专利摘要

本发明公开了一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置，其特征在于:所述隧道竖井防吸穿排烟辅助装置包括锥形挡板，所述锥形挡板设置于隧道竖井的底部开口处，锥形挡板由两块调节板组成，两块所述调节板呈“人”字形组装，人字形的开口朝下设置。本发明相比现有技术具有以下优点：通过在竖井下方加放一块可调节角度的锥形挡板，来抑制竖井自然排烟的空气吸穿问题，通过外加的传感器感应外界烟气温度，实时的对锥形挡板的角度作出调整，以保证竖井自然排烟的效率时刻保持在较高水平，进一步保障火灾发生后内部被困人员的生命安全以及救援工作的有利展开。

权利要求

1.一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置，其特征在于:所述隧道竖井防吸穿排烟辅助装置包括锥形挡板，所述锥形挡板设置于隧道竖井的底部开口处，锥形挡板由两块调节板组成，两块所述调节板呈“人”字形组装，人字形的开口朝下设置；所述锥形挡板通过吊挂轨道安装于隧道竖井底部开口处，所述吊挂轨道竖直设置，所述锥形挡板通过升降电机带动在所述轨道上上下移动；所述吊挂轨道的上半部分设置在隧道竖井内；所述调节板的顶部设置齿轮轴杆，两块所述调节板的齿轮轴杆相互啮合，其中一个齿轮轴杆与调节电机的电机轴相连接；所述隧道竖井防吸穿排烟辅助装置还包括反馈调节系统，所述反馈调节系统包括烟气温度感应探头、风速仪和控制终端，所述烟气温度感应探头设置于隧道竖井底部与隧道顶面交界处，所述烟气温度感应探头、升降电机和调节电机均与所述控制终端电性连接；两块所述调节板之间的夹角为θ，满足如下关系式：

其中，ves是隧道竖井内烟气运动速度；vcs是隧道顶棚下方烟气层与空气剪切层的烟气运动速度；C是常数，取值范围为0.3～124.9；ξ是阻力系数，其取值范围小于0～1；δ是烟气层厚度；T0是室外空气的温度；ΔTs是竖井下方烟气的温度，通过烟气温度感应探头获取；g是重力加速度；H是隧道高度；每块所述调节板的面积等于隧道竖井横截面积的一半。

2.如权利要求1所述一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置，其特征在于：在隧道顶棚下方竖井与顶棚交界位置沿竖直方向由上向下布置不止一个烟气温度传感器，当顶棚下方最高位置处烟气温度传感器所测值温度高于最低位置处烟气温度传感器所测温度t℃时，判断烟气已到达竖井下方，以最高位置处烟气传感器所测温度作为竖井下方烟气的温度ΔTs；当相邻两个烟气温度传感器所测温度具有的温度差大于t℃时，以其中位于上方的烟气传感器距离隧道顶棚的距离作为烟气层厚度δ；t的取值为0～10；当所有烟气温度传感器所测温度均超过50℃时，以位置最低处烟气温度传感器距离隧道顶棚的距离作为烟气层厚度δ。

3.如权利要求1所述一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置，其特征在于:所述调节板顶部距隧道顶棚的高度为h，满足如下关系式：

其中，W是隧道竖井的横向宽度。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道安全技术领域，尤其涉及的是一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置。

背景技术

由于国内城市化进程的加快，农村人口大量涌入城市，造成城市用地与土地资源紧张，并导致城市交通拥堵问题突出。在此情况下，合理开发与利用地下空间是缓解这一矛盾的有效方法。近年来城市隧道的出现，大大缓解了城市交通压力。但是城市隧道在给大众带来便利的同时，也带来了安全问题——隧道火灾。隧道内因为空间狭长，烟气不宜扩散，是造成人员伤亡的主要因素，最近发生的多起重特大隧道火灾事故也印证了此观点，研究表明改善隧道内烟气的排烟效率具有重要的实际意义。

为保证隧道内部在火灾情况下迅速排出烟气，降低烟气浓度和热量，保障隧道内人员的安全，城市浅埋隧道一般纵向、横向以及半横向的通风排烟系统。其目的是火灾发生后能尽快减少隧道内烟气浓度与热量，保障隧道内人员的安全疏离，给救援工作带来一定的便利条件，加速被困人员的救援展开工作。

城市浅埋隧道净髙小、长度短，若采用深埋隧道常用的机械排烟，在施工等方面有较大难度，而且，采用机械排烟可能会改变隧道内施工情况，导致隧道结构发生改变，无法保证施工安全以及日后隧道正常使用时的安全要求等因素。因此，国内外一些城市浅埋隧道选择了更为环保、经济的竖井自然排烟方式。利用竖井的烟囱效应，使得竖井保持持续的气流运动，以此置换隧道内部的空气，而空气的品质也相应的得到了改善。由于竖井换气作用，隧道主体内即使风量较小，也可以将有毒有害气体浓度控制在一定范围内。

城市浅埋隧道在通风排烟采用竖井自然排烟方式时存在一个重要的问题：空气吸穿问题。这是因为在采用竖井排烟方式进行排烟时，由于竖井内形成的烟囱效应会导致内外压差，从而使竖井下方的烟气层受到竖井惯性力的作用，与空气分界面处的扰动增强，使得部分空气被卷吸入烟气层中，在竖井下方形成稳定的凹陷区。竖井下方出现明显的凹陷区，且随着竖井高度增加，烟囱效应也会逐渐增强，凹陷区也会逐渐增大。当竖井达到一定高度时，凹陷区最高点进入竖井下端开口，竖井下方的烟气层厚度降至0，竖井排烟过程中的这种特殊现象称作吸穿现象。发生吸穿现象时，隧道下部的冷空气被直接吸入竖井，导致竖井的排烟效果显著下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置，其特征在于:所述隧道竖井防吸穿排烟辅助装置包括锥形挡板，所述锥形挡板设置于隧道竖井的底部开口处，锥形挡板由两块调节板组成，两块所述调节板呈“人”字形组装，人字形的开口朝下设置。

作为对上述方案的进一步改进，所述锥形挡板通过吊挂轨道安装于隧道竖井底部开口处，所述吊挂轨道竖直设置，所述锥形挡板通过升降电机带动在所述轨道上上下移动。

作为对上述方案的进一步改进，所述吊挂轨道的上半部分设置在隧道竖井内。

作为对上述方案的进一步改进，所述调节板的顶部设置齿轮轴杆，两块所述调节板的齿轮轴杆相互啮合，其中一个齿轮轴杆与调节电机的电机轴相连接。

作为对上述方案的进一步改进，所述隧道竖井防吸穿排烟辅助装置还包括反馈调节系统，所述反馈调节系统包括烟气温度感应探头、风速仪和控制终端，所述烟气温度感应探头设置于隧道竖井底部与隧道顶面交界处，所述烟气温度感应探头、升降电机和调节电机均与所述控制终端电性连接。

作为对上述方案的进一步改进，两块所述调节板之间的夹角为θ，满足如下关系式：

其中，ves是隧道竖井内烟气运动速度；vcs是隧道顶棚下方烟气层与空气剪切层的烟气运动速度；C是常数，取值范围为0.3～124.9；ξ是阻力系数，其取值范围0～1；δ是烟气层厚度；T0是室外空气的温度；ΔTs是竖井下方烟气的温度，通过烟气温度感应探头采集获得；g是重力加速度；H是隧道高度；每块所述调节板的面积等于隧道竖井横截面积的一半。

作为对上述方案的进一步改进，在隧道顶棚下方竖井与顶棚交界位置沿竖直方向由上向下布置不止一个烟气温度传感器，当顶棚下方最高位置处烟气温度传感器所测值温度高于最低位置处烟气温度传感器所测温度t℃时，判断烟气已到达竖井下方，以最高位置处烟气传感器所测温度作为竖井下方烟气的温度ΔTs；当相邻两个烟气温度传感器所测温度具有的温度差大于t℃时，以其中位于上方的烟气传感器距离隧道顶棚的距离作为烟气层厚度δ；t的取值为0～10；当所有烟气温度传感器所测温度均超过50℃时，以位置最低处烟气温度传感器距离隧道顶棚的距离作为烟气层厚度δ。

作为对上述方案的进一步改进，调节板顶部距隧道顶棚的高度h，满足如下关系式：

其中，W是隧道竖井的横向宽度。

本发明相比现有技术具有以下优点：通过在竖井下方加放一块可调节角度的锥形挡板，来抑制竖井自然排烟的空气吸穿问题。然后通过对数值模拟研究所得数据进行分析与处理，得出在不同烟气浓度下锥形挡板的最适角度与尺寸数据，通过外加的传感器感应外界烟气温度，实时的对锥形挡板的角度作出调整，以保证竖井自然排烟的效率时刻保持在较高水平，进一步保障火灾发生后内部被困人员的生命安全以及救援工作的有利展开。这种新型的城市交通隧道火灾排烟装置对于改善竖井自然排烟的效果将有着极其重要的作用。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图。

图2是本发明正面安装示意图。

图3是本发明侧面安装示意图。

图4是本发明齿轮轴杆部分结构放大图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置，其特征在于:隧道竖井防吸穿排烟辅助装置包括锥形挡板，锥形挡板设置于隧道竖井的底部开口处，锥形挡板由两块调节板4组成，两块调节板4呈“人”字形组装，人字形的开口朝下设置。通过在竖井下方加放锥形挡板，可以抑制竖井自然排烟的空气吸穿问题，在安全性方面，在竖井排烟的隧道顶棚增加一块锥形挡板，不影响隧道的整体结构，且在正常情况下，不影响隧道交通的正常进行；根据温度改变锥形板的角度和高度，保证隧道烟气的排烟效率能够达到最大，显著地改善了空气吸穿问题。

锥形挡板通过吊挂轨道2安装于隧道竖井底部开口处，吊挂轨道2竖直设置，锥形挡板通过升降电机1带动在轨道上上下移动。

吊挂轨道2的上半部分设置在隧道竖井内。

调节板4的顶部设置齿轮轴杆7，两块调节板4的齿轮轴杆7相互啮合，其中一个齿轮轴杆7与调节电机3的电机轴相连接。调节电机3转动能够带动两块挡板同步反向运动，锥形挡板始终保持对称结构。

隧道竖井防吸穿排烟辅助装置还包括反馈调节系统，反馈调节系统包括烟气温度感应探头5、风速仪6和控制终端，烟气温度感应探头5设置于隧道竖井底部与隧道顶面交界处，烟气温度感应探头5、升降电机1和调节电机3均与控制终端电性连接。

通过反馈调节系统，控制两块所述调节板之间的夹角为θ，满足如下关系式：

其中，ves是隧道竖井内烟气运动速度,可通过计算获得；vcs是隧道顶棚下方烟气层与空气剪切层的烟气运动速度，可通过计算获得；C是常数，取值范围为0.3～124.9；ξ是阻力系数，是常数，其取值范围小于1；δ是烟气层厚度；T0是室外空气的温度；ΔTs是竖井下方烟气的温度，通过烟气温度感应探头采集获得；g是重力加速度；H是隧道高度；每块所述调节板的面积等于隧道竖井横截面积的一半。

调节板距竖井底部的高度h，满足如下关系式：

其中，h是调节板顶部高度与隧道竖井顶部高度之差；W是隧道竖井的横向宽度。

在隧道顶棚下方竖井与顶棚交界位置沿竖直方向由上向下布置不止一个烟气温度传感器，当顶棚下方最高位置处烟气温度传感器所测值温度高于最低位置处烟气温度传感器所测温度t℃时，判断烟气已到达竖井下方，以最高位置处烟气传感器所测温度作为竖井下方烟气的温度ΔTs；当相邻两个烟气温度传感器所测温度相差t℃时，以其中位于上方的烟气传感器距离隧道顶棚的距离作为烟气层厚度δ，t的取值为0～10；也可以判断50℃以上为烟气层，以下为空气层；当所有烟气温度传感器所测温度均超过50℃时，以位置最低处烟气温度传感器距离隧道顶棚的距离作为烟气层厚度δ。

实施例2

上述一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置可使用如下控制方法:可在锥形挡板顶部和两侧面底部位置处布置烟气温度感应探头，设定温度阈值Tc，当锥形挡板顶部温度大于Tc时，锥形挡板向下降落，直至烟气温度感应探头所测温度低于Tc停止。当锥形挡板顶部温度低于Tc时，锥形挡板向上抬升，直至烟气温度感应探头所测温度高于Tc停止。当锥形挡板两侧面底部位置处温度大于Tc时，锥形挡板两夹板向内向闭合，夹板夹角θ减小，直至烟气温度感应探头所测温度低于Tc停止。当锥形挡板两侧面底部位置处温度低于Tc时，锥形挡板两夹板向外扩展，夹板夹角θ增大，直至烟气温度感应探头所测温度高于Tc停止。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种隧道竖井防吸穿排烟的辅助装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。