一种用于隧道中安全逃生的通道装置的制作方法

本实用新型涉及安全逃生设备技术领域，具体地，涉及一种用于隧道中安全逃生的通道装置。

背景技术：

在煤矿采掘和隧道挖掘的过程中容易发生隧道坍塌事故，如果没有做好事前的预防措施，一旦发生坍塌，将给工人家庭和社会带来无法挽回的损失。目前，在煤矿采掘以及隧道施工中常用的应急救援设备主要为供逃生者爬出的通道，其材质包括钢管和钢筋混凝土管，可起到承载塌方、缓冲落石冲击力的作用，从而保证通道中逃生人员的人身安全。为了确保保护效果，管道的壁厚一般超过10mm，因此会导致逃生管道的重量很大，不便于安装、搬迁以及在施工过程中的移动，进而影响施工效率，同时生产成本也较高。

中国专利CN201510429277公开了一种安全可靠、环境适应性强的隧道逃生车，其包括若干节依次连接的车厢，所述车厢包括逃生管道、设于逃生管道外侧的管道骨架；所述车厢上设有车轮装置，所述车轮装置包括分别设于管道骨架两侧的两个支撑架，每个所述支撑架上可旋转设有转轴，所述转轴的下端设有车轮机构，所述车轮机构设有车轮；本实用新型的管道骨架和车顶盖，可增加逃生管道的抗压强度，更加安全；通过车轮装置进行移动，不需要用到轨道，而且转动转轴可转动实现车厢的转弯或横移，对隧道不同地形的适应能力强；悬挂装置，可缓冲塌方对车厢的冲击作用，减少逃生管道受到的冲击；车厢自身可通过车轮电机驱动，移动方便。但是所述逃生车中的车厢结构复杂，涉及到较多的电气电路，增加制造成本，不利于生产和使用。

中国专利CN201010135286公开了一种用于煤矿或隧道中的安全逃生器，所述逃生器包括逃生管、支撑架及滑动支脚；所述逃生管每段长设置为8-12m，每段逃生管一侧垂直方向间隔对应开设逃生孔，逃生管内壁位于逃生孔一侧间隔均匀设有足蹬孔；所述支撑架底部通过销轴两端分别定位于对应设有的支撑架下部；且逃生管两端分别定位于对应设有的支撑架下部；且逃生管两端分别配置设管口口径相同的60°接口管、90°接口管、三通接口管及四通接口管。在安装过程中需将多段逃生管和不同角度的接口管连接在一起，建立一个逃生系统。该实用新型结构简单、设计合理，能够较好的满足遇险人员在管内爬行通过，从而实现自救，但为了确保逃生管道能够抵抗落石冲击的破坏力，其同样存在管壁过厚、使用不便的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便、保护效果好且质量轻便的安全逃生通道装置，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于隧道中安全逃生的通道装置，包括圆筒形的逃生管道、设置于所述逃生管道上方的薄壁外壳、以及用于连接所述薄壁外壳和逃生管道的多块支撑板，所述薄壁外壳和逃生管道的长度相同，且二者间形成的空间被所述支撑板分隔成多个吸能空腔，所述支撑板垂直于逃生通道的径向截面设置且多块支撑板间关于逃生管道的竖直轴面对称设置，多个支撑板上用于连接薄壁外壳的一端共同形成的圆弧面与逃生管道共圆心设置。

优选地，所述薄壁外壳为圆弧面或折弯面结构。

优选地，所述薄壁外壳与逃生管道的管壁在径向上的距离为50mm≤H≤200mm。

优选地，所述逃生管道的管壁厚度为6mm≤δ≤10mm，所述薄壁外壳和支撑板的厚度为1mm≤δ≤3mm。

优选地，所述逃生管道的侧面开有逃生门。

优选地，所述吸能空腔的数量为五个且包括A、B、C三种不同的空间构型，所述吸能空腔按照A、B、C、B、A的空间构型从左至右依次排列，且设置在吸能空腔A、B间的为第一支撑板，设置在吸能空腔B、C间的为第二支撑板。

优选地，所述第一支撑板与逃生管道管壁连接处的切线间的夹角为45°，所述第二支撑板沿逃生管道的径向延长线设置。

优选地，所述吸能空腔相互间紧挨设置且任意相邻的两个吸能空腔共用一块支撑板。

优选地，所述吸能空腔相互间邻近设置且任意相邻的两个吸能空腔间设置有一定间隙。

优选地，所述逃生管道的长度为5.6m≤L≤8.1m，所述通道装置在使用时可多个间首尾相连，以形成一条完整的逃生通道。

所述吸能空腔的空间构型是根据圆筒形逃生管道的特征并结合“∞式”变形模式而设计的，其中“∞式”变形模式主要由吸能空腔C体现。所述吸能空腔C由薄壁外壳和第二支撑板组成，当该区域受到上方落石的碰撞时，薄壁外壳会向下凹陷变形，同时第二支撑板也会外凸变形从而形成类似“∞”的结构。在这一过程中不仅吸收了落石的部分碰撞势能，还加强了第一次撞击点附近的结构刚度，由于“∞”结构依然存在着大量的吸能空间，对于落在第一碰撞点附近的落石仍可以起到吸能作用。另外，设置在外侧的第一支撑板为近水平设置，不仅可以发生弯曲变形而吸收碰撞势能，还可以改变落石的碰撞轨迹，起到偏向导向的作用。

所述吸能空腔在受到落石碰撞时，落石首先与薄壁外壳接触，进一步再依靠支撑板变形以吸收落石的冲击势能，从而实现多级吸能的功能。所述支撑板垂直于逃生管道的径向截面设置，以实现支撑板在纵向上变形吸能能力的最大化，又根据不同的碰撞工况在横向上分布设置不同角度的支撑板，以实现支撑板对落石的偏导向作用，进而降低逃生管道的壁厚，达到轻量化的目的。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

所述通道装置在逃生管道的基础上构造了三种不同空间构型的吸能空腔，由于在隧道施工过程中，落石与管道发生碰撞的随机性，不同结构的吸能空腔可针对不同的碰撞工况充分发挥吸能缓冲的作用，通过多次吸收落石的碰撞势能，缓解落石对逃生管道本身结构的冲击和破坏，在保证逃生人员安全爬行通过的情况下，能最大程度降低逃生通道装置的重量并减少制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型优选实施例的立体结构示意图；

图2是图1所示实施例的径向截面图；

图3是图1所示实施例中吸能空腔C发生“∞式”变形的示意图；

图4是本实用新型另一优选实施例的径向截面图；

图中：1逃生管道，2薄壁外壳，3支撑板，31第一支撑板，32第二支撑板，4吸能空腔，5逃生门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参见图1和图2，一种用于隧道中安全逃生的通道装置，包括逃生管道1、薄壁外壳2和支撑板3；所述逃生管道1为圆筒形，所述薄壁外壳2设置于逃生管道1的上方且与其外壁固定连接，所述支撑板3垂直于逃生通道1的径向截面设置且两端分别连接在薄壁外壳2和逃生管道1上，所述逃生管道1与薄壁外壳2的长度相同且二者间形成的空间被支撑板3分隔成多个吸能空腔4，多个支撑板上用于连接薄壁外壳2的一端共同形成的圆弧面与逃生管道1共圆心设置，所述逃生管道1的侧面还开有逃生门5。

所述吸能空腔4的数量为五个且包括A、B、C三种不同的空间构型，所述吸能空腔4按照A、B、C、B、A的空间构型从左至右依次排列。如果吸能空腔的数量过多，增设的支撑板必然导致逃生通道装置的总重量增加，不满足轻量化的设计要求；如果吸能空腔数量过少，要满足人员安全爬行通过的条件则必然要增加管壁厚度，同样会导致总重量的增加。

其中，设置在吸能空腔A、B间的支撑板为第一支撑板31，设置在吸能空腔B、C间的支撑板为第二支撑板32；所述第一支撑板31与逃生管道1管壁连接处的切线间的夹角为45°，所述第二支撑板32沿逃生管道1的径向延长线设置。

所述第一支撑板31和第二支撑板32分别关于逃生管道1的竖直轴面对称设置；因此，相同类型的吸能空间以及吸能空间C本身也关于逃生管道1的竖直轴面对称设置。

在本实施例中，所述吸能空腔4相互间紧挨设置且任意相邻的两个吸能空腔共用一块支撑板。

在本实施例中，所述薄壁外壳2为圆弧面结构，且其与逃生管道1的管壁在径向上的距离为50mm≤H≤200mm。若距离太小，当吸能空腔4上部的薄壁外壳2还未完全凹陷变形时，落石就会与逃生管道1发生碰撞，吸能缓冲效果差，不利于保护逃生管道1以及管内逃生人员的安全；若距离太大，则会导致支撑板3的尺寸增大，整个逃生通道装置的重量也会变大，同时还会造成逃生通道装置的重心上升，不利于在搬运和安装过程中保持逃生通道装置的平衡。

在本实施例中，所述逃生管道1管壁厚度为6mm≤δ≤10mm，所述薄壁外壳2和支撑板3的厚度为1mm≤δ≤3mm。

在本实施例中，所述逃生管道1的长度为5.6m≤L≤8.1m，其可多个间首尾相连使用，以形成一条完整的逃生通道。

当落石与吸能空腔4上部的薄壁外壳2发生碰撞时，落石的部分冲击势能因所述薄壁外壳2的局部凹陷变形而被吸收；当落石继续下落时，所述吸能空腔4两侧的支撑板3与落石碰撞发生局部压溃变形，又吸收了部分冲击势能，最后当落石与所述逃生管道1发生碰撞时，其具有的碰撞势能已被大大降低，从而对逃生管道1起到了“缓冲”保护的作用，在满足逃生人员安全通过的条件下，可最大程度的降低逃生管道1的自身壁厚，达到减少整个逃生装置质量的目的。

由于落石下落的随机性，在不同位置发生的碰撞，逃生通道装置会发生不同的形变。因此，针对不同碰撞位置发生的不同形变，本实施例构造了三种不同构型的吸能空腔结构，以吸收落石的碰撞势能。以下为落石撞击逃生通道装置时发生变形的情况：

1、落石与逃生通道装置发生碰撞的位置位于吸能空腔C的区域。

若落石正好与第二支撑板32发生碰撞，则该支撑板发生局部压溃式变形，可以吸收绝大部分碰撞势能；

若落石先与吸能空腔C上部的薄壁外壳2发生碰撞，则薄壁外壳2会发生局部凹陷变形并吸收一部分碰撞势能，由于第二支撑板32的约束作用，薄壁外壳2在凹陷变形时会对第二支撑板32产生一个向下拉扯的作用力，进而迫使第二支撑板32同时发生弯曲变形(参见图3)，提高了该处的结构刚度，增加了吸能效果，然后落石继续下落并与第二支撑板32发生直接碰撞(由于支撑板倾斜设置，增大了与落石的接触面积，分散了落石的撞击力)，第二支撑板32进一步发生弯曲变形并吸收碰撞势能。

2、落石与逃生通道装置发生碰撞的位置位于吸能空腔B的区域。

若落石正好与第一支撑板31发生碰撞，落石从薄壁外壳2的最外侧擦过，基本不会对整个逃生通道装置造成损害；

若落石先与吸能空腔B上部的薄壁外壳2发生碰撞，由于第一支撑板31为近水平设置，吸能空腔B区域的薄壁外壳2不仅可以发生弯曲变形而吸收碰撞势能，还因为自身角度的设置对于部分碰撞势能较小的落石起到偏向导向的作用，然后落石继续下落并与第一支撑板31发生直接碰撞，第一支撑板31进一步发生弯曲变形并吸收碰撞势能，而且若变形区域位于远离逃生管道1的一端，同样也能起到改变落石运动轨迹的作用并将其直接导向逃生通道装置外部或吸能空腔A内，从而避免落石与逃生管道1的直接碰撞。

同时第二支撑板也会外凸变形从而形成类似“∞”的结构。在这一过程中不仅吸收了落石的部分碰撞势能，还加强了第一次撞击点附近的结构刚度，由于“∞”结构依然存在着大量的吸能空间，对于落在第一碰撞点附近的落石仍可以起到吸能作用。

实施例2

参见图4，一种用于隧道中安全逃生的通道装置，其基本结构和实施例1相同，但在本实施例中，所述吸能空腔4相互间邻近设置且任意相邻的两个吸能空腔间设置有一定间隙，本实施例通过减少薄壁外壳2的面积以减轻重量，而增加支撑板3的数量又可以对落石的碰撞势能起到更好的吸收作用，综合而言，整个装置的总重变化不大但提高了对落石的防护效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。在本实用新型的精神和原则之内，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本实用新型的专利保护范围内。