieszczania zamknięcia do i/lub z drogi transportowej. Rozwiązanie zawiera środki uszczelniające rozmieszczone w przybliżeniu wokół obwodu poduszki powietrznej (na przykład w stanie rozłożonym).

Nadal jednak powyższe urządzenia nie rozwiązują problemu efektywnego stosowania poduszki powietrznej w przypadku złożonej geometrii przekroju tunelu (istniejące rozwiązanie jest proponowane dla uszczelnienia przekroju kołowego, natomiast nie bierze pod uwagę np. podtorza, czy urządzeń towarzyszących „zaburzających” kołowy przekrój rury). Ponadto istnieje potrzeba tworzenia rozwiązań bardziej kompaktowych od znanych urządzeń, ponieważ zajmuje mniej miejsca zarówno w postaci złożonej, jak i rozłożonej, co może być istotne w przypadku montażu śluzy w miejscach tunelu, gdzie występuje duża liczba urządzeń towarzyszących, lub w tunelach podziemnych, gdzie istotna jest oszczędność miejsca ze względu na koszty.

Śluza z kryzą pneumatyczną dla systemu kolei próżniowej, wewnątrz obudowy tunelu próżniowego zaopatrzona jest w komorę, w której znajduje się złożona kryza pneumatyczna kształtem dopasowana do geometrii tunelu i podtorza zdolna do całkowitego zamknięcia światła rury/tunelu podczas pełnego otwarcia. Kryza pneumatyczna składa się z zewnętrznego elementu w kształcie torusa oraz wewnętrznej membrany z materiału o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie.

Istotą wynalazku jest kompaktowa śluza z kryzą pneumatyczną do zastosowania w tunelu próżniowym systemu kolei próżniowych dopasowana do geometrii tunelu oraz podtorza, przy czym wewnątrz tunelu (1) znajduje się komora kryzy (5), wraz z nieaktywnym co najmniej jednym elementem rozprężnym (4) charakteryzująca się tym, że co najmniej jeden element rozprężny (4) wykonany jest z materiału elastycznego, tworząc elementy pneumatyczne śluzy współpracujące ze sobą; składającego się z zewnętrznego torusa (6) i wewnętrznej co najmniej dwuwarstwowej membrany (7), która aktywowana jest sprężonym powietrzem wytwarzanym przez kompresory (10) umieszczone w obudowie komory kryzy (5), ponadto zawiera magnesy (9), albo pierścienie stabilizujące (8), albo substancje adhezyjne, albo dodatkowe elementy pneumatyczne umieszczone na powierzchni styku elementu rozprężnego (4) ze ścianą tunelu; przy czym komora kryzy (5) wraz ze złożonym elementem rozprężnym (4) znajduje się zarówno z boku rury, jak i w jej górnej części. Korzystnie, śluza składa się z kilku elementów rozprężnych (4), które są wyzwalane sekwencyjnie. Korzystnie, śluza zawiera automatyczne lub manualne urządzenie uruchamiające.

Wynalazek polega na tym, że wewnątrz tunelu znajduje się komora kryzy pneumatycznej połączona z konstrukcją obudowy, w której umieszczono rozprężny element napełniany sprężonym powietrzem pochodzącym z zasobnika lub zestawu kompresorów, powodujący w sytuacji uruchomienia go szybkie zamknięcie światła tunelu i ograniczenie zapowietrzenia odcinka.

Korzystne dla właściwego umiejscowienia kryzy pneumatycznej w przekroju tunelu jest wykonanie wewnętrznego kołnierza wewnątrz rury nie kolidującego ze skrajnią pojazdu. Dzięki zastosowaniu kołnierza można uzyskać właściwą stabilizację kryzy poddanej jednostronnemu naciskowi słupa powietrza. Utrzymanie elementu rozprężnego w przekroju tunelu gwarantują siły tarcia występujące na styku ściany rury oraz powierzchni torusa. Strefa kryzy pomiędzy kołnierzami stabilizującymi powinna być uszorstniona w celu zwiększenia współczynnika tarcia między tymi elementami. Niezbędne jest jednak wywołanie znacznego nadciśnienia w kołnierzu torusa - elemencie pneumatycznym tak, by siły tarcia zablokowały przesuwanie się elementu.

Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest stosowanie elementu rozprężnego jako awaryjnego, możliwego do szybkiego zamknięcia światła rury/tunelu w przypadku utraty integralności rurociągu czy awarii pojazdu. W przypadku więcej niż jednego elementu pneumatycznego, elementy pneumatyczne śluzy współpracują ze sobą tworząc szczelne zamknięcie światła tunelu.

Powierzchnia uszorstniona to powierzchnia o powiększonym współczynniku tarcia pomiędzy tunelem a elementem rozprężnym. W tym przypadku uszorstnienie może zostać zrealizowane za pomocą zwiększenia chropowatości powierzchni tunelu poprzez szlifowanie materiałem ściernym o gradacji P30-P180 wg FEPA. Drugim sposobem na „uszorstnienie” tunelu jest pokrycie powierzchni odcinka tunelu, która styka się z powierzchnią elementu rozprężnego, elastomerem np. silikonem lub kauczukiem butylowym (IIR) metodą natryskową. Pokrycie powierzchni elastomerem również powoduje wzrost współczynnika tarcia pomiędzy powierzchnią tunelu oraz elementem rozprężnym oraz dodatkowo doszczelnia śluzę.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania i uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój przez tunel próżniowy wraz z nieaktywną kryzą powietrzną, fig. 2 przedstawia ten sam tunel próżniowy wraz z aktywną kryzą powietrzną, fig. 3 przedstawia układ sił działających na kryzę oraz zaznaczono miejsce wbudowania kołnierza utrzymującego. Szczególne warianty rozwiązania wynalazku przedstawione zostały na fig. 4, gdzie pokazano możliwe położenie komory kryzy 5 w przekroju oraz fig. 5 gdzie przedstawiono możliwość stosowania kryzy zamykającej składającej się z więcej niż jednego elementu, na fig. 6 pokazano aktywną kryzę pneumatyczną oraz na fig. 7 pokazano sposób działania śluzy z kryzą pneumatyczną.

Przykład 1

W tunelu 1, w którym zainstalowano komorę kryzy 5 wraz ze złożonym elementem rozprężnym 4 znajduje się próżnia. Kryza pneumatyczna 5 rozumiana jest jako element rozprężny z membraną, który jest aktywny (napełniony gazem) podczas zamykania światła tunelu w celu odizolowania fragmentu tunelu, zaś jako element rozprężny 4 rozumie się odpowiednio zszyty materiał, zamknięty w komorze kryzy i czekający na aktywację. Kryza pneumatyczna ma za zadanie dławienie lub w całkowite zamknięcie światła tunelu, czyli zablokowanie przepływu gazów. Komora kryzy pneumatycznej 5 umieszczana jest z boku tunelu lub w jego górnej części. Uruchomienie kryzy poprzez wypełnienie jej sprężonym powietrzem z kompresora 10 zamontowanego do obudowy komory kryzy 5, powoduje szczelne wypełnienie przekroju tunelu elementem rozprężnym 4 kryzy pneumatycznej składającym się z torusa 6 z materiału elastycznego oraz wewnętrznej membrany 7 z materiału o wysokiej wytrzymałości i ścisłe dopasowanie do kształtu podtorza 3. Element rozprężny 4 stabilizowany jest i zabezpieczony przed przesunięciem poprzez wewnętrzne pierścienie zintegrowane z konstrukcją tunelu 8, poprzez strefę uszorstnienia powierzchni tunelu w strefie pierścieni 8 lub/i poprzez magnesy 9. Styk pomiędzy dwoma elementami śluzy może być domykany siłami tarcia, za pomocą magnesów lub przy użyciu substancji adhezyjnych takich jak poliizobutylen lub podobne. Membrana wewnętrzna 7 jest wykonana przynajmniej z dwóch warstw - warstwy uszczelniającej oraz warstwy strukturalnej. Warstwa uszczelniająca może być wykonana z elastomeru bazującego na kauczuku syntetycznym lub podobnych (neopren), natomiast warstwa strukturalna jest wykonana np. z włókien aramidowych. Element rozprężny 4 (torus) ma podobną budowę, jak membrana.

Przykład 2

Przykładowe automatyczne działanie śluzy z kryzą pneumatyczną:

Czujniki ciśnienia są rozlokowane wzdłuż tunelu o określoną odległość (np. 200-1000 m). W pewnym momencie jeden z czujników wykrywa skokowy wzrost ciśnienia, co świadczy o znacznym rozszczelnieniu tunelu. Informacja o rozszczelnieniu zostaje poprzez system nadzoru wysłana do dwóch śluz pneumatycznych najbliższych czujnikowi ciśnienia. Po otrzymaniu informacji, śluzy pneumatyczne są uruchamiana automatycznie powodując odcięcie rozszczelnionego elementu tunelu.

Przykładowe manualne działanie śluzy z kryzą pneumatyczną:

Pojazd poruszający się w rurze ulega awarii, w wyniku której niezbędna jest ewakuacja pasażerów. W związku z tym jest on zatrzymywany, następnie operator podejmuje decyzję o uruchomieniu śluz z kryzami pneumatycznymi sąsiadującymi z pojazdem. Po uruchomieniu śluz, ciśnienie w odizolowanym odcinku jest wyrównywane do ciśnienia atmosferycznego i następuje ewakuacja pasażerów przez odpowiednie wyjście ewakuacyjne.

Śluzami wg wynalazku można zabezpieczać tunele kolei próżniowej na szlaku, w strefach stacji oraz tunelach serwisowych, w zależności od wymogów bezpieczeństwa i potrzeb eksploatacyjnych.

Claims (3)

1. Kompaktowa śluza z kryzą pneumatyczną do zastosowania w tunelu próżniowym systemu kolei próżniowej dopasowana do geometrii tunelu oraz podtorza, przy czym wewnątrz tunelu (1) znajduje się komora kryzy (5), wraz z nieaktywnym co najmniej jednym elementem rozprężnym (4), znamienna tym, że co najmniej jeden element rozprężny (4) wykonany jest z materiału elastycznego, tworząc elementy pneumatyczne śluzy współpracujące ze sobą; składającego się z zewnętrznego torusa (6) i wewnętrznej co najmniej dwuwarstwowej membrany (7), która aktywowana jest sprężonym powietrzem wytwarzanym przez kompresory (10) umieszczone w obudowie komory kryzy (5), ponadto zawiera magnesy (9), albo pierścienie stabilizujące (8), albo substancje adhezyjne, albo dodatkowe elementy pneumatyczne umieszczone na powierzchni styku elementu rozprężnego (4) ze ścianą tunelu; przy czym komora kryzy (5) wraz ze złożonym elementem rozprężnym (4) znajduje się zarówno z boku rury, jak i w jej górnej części.

2. Śluza z kryzą pneumatyczną według zastrz. 1, znamienna tym, że składa się z kilku elementów rozprężnych (4), które są wyzwalane sekwencyjnie.

3. Śluza z kryzą pneumatyczną według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera automatyczne lub manualne urządzenie uruchamiające.