一种利用活塞风驱动的单向通风系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种利用活塞风驱动的单向通风系统及控制方法，通风系统包括隧道和紧邻隧道旁侧布置的空间室，空间室与隧道之间布置有单向通风装置，单向通风装置包括由多片弧形百叶拼接形成涡轮球，涡轮球中心设有中心轴，涡轮球的端部设有颈管，且颈管的内腔与涡轮球的内腔相通，颈管的内腔还安装有风阀，该风阀用于连通或阻断颈管内腔两侧的空间，所述弧形百叶与中心轴呈一定角度倾斜布置，高速行驶列车产生水平风力，通风系统在水平风力作用下产生转动力矩并带动涡轮球连续转动，旋转的涡轮球经风阀从颈管的另一侧轴向吸气，气体加速并增压然后沿径向从弧形百叶之间的风孔排出，从而实现通风系统的单向通风。

【技术实现步骤摘要】
一种利用活塞风驱动的单向通风系统及控制方法
本专利技术涉及轨道交通
，特别涉及一种利用活塞风驱动的单向通风系统及控制方法。
技术介绍
当前，城市轨道交通站台门广泛应用于各类地下车站，受夏季空调能耗较高等的影响，除严寒地区外普遍采用全封闭的站台门系统，尤其是新建的地下车站，在全封闭的站台门系统中，地下车站的通风换气主要依靠依靠通风空调。但从通风空调能耗的角度来看：夏季室外空气温度高，站台门阻挡了隧道和车站的通风换气，降低了空调能耗；而其他季节室外空气温度低，站台门又阻挡了隧道和地下车站的通风换气，增加了通风能耗。针对上述问题，近年来出现了在全封闭站台门的上方加设可启闭的条形通风口的复合式站台门系统，通过启闭通风口的方式，实现地下车站和隧道的通风。但从维持站内空气品质的角度来看，在通风季，这种复合式站台门系统的开启必然会导致隧道和站台之间的双向无序通风，一方面当列车进站时，列车前部的正压活塞风会将隧道内高温污浊空气压入站内，另一方面而当列车出站时，巨大的负压抽吸力又会产生较大的风力和噪音，影响乘客的乘车体验和身心健康。因此，如何维持地下车站站台内空气品质和节约车站通风空调系统能耗，成为地下车站通风系统中亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术中采用复合式站台门系统实现地下车站通风过程中，所存在的无法避免隧道高温和污浊空气进入车站的问题，提供一种利用活塞风驱动的单向通风系统，该系统通过安装单向通风装置，利用隧道活塞风实现对地铁车站进行单向通风换气，实现零能耗通风，改变了原有车站空间和隧道之间双向通风的模式，实现地铁车站空间向隧道单一、持续、稳定的通风，有效解决了现有站台门通风系统无法避免隧道高温和污浊空气进入车站的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种利用活塞风驱动的单向通风系统，包括隧道，以及紧邻隧道旁侧布置的车站或空间室，所述车站或空间室与隧道之间的结构侧墙上布置有如上述所述的单向通风装置，所述单向通风装置包括涡轮球，该涡轮球设置有中心轴，该涡轮球由多片弧形百叶拼接形成，所述涡轮球的端部设有颈管，且所述颈管的内腔与所述涡轮球的内腔相通，所述颈管的内腔还安装有风阀，该风阀用于连通或阻断颈管内腔两侧的空间，所述颈管一端位于车站或空间室一侧，涡轮球一端位于隧道一侧。单向通风装置的多片所述弧形百叶之间具有间隙，形成月牙状的风孔，所述弧形百叶与中心轴呈一定角度布置成倾斜流线外形，在外加水平风力（风力方向垂直于中心轴的轴线）的作用下，产生转动力矩，弧形百叶在此转动力矩的作用下，带动整个涡轮球连续转动，旋转的涡轮球经风阀从颈管的另一侧轴向吸气，气体加速并增压然后沿径向从弧形百叶之间的风孔排出，最终实现能量从水平风力动能转化为势能（压力）再转化为径向风力动能的目的，从而实现单向通风。通过在颈管内腔安装风阀，能有效控制单向通风装置的工作状态，在不需要通风的状态下，通过关闭风阀，阻止单向通风装置运行，在需要通风的状态下，打开风阀，实现单一、持续、稳定通风。所述空间室包括设备室、储物室、监测室等，这些空间室或车站紧邻隧道设置，两者之间通常相隔一道结构侧墙，车站的结构侧墙上开设有站台门，通过在站台门上方的结构侧墙上，或与隧道相邻空间室的结构侧墙上布置单向通风装置，充分利用隧道活塞风沿隧道长度方向单向流动的特性实现通风。活塞风是指在隧道中高速运行的列车会带动隧道中的空气产生高速流动，类似气缸内活塞压缩气体，当高速运行的列车进入隧道，隧道内的空气原为静止，因列车撞击产生高压波，该高压波以近乎声音的速度传播（远大于列车行驶速度），因此当列车进入隧道产生的高压波迅速往下游传递，隧道内的空气立即被加速，当压力波抵达下游隧道口时产生反射波，反射波往隧道上游传递，当其传递之隧道空气将再一次被加速。同样的列车车尾进入隧道，会产生一股负压波，该股负压波，也同样会作用在隧道内空气流速，该装置利用隧道活塞风产生转动力矩，单向通风装置的弧形百叶在此转动力矩的作用下，带动整个涡轮球连续转动，旋转的涡轮球经风阀从颈管的另一侧，也就是从车站或空间室一侧轴向吸气，气体加速并增压然后沿径向从弧形百叶之间的风孔排出到隧道内，实现对车站或空间室的单向通风换气，一种依靠隧道内列车行驶产生的活塞风驱动单向通风装置运行，不需要功能，实现零能耗通风，改变了原有车站空间和隧道之间双向通风的模式，并且能保证车站空间向隧道空间单一、持续、稳定的通风，也就是能够一直抽吸车站或空间室内的空气并排至隧道空间，有效解决了现有站台门通风系统无法避免隧道高温和污浊空气进入车站的问题。将单向通风装置应用于隧道中形成单向通风系统，在通风季节，打开风阀，充分利用活塞风驱动涡轮球旋转，从站内抽吸空气进入隧道，实现对车站公共区或设备房间的单向通风换气，增大车站空间通风换气量的同时，避免隧道污浊空气进入站内；在空调季节，关闭风阀，切断车站空间与隧道的联系，减小车站排风量和新风引入规模，最终实现车站通风空调系统全年的运行节能。优选的，所述单向通风系统包括多个单向通风装置，多个所述单向通风装置并排布置在车站站台门或空间室的结构侧墙上。布置多个单向通风装置，能增大通风效能，保证通风效果。优选的，所述颈管内设有支撑其自身的颈管骨架，该颈管骨架包括沿颈管径向布置的多根支撑杆。进一步地，所述颈管骨架中心布置有用于支撑中心轴旋转的轴承，多根所述支撑杆连接在轴承外侧，并与颈管内壁连接。进一步地，多根所述支撑杆沿轴承外部周向均匀设置。优选的，所述风阀为电动风阀，且该电动风阀通过控制盒进行控制。采用电动风阀并通过控制盒控制其启闭状态，能实现远程控制，便于地下车站建立自动通风系统。进一步地，所述控制盒安装在颈管外壁上，且与电动风阀电连接。优选的，所述涡轮球内设置有用于支撑其自身的涡轮球骨架，该涡轮球骨架包括沿涡轮球径向布置的多根支撑条。单向通风装置在使用过程中，涡轮球始终处于旋转状态，在涡轮球内布置包括多根支撑条的骨架，能保证涡轮球结构稳定。优选的，所述涡轮球骨架还包括多根斜撑，多根所述斜撑一端连接支撑条，另一端通过轴承连接至中心轴上，形成三角支撑结构。采用三角支撑结构的涡轮球骨架，能进一步加强单向通风装置的结构稳定，保证涡轮球始终安全、稳定转动。优选的，所述颈管的端部设有涡轮球导轨，用于所述涡轮球在导轨内转动。所述涡轮球导轨位于颈管靠近涡轮球一端，该涡轮球导轨为U形滑槽结构，所述涡轮球的端部设有转动挡圈，所述转动挡圈在滑槽内转动，采用U形滑槽结构和转动挡圈的结构，避免涡轮球转动过程中，从颈管一侧抽吸的气体从涡轮球和颈管连接处泄露，从而保证气体从弧形百叶间的风孔排出。优选的，所述单向通风装置还包括铰接在颈管上的锁定器，用于锁定涡轮球转动。所述锁定器一端铰接在颈管外壁上，另一端通过旋转能够卡合在弧形百叶之间的间隙内，通过转动锁定器的位置，控制涡轮球自由旋转，当处于锁定状态时，涡轮球不能旋转，方便进行故障排查和检修，当处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用活塞风驱动的单向通风系统，其特征在于，包括用于列车通行的隧道，以及紧邻隧道旁侧布置的车站或空间室，所述车站或空间室与隧道之间的结构侧墙（18）上布置有单向通风装置，所述单向通风装置包括涡轮球（2），该涡轮球设置有中心轴，该涡轮球（2）由多片弧形百叶（3）拼接形成，所述涡轮球（2）的端部设有颈管（4），且所述颈管（4）的内腔与所述涡轮球（2）的内腔相通，所述颈管（4）的内腔还安装有风阀（7），该风阀（7）用于连通或阻断颈管（4）内腔两侧的空间，所述颈管（4）一端位于车站或空间室一侧，涡轮球（2）一端位于隧道一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用活塞风驱动的单向通风系统，其特征在于，包括用于列车通行的隧道，以及紧邻隧道旁侧布置的车站或空间室，所述车站或空间室与隧道之间的结构侧墙（18）上布置有单向通风装置，所述单向通风装置包括涡轮球（2），该涡轮球设置有中心轴，该涡轮球（2）由多片弧形百叶（3）拼接形成，所述涡轮球（2）的端部设有颈管（4），且所述颈管（4）的内腔与所述涡轮球（2）的内腔相通，所述颈管（4）的内腔还安装有风阀（7），该风阀（7）用于连通或阻断颈管（4）内腔两侧的空间，所述颈管（4）一端位于车站或空间室一侧，涡轮球（2）一端位于隧道一侧。


2.根据权利要求1所述的单向通风系统，其特征在于，所述颈管（4）内设有支撑其自身的颈管骨架（13），该颈管骨架（13）包括沿颈管（4）径向布置的多根支撑杆。


3.根据权利要求1所述的单向通风系统，其特征在于，所述风阀（7）为电动风阀，且该电动风阀通过电连接的控制盒（8）进行控制。


4.根据权利要求1所述的单向通风系统，其特征在于，所述涡轮球（2）内设置有用于支撑该涡轮球的涡轮球骨架（14），所述涡轮球骨架（14）包括沿涡轮球（2）径向布置的多根支撑条（141），以及多根斜撑（142），多根所述斜撑（142）一端连接支撑条（141），另一端通过轴承（10）连接至中心轴（6）上，形成三角支撑结构。


5.根据权利要求1所述的单向通风系统，其特征在于，所述颈管（4）的端部设有涡轮球导轨（11），用于所述涡轮球（2）在涡轮球导轨（11）内转动。


6.根据权利要求1所述的单向通风系统，其特征在于，所述单向通风装置还包括铰接在颈管上的锁定器，用于锁定涡轮球转动。


7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：渠永通，曾臻，肖益民，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51