一种充气密封的闸板阀及具有该闸板阀的真空管道的制作方法

本发明属于磁悬浮交通系统领域，尤其是涉及一种充气密封的闸板阀及具有该闸板阀的真空管道。

背景技术：

为了降低车辆高速运行时的空气阻力，将车辆置于真空管道内运行。参见图1和图2所示，一种现有公开的真空管道100的下部为车辆运行的轨道，轨道的侧壁101上安装有电气线圈102为车辆提供悬浮力和导向力，在轨道的底部103上表面设有供支撑轮行走的支撑轮轨道104。

在真空管道的实际使用过程中，需要使用闸板阀将真空管道分割为若干区段，若对某区段的真空管道进行维修或列车由于故障停止在某区段需要乘客疏散时，事先将该区段两端的闸板阀关闭，然后对该区段的真空管道恢复大气压(专业术语称之为复压)，本申请涉及的即是这种闸板阀结构。

当对真空管道的某一区段进行复压时，该区段两端闸板阀将承受一个大气压差的作用，此压差值乘以管道的断面积，可知闸板阀承受的压力将达到200t左右，如此大的载荷作用下不仅对闸板阀结构的强度是巨大的考验，同时对闸板阀的密封性也提出了很高的要求。

真空管道内的列车以极高的速度运行，一旦与障碍物发生碰撞，后果不堪设想。真空管道是一个封闭的独立空间，不会有异物侵入，唯一可能发生的碰撞的因素就是分布在线路上的若干闸板阀结构的闸板，列车运行时所有闸板阀均应处于开启状态，闸板位于真空管道断面之外，列车与闸板不会发生碰撞，但由于真空管道线路上的闸板阀很多，不排除某些闸板阀在本身故障情况下导致闸板发生错误地关闭，从而与高速运行的列车发生碰撞。

此外，当某段真空管道两端的闸板阀处于关闭状态时，该段真空管道内或者有工作人员进行检修维护作业或者有正在疏散的乘客，此时若闸板因为故障被错误地打开，则该段管道内的人员会立即置身于真空状态，同样会发生极大的危险。

目前，已经披露的文献公开了真空管道的断面结构如图1所示，用于真空管道交通的闸板阀结构如图3-图6所示。

从图3可知，现有技术的闸板阀结构200主要包括三大部分：闸板阀外框架201、伸缩气缸202、闸板203。闸板阀外框架201与真空管道100断开处的断面焊接为一体化的气密性结构，伸缩气缸202和闸板203安装在闸板阀外框架201之内，伸缩气缸202沿着垂向的伸出和收缩动作带动闸板203，对应着闸板阀的关闭和开启；闸板阀开启时，允许列车正常通行，闸板阀关闭时可以对相应的管道区段进行复压(图2中，伸缩气缸处于缩回状态，闸板处于开启状态)。

图5和图6示出了现有技术中的闸板203，为了保证气密性，该闸板203的前后两侧，也即沿真空管道纵向的前后两侧，设有纵向密封橡胶204与真空管道上的纵向密封配合区域配合实现密封，而真空管道100上的纵向密封配合区域包括金属管道断开处的端面110和混凝土轨道断开出的端面120两部分，参见图3所示。

现有闸板阀结构存在以下技术缺点：

1)由于闸板阀的闸板为由上而下实现关闭动作，可以在闸板与轨道水平面之间施加一定的压力，所以轨道侧壁水平面105、轨底水平面106、支撑轮轨道107水平面的密封非常容易实现(参见图7所示)，而轨道侧壁竖直面108和若干直角棱边109的密封极难实现。

现有技术中为解决此问题将闸板下方的轨底103和轨道侧壁101断开一定深度(参见图8所示)，以便闸板阀结构的闸板203插入，利用闸板203的前后面与轨道断开处的端面接触实现密封。同样，由于闸板203上的伸缩气缸202是上下方向进行运动的，无法施加沿纵向的压力，所以闸板203与真空管道及轨道断开处的断面之间纵向密封效果不佳，空气泄露严重。

此外，真空管道上部的金属管道部分只是用于形成真空管道腔，是可以断开的。而下部的混凝土轨道部分不仅仅与上部金属管道共同形成真空管道腔，还是列车行驶的轨道，在其侧壁上安装有电气线圈102、轨底上设有支撑轮轨面，所以在真空管道的断开处电气线圈和支撑轮轨面也是断开的、不连续的(参见图4所示)，不仅影响列车运行的平稳性舒适性，还可能造成行车的安全隐患。

2)现有闸板阀结构没有设置“故障导向安全”装置及关闭状态锁止装置。在闸板203开闭机构发生故障，或停电、停气等情况下，有可能闸板在自身重力作用下而下落，从而与高速运行的列车发生碰撞，且真空管道沿线上的闸板阀很多，所以这个安全隐患是不容忽视的；

3)现有闸板阀结构没有设置闸板阀开启状态机械锁闭机构。当需要对真空管道的某一区段进行检修时，关闭该区段两端的闸板阀，恢复一个大气压，然后人员进入该区段开展工作，不能排除该区段两侧的闸板阀的伸缩气缸由于漏气、人为误操作或其它原因而开启，那么该区段瞬间与两侧的真空环境联通，对进入复压段开展检修工作的工作人员造成极大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种充气密封的闸板阀。该闸板阀可以在不断开下部轨道、确保列车运行平稳性安全性的前提下，实现闸板在垂向、纵向和横向(附图中所示)以及轨道上若干直角棱边等密封“死角”处的密封；处于开启状态的闸板阀不会因任何机械故障、结构失效、人为误操作而错误地关闭或产生关闭动作；处于关闭状态的闸板阀不会因任何机械故障、结构失效、人为误操作而错误地开启或产生开启动作。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种具有上述充气密封的闸板阀的真空管道。

为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种充气密封的闸板阀，包括闸板阀外框架、闸板、闸板驱动装置；

所述闸板驱动装置上端固定设置于闸板阀外框架顶部，下端与闸板固定连接，闸板的向上移动和向下移动分别对应着闸板阀的开启动作和关闭动作；

所述闸板上部的前后两侧设有与管道断面相配合的纵向密封带，闸板下部底侧和左右两侧设置有与轨道断面几何外形相配合的垂向密封带和侧向密封带；

所述纵向、垂向和/或侧向密封带内设有可充气的空腔，该空腔外接充气管道。

优选地，因为闸板阀驱动装置可以施加垂向作用力而保证垂向密封带的密封效果，所以垂向密封带内可以不设充气空腔。

优选地，所述闸板下部与轨道断面几何相互配合的棱角处被设计为圆角过渡。

优选地，所述密封带采用具有柔性、气密性的材料；例如橡胶。

优选地，为确保开启状态的闸板阀不会被错误地关闭，所述闸板阀还包括上部锁止装置，当闸板开启到位之后自动实现闸板开启状态的锁止。

优选地，上部锁止装置采用简单可靠的机械弹簧锁止装置；

优选地，考虑到安全冗余设计：每个闸板阀设置多个上部锁止装置，这些上部锁止装置之间无任何机械或电气关联，是完全相互独立的装置；

优选地，为确保处于关闭状态的闸板阀不会被错误地打开，所述闸板阀还包括下部锁止装置，当闸板关闭到位之后自动实现闸板关闭状态的锁止。

优选地，下部锁止装置采用简单可靠的机械弹簧锁止装置；

优选地，每个闸板阀设置多个下部锁止装置，这些下部锁止装置之间无任何机械或电气关联，是完全相互独立的装置；

优选地，为确保处于关闭状态的闸板阀不会应锁止失效、驱动装置失效等故障而在其自身重量的作用下产生下落关闭动作：所述闸板阀还包括至少一组滑轮配重系统，配重的重力通过滑轮系统传递到闸板上，任一组滑轮配重系统都能够克服闸板及固定于其上的结构重量，而使得闸板在没有驱动动力作用时自然开启。

优选地，每个闸板阀上设置多套滑轮配重系统。

为解决上述第二个技术问题，本发明一种具有上述充气密封的闸板阀的真空管道，包括金属管道、设置在金属管道内下部的混凝土轨道和充气密封的闸板阀；

所述金属管道上部设有纵向密封带配合区域。

优选地，纵向密封配合区域由焊接在真空管道钢结构管壁上端面构成。

优选地，纵向密封配合区域的表面进行打磨处理，降低粗糙度提高密封效果。

所述轨道包括轨道侧壁、轨底和设置在轨底上的支撑轮轨道；所述轨道侧壁竖直面以及支撑轮轨道的竖直侧面上设有横向密封带配合区域，所述轨道轨道侧壁水平面、轨底水平面和设和支撑轮轨道表面设有垂向密封带配合区域。

优选地，所述垂向密封带配合区域、与横向密封带配合区域的表面进行涂装处理，降低粗糙度提高密封效果；

优选地，所述轨道上的垂向密封带配合区域与横向密封带配合区域设计为圆弧过渡。

本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

1)本发明闸板结构上设计密封带以实现闸板在垂向、纵向和横向以及轨道上若干直角棱边等密封“死角”处的密封。

2)采用“故障导向安全”的设计理念，当闸板驱动机构发生故障时，使用定滑轮系统和配重确保闸板不会掉落；

3)在不断开下部轨道的情况下，实现闸板阀的密封，确保车辆运行平稳性和安全行；

4)闸板阀上专门设计机械锁止装置，确保闸板阀不会在任何情况下发生错误开启，确保进入管道内人员的安全。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明

图1为现有技术中的真空管道结构的横截面示意图；

图2为图1的真空管道纵截面示意图；

图3为现有技术中的闸板阀的横截面示意图；

图4为图3中的闸板阀的纵截面示意图；

图5为现有技术中的闸板的横截面示意图；

图6为图5中的闸板的纵截面示意图；

图7为现有技术中真空管道内的轨道细节图；

图8为现有技术中轨道上的断开处截面示意图；

图9为本发明开启状态的闸板阀与真空管道的横截面示意图；

图10为图9的闸板阀滑轮部位的纵截面示意图；

图11为本发明关闭状态的闸板阀与真空管道的横截面示意图；

图12为图11的闸板阀滑轮部位的纵截面示意图；

图13为本发明闸板结构的充气管道及密封带横截面示意图；

图14为图13的a-a面截面示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图9-图12所示，作为本发明的一个方面，一种充气密封的闸板阀300，包括闸板阀外框架310、闸板320、闸板驱动装置350；

所述闸板驱动装置350上端固定设置于闸板阀外框架310顶部，下端与闸板320固定连接，闸板320的向上移动和向下移动分别对应着闸板阀300的开启动作和关闭动作；

所述闸板320上部的前后两侧设有与管道断面相配合的纵向密封带321，用于与金属管道上部的纵向密封带配合区域411配合密封；闸板320下部底侧和左右两侧设置有与轨道断面几何外形相配合的垂向密封带322和侧向密封带323；

所述纵向密封带321内设有可充气的空腔324；所述垂向密封带322和/或侧向密封带323内设有可充气的空腔325，空腔324、325外接充气管道326。

根据本发明的某些实施例，因为闸板阀驱动装置350可以施加垂向作用力而保证垂向密封带322的密封效果，所以垂向密封带322内可以不设充气空腔。

根据本发明的某些优选实施例，所述纵向密封带321、垂向密封带322和侧向密封带323采用具有柔性、气密性的材料；优选地为橡胶。

根据本发明的某些实施例，所述闸板320下部与轨道断面几何相互配合的棱角处被设计为圆角过渡。

根据本发明的某些实施例，所述闸板阀300还包括上部锁止装置351，当闸板320开启到位之后自动实现闸板320开启状态的锁止；优选地，采用机械弹簧锁止装置。

作为本发明的优选实施例，所述闸板阀300设置多个(例如2个)上部锁止装置351，这些上部锁止装置351之间无任何机械或电气关联，是完全相互独立的装置。

根据本发明的某些实施例，所述闸板阀300还包括下部锁止装置352，当闸板320关闭到位之后自动实现闸板320关闭状态的锁止。优选地，采用机械弹簧锁止装置。

根据本发明的某些实施例，所述闸板阀300包括至少一组滑轮配重系统，配重的重力通过滑轮系统传递到闸板320上，滑轮配重系统能够克服闸板320及固定于其上的结构重量，确保闸板320不会因其自身及附着与其上的结构重量作用而产生下落动作。

参见图11和图12所示，作为本发明一个优选的实施例，所述闸板300包括滑轮系统330和配重340；所述滑轮系统包括至少一组内滑轮331和外滑轮332；所述闸板阀外框架310的前后均设有外滑轮332，前后外滑轮332通过贯通闸板阀外框架310的连接轴333连接；所述内滑轮331设置在连接轴333的中部并在闸板阀外框架310内部；所述外滑轮332通过外绳索334与配重340连接，内滑轮331通过内绳索335与闸板320连接。本发明的闸板阀300设计定滑轮系统330，将闸板320与配重340联系在一起，在闸板阀300的驱动装置350发生故障时，闸板320由于受到内绳索335的牵引作用而不会掉落，而内绳索335对闸板320的牵引力是由配重340来提供的，并通过外绳索334、外滑轮332、内滑轮331传递而来。进一步地，为了防止绳索、配重、滑轮系统发生故障，可以设计多套滑轮配重系统，其中每组配重的提供的牵引力足够抵消闸板的自重，另外也可以通过增大外部滑轮与内部滑轮直径的比值使得同样的配重产生更大的牵引力。作为本发明优选的实施例，所述定滑轮系统包括2组内滑轮和外滑轮

根据本发明的某些实施例，所述连接轴333与闸板阀外框架310连接处设有轴承密封元件336。由于内滑轮331和外滑轮332分别位于闸板阀外框架310的内部和外部，外框架的内部和外部存在一个大气压差，所以在滑轮轴承上设计密封元件336。

作为本发明的另一方面，本发明一种具有上述充气密封的闸板阀的真空管道400，包括金属管道410、设置在金属管道410内下部的混凝土轨道420和充气密封的闸板阀300；

所述金属管道上部设有纵向密封带配合区域411；

所述闸板阀300的外框架310的下端部密封固定在真空管道400外壳上；可以通过焊接等现有技术来密封和固定连接处；

所述金属管道上部的纵向密封带配合区域411为与闸板320上部的纵向密封带321匹配密封的配合面；

所述混凝土轨道420包括轨道侧壁421、轨底422和设置在轨底422上的支撑轮轨道423；所述轨道侧壁421竖直面424以及支撑轮轨道423的竖直侧面425为侧向密封带323配合区域，所述混凝土轨道侧壁421水平面426、轨底422水平面427和设和支撑轮轨道423表面428为垂向密封带配合区域322，垂向密封配合区域与横向密封配合区域设计为圆弧过渡。

本发明真空管道运行方式的如下：

正常情况下闸板阀处于开启状态，允许列车通行，当需要对某段管道进行维修或列车在某段管道内临时停车进行乘客疏散时，则需要将该段管道两端的闸板阀关闭。首先将上部锁止装置解锁，然后闸板驱动机构驱动闸板下落执行关闭动作，当关闭到位时闸板阀外框架上的下部锁止装置插入闸板上的卡槽之内，形成可靠的关闭状态机械锁止。然后通过充气管向闸板密封带中的空腔充入一定压强的高压空气，即可实现闸板在各个方向上的密封，整个关闭动作结束。

闸板关闭之后即可对该段真空管道进行复压，然后进行检修作业或乘客疏散。

当乘客疏散完毕或者检修完毕人员撤离之后，该段管道恢复真空，再执行与关闭过程相反的过程打开闸板阀门。即首先将下部锁止装置解锁，通过充气管将闸板密封带中的空腔高压空气释放掉，随后由驱动机构将闸板升起到位后上部锁止装置插入闸板上的卡槽之内，形成可靠的开启状态机械锁止。

无论闸板阀发生任何故障，比如驱动机构由于停电、停气等情况下收缩功能失效，上部锁止装置失效，闸板由于受到配重的牵引作用不会发生掉落而侵入列车行驶的空间，从而避免了闸板与列车发生碰撞的危险。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。