城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备的制作方法

本实用新型涉及一种人防防护设备，特别是一种城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备，属于人防工程防护设备领域。

背景技术：

城市综合管廊即地下城市管道综合走廊，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”工程。根据国务院《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》第5条规定：地下综合管廊工程结构设计应满足抗震、人防和综合防灾等需要。我国管廊兼顾人防建设正处于起步阶段，目前尚无专门应用于综合管廊的系列化孔口防护设备，无法满足综合管廊设防要求。吊装口是综合管廊上开设的将各种管线和设备吊入或吊出综合管廊的洞口。本实用新型提出的综合管廊吊装口防护密闭门是专门应用于城市综合管廊吊装口的人防防护设备。该设备通常水平设置于吊装口口部外侧(通常位于城市道路绿化带内)，向外开启。设备设有大、小两个门扇，大门扇仅在吊装管线时开启，小门扇可兼作吊装口防护密闭门，根据维护和检修需要由专业人员操作开启。吊装口防护密闭门在战时主要起到阻挡冲击波和隔绝毒气的作用，平时用于内部管线安装、更换以及管廊维护人员的故障检修和应急逃生，并具备防淹、防盗、防侵入等功能。该设备能够同时实现手动与自动启闭，并设有在内部使用时易于人力开启，且在外部使用时非专业人员难以开启的安全装置。

门扇选材与结构设计、闭锁、铰页设计以及实现设备自动控制的方案设计是人防防护设备设计工作的主要研究内容，决定着防护设备的防护效能和使用性能的优劣。门扇选材方面：目前广泛采用钢筋混凝土和钢材作为门扇基材，其优点在于强度可靠、施工便捷且原料易得。但由于钢筋混凝土和钢材密度较大、耐腐蚀性能差，故存在重量重、易腐蚀、操作费力、造价较高等不足之处；结构设计方面：目前防护设备的门扇结构多采用梁板型、拱板型和拱拉板型等；闭锁、铰页设计方面：目前闭锁机构多采用滑栓式和插销式，铰页机构则可分为通轴式和分体式等；自动控制方案设计方面：对于有自动化需求的防护设备需要对其自动化控制系统进行设计，目前较为成熟的产品有：一机两用、一机三用电控防护设备，立转式、升降式液控防护设备等。但由于存在传动机构复杂，控制方式单一等缺点，上述控制方法控制精度不高，可靠性较差。

技术实现要素：

基于现有防护设备技术基础，提出了一种满足战技要求、自动化程度高、轻质高强的城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备。可为综合管廊工程吊装口提供高效可靠的孔口防护措施，提高综合管廊防灾抗毁能力，保障工程内部人员及设备安全。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备,所述人防防护设备包括设备门扇、设备门框、设备闭锁、设备铰页、液压驱动装置，设备门扇是承受载荷的主要部件，并用于将管廊内部与外界密闭隔离；设备门框用来支撑设备门扇和固定设备铰页，由角钢拼焊制成，通过锚固钩预埋于门框墙内；设备闭锁设置于设备门扇内侧，用于实现设备门扇与设备门框间的紧密固定；设备铰页连接设备门框和设备门扇，用于支撑设备门扇绕铰页轴翻转运动；液压驱动装置是设备的动力机构，其与设备闭锁以及设备门扇连接，由控制系统和执行机构组成；

所述设备门扇包括大门门扇和小门门扇；

所述设备闭锁包括大门闭锁和小门闭锁；

所述设备铰页包括大门铰页和小门铰页；

所述设备门扇由至少两种模块构成，包括第一模块和第二模块，所述大门门扇采用多组第一模块和第二模块拼接而成，所述小门门扇由一组第二模块构成；

所述小门门扇内侧还设置有与小门闭锁配合的安全装置，安全装置能够保证小门闭锁在震动载荷作用下不自动复位。

进一步地，城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备安装于人行道路面上或绿化带处；当安装于人行道路面上时，设备门扇外表面与路面平齐，不影响人员和车辆通行；大门门扇和小门门扇平时处于关闭状态，当检修人员进出管廊工程或管廊内部人员应急逃生时，小门门扇在液压驱动装置的作用下快速打开；大门门扇仅在吊装、更换管线时开启，平时处于关闭锁定状态。

进一步地，设备门扇为SMC复合材料门扇，采用SMC片状膜塑料经模压成型工艺制成。

进一步地，小门门扇采用一组第二模块制成，大门门扇采用三组第一模块以及两组第二模块制成，模块间的连接采用机械连接或结构胶粘接；模块中所有预埋件孔位和空腔均对称布置。

进一步地，所述大门闭锁采用蜗轮蜗杆联动插销式闭锁，共设置7个锁头，其中长度方向，即对应大门门扇扇安装铰页侧及其对侧位置各设置3个锁头，宽度方向设置1个锁头；液压马达通过齿轮传动与蜗轮蜗杆减速器连接，蜗轮蜗杆减速器输出端的丝杠带动拉杆移动，拉杆与锁头连接；所述小门闭锁共设置4个锁头，由液压马达驱动。

进一步地，设备铰页和设备闭锁与设备门扇间的固定通过螺栓与预埋件间的配合连接实现；预埋件由M12螺母制成，预埋件头部采用锥状；设备铰页主要由门框铰座、门扇铰座、铰链板、轴承、垫片、螺栓构成；门扇铰座通过预埋件与设备门扇连接，门扇铰座通过轴承与铰链板铰接，铰链板设置于门框铰座上，门框铰座通过垫片和螺栓设置于设备门框上。

进一步地，T型嵌压板预埋在设备门扇当中，用于实现设备门扇与设备门框间的密封；密封胶条、斜扁钢以及支撑板设置在设备门框的角钢上，斜扁钢设置在两个支撑板内侧，密封胶条设置在斜扁钢以及支撑板之间，并与T型嵌压板相对设置。

进一步地，控制系统主要由PLC可编程控制器、各类传感器构成；执行机构主要由液压泵、液压阀、液压缸、液压马达、蓄能器构成，液压阀包括三位四通换向阀、节流阀；液压泵与PLC可编程控制器连接。

进一步地，液压驱动装置中，大门门扇依次与三个并列的液压缸、节流阀以及三位四通换向阀连接，构成大门门扇支路；大门闭锁依次与一液压马达、节流阀以及三位四通换向阀连接，构成大门闭锁支路；小门门扇依次与一液压缸、节流阀以及三位四通换向阀连接，构成小门门扇支路；小门闭锁依次与一液压马达、节流阀以及三位四通换向阀连接，构成小门闭锁支路；上述支路的进口油路同时连接一单向阀，单向阀进口分别连接一手动泵以及一液压泵；单向阀出口油路上还连接有蓄能器和溢流阀，三位四通换向阀上还设置有电磁铁和手动开关；手动泵以及液压泵油路上还设置有过滤器和压力表。

上述城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备的开启具体控制方法，控制流程如下：当接到小门门扇开启命令时，PLC可编程控制器发出电信号控制液压泵启动，同时控制小门闭锁支路的三位四通换向阀接通油路，小门闭锁支路中的液压马达开始工作，操纵小门闭锁由关闭状态转换为开启状态；待小门锁头位移传感器发出锁头到位信号时，PLC可编程控制器控制小门门扇支路的三位四通换向阀接通油路，小门门扇支路驱动液压缸开始工作，操纵小门门扇绕铰页轴翻转打开；待小门门扇位移传感器发出门扇开启到位信号时，PLC可编程控制器控制三位四通换向阀复位，系统呈保压状态；当接到大门门扇开启命令时，PLC可编程控制器发出电信号控制液压泵启动，同时控制大门闭锁支路的三位四通换向阀接通油路，大门闭锁支路的液压马达开始工作，操纵大门闭锁由关闭状态转换为开启状态；待大门锁头位移传感器发出锁头到位信号时，PLC可编程控制器控制大门门扇支路的三位四通换向阀接通油路，连接大门门扇的三组驱动液压缸同时开始工作，操纵大门门扇绕铰页轴翻转打开；待大门门扇位移传感器发出门扇开启到位信号时，PLC可编程控制器控制三位四通换向阀复位，系统呈保压状态；其中，对液压缸、液压马达的调速可通过控制单向节流阀实现；在断电条件下，整个过程所需的系统能量可通过蓄能器或手动泵手动操纵获得。

相对于现有技术，本实用新型具有如下技术效果：

该设备能够为城市地下综合管廊吊装口提供高效可靠的口部人防防护措施，提高综合管廊平时和战时的防灾抗毁能力，保障管廊工程内部人员和设备安全。本实用新型属于人防工程防护设备领域。其主要实用新型点在于：

1.首次提出一种基于SMC复合材料制成的智能化综合管廊吊装口防护设备，该设备共设置大、小两个门扇，小门扇可用于人员检修和应急逃生，大门扇可用于吊装、更换内部管线，因而实现了管廊吊装口与吊装口的合并设置，降低了工程成本。设备采用液压驱动控制，能够实现自动启闭，具备侵入报警功能，具有结构简单、外形美观、轻质高强、易于安装、操纵便捷等优点，能够很好地解决工程急需，具有重要的应用价值；

2.本实用新型首次提出了一种管廊防护设备模块化拼装方法，通过最少模块种类的组合和拼接即可形成不同规格的设备门扇，满足不同孔口尺寸需求；

3.基于液压驱动和PLC控制技术，设计出一种综合管廊吊装口防护设备自动控制系统，能够同时实现吊装口防护设备的自动及手动启闭。该系统高效可靠，既能够防止无关人员侵入管廊工程内部，又能实现断电条件下设备的快速开启，从而帮助工程内部人员在紧急状态下迅速逃生。

附图说明

图1是本实用新型的城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备主视图；

图2为图1前视图；

图3为图1侧视图；

图4为设备门扇结构模块连接示意图；

图5为设备门扇结构主视图；

图6为图5前视图；

图7为图5侧视图；

图8为设备门扇预埋件剖视图；

图9为图8横截面图；

图10为设备门扇预埋件与设备门扇连接示意图；

图11为大门闭锁示意图；

图12为小门闭锁示意图；

图13为设备铰页示意图；

图14为门扇四周密封形式图；

图15为大小门扇接缝处密封形式图；

图16为设备液压控制系统简图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-16所示，本实用新型的城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备,人防防护设备包括设备门扇100、设备门框200、设备闭锁300、设备铰页400、液压驱动装置500，设备门扇100是承受载荷的主要部件，并用于将管廊内部与外界密闭隔离。设备门框200用来支撑设备门扇100和固定设备铰页400，由角钢201拼焊制成，通过锚固钩预埋于门框墙内。设备闭锁300设置于设备门扇100内侧，用于实现设备门扇100与设备门框200间的紧密固定。设备铰页400连接设备门框200和设备门扇100，用于支撑设备门扇100绕铰页轴翻转运动。液压驱动装置500是设备的动力机构，其与设备闭锁300以及设备门扇100连接，由控制系统和执行机构组成。设备门扇100包括大门门扇1001和小门门扇1002。设备闭锁300包括大门闭锁3001和小门闭锁3002。设备铰页400包括大门铰页4001和小门铰页4002。

城市地下综合管廊吊装口复合材料人防防护设备安装于人行道路面上或绿化带处。当安装于人行道路面上时，设备门扇100外表面与路面平齐，不影响人员和车辆通行。大门门扇1001和小门门扇1002平时处于关闭状态，当检修人员进出管廊工程或管廊内部人员应急逃生时，小门门扇1002在液压驱动装置500的作用下快速打开。大门门扇1001仅在吊装、更换管线时开启(此时小门门扇1002亦处于开启状态)，平时处于关闭锁定状态。

设备门扇100为SMC复合材料门扇，采用SMC片状膜塑料经模压成型工艺制成。SMC片状膜塑料是一种树脂基玻璃纤维增强复合材料，与传统钢筋混凝土、钢材等材料相比，该材料具备耐腐蚀、抗老化、便于加工、轻质高强的特点，用于制作防护设备门扇100能够显著降低门扇重量，提高设备耐候能力。本实用新型的门扇结构图如图4-7所示。

模具是模压成型技术的关键，在实际生产中，生产人员提前将复合材料此处指SMC片材置于模具当中，设备门扇100通过压力设备在加压加温条件下成型、固化制成。由于模具造价极高，且模具生产受尺寸限制、预埋嵌件位置的影响较大，因此在设计门扇时应尽量提高门扇模具的通用性以降低生产成本，提高生产效率。本实用新型针对较大孔口尺寸的吊装口提出了一种模块化设计方案，设备门扇100由两种模块构成，包括第一模块800和第二模块900，大门门扇1001采用多组第一模块800和第二模块900拼接而成，小门门扇1002由一组第二模块900构成，其仅采用2组模块模具即可实现大尺寸门扇图中例举的某型吊装口防护设备门扇尺寸为7200mm*1400mm，对应孔口尺寸为7000mm*1200mm的生产。如图4所示，第一模块800尺寸为1000mm*1400mm，第二模块900尺寸为1400mm*1400mm，小门门扇1002采用1组第二模块900即可制成，大门门扇1001采用3组第一模块800，2组第二模块900即可制成，模块间的连接可采用机械连接或结构胶粘接的形式。考虑到模块的通用性，模块中所有预埋件孔位109(用于固定闭锁、铰页)和空腔101(用于降低门扇重量)均对称布置。通过第一模块800和第二模块900的灵活搭配组合，还能够形成门扇尺寸为5200mm*1400mm、6200mm*1400mm、8200mm*1400mm、9200mm*1400mm等的吊装口防护设备。例举的某型综合管廊吊装口复合材料防护设备门扇结构图如图4所示。胶条槽99和T型嵌压板20预埋在设备门扇当中，分别用于放置接缝处密封胶条30和实现门扇与门框间的密封。

设备铰页400和设备闭锁300与设备门扇100间的固定通过螺栓与预埋件22间的配合连接实现。预埋件22由M12螺母制成，为确保其能与SMC材料紧密结合，预埋件22头部采用锥状，如图8-9所示。预埋在设备门扇100内的铰页预埋件22如图10所示。

鉴于综合管廊吊装口防护设备共有大、小2个门扇，因此需分别设计2套闭锁机构。对于大门门扇1001，由于门扇跨度较长，本着操纵省力、传动精确的原则，采用蜗轮蜗杆联动插销式闭锁，共设置7个锁头301，锁头直径φ＝60mm，其中长度方向，即对应大门门扇1001扇安装铰页侧及其对侧位置各设置3个锁头301，宽度方向设置1个锁头301。液压马达12通过齿轮传动与蜗轮蜗杆减速器802连接，蜗轮蜗杆减速器802输出端的丝杠带动拉杆移动，拉杆与锁头301连接。采用液压马达12作为动力源，为提高驱动转矩，增大马达的带载能力，在液压马达12和蜗轮蜗杆减速器802之间设置齿轮传动以实现减速增矩的效果。大门闭锁3001结构图如图11所示。

对于小门门扇1002，由于小门尺寸较小1.4m*1.4m，本着操纵方便、结构简单的原则，采用的闭锁形式如图12所示。小门闭锁3002共设置4个锁头301，由液压马达12驱动。小门门扇1002内侧还设置有与小门闭锁3002配合的安全装置600，安全装置600能够保证小门闭锁3002在震动载荷作用下不自动复位。

本着结构简单，操纵方便的原则，设备采用的设备铰页400。如图13所示。设备铰页400主要由门框铰座401、门扇铰座402、铰链板403、轴承404、垫片、螺栓构成。门扇铰座402通过预埋件22与设备门扇100连接，门扇铰座402通过轴承404与铰链板403铰接，铰链板403设置于门框铰座402上，门框铰座402通过垫片和螺栓设置于设备门框200上。该设备铰页400安装方便、运转灵活，能够保证设备门扇的自由、平稳启闭。

综合管廊工程对于防水有着很高的要求，作为设置于管廊工程口部的设备，综合管廊吊装口防护设备须满足防水要求。本实用新型采用嵌压板挤压密封胶条的方式，对门扇四周进行了密封设计，密封形式如图14所示。T型嵌压板20预埋在设备门扇100当中，用于实现设备门扇100与设备门框200间的密封。密封胶条30、斜扁钢31以及支撑板32设置在设备门框200的角钢201上，斜扁钢31设置在两个支撑板32内侧，密封胶条30设置在斜扁钢31以及支撑板32之间，并与T型嵌压板20相对设置。设备关闭后，密封通过T型嵌压板20模压时提前预埋在SMC复合材料门扇中挤压密封胶条30，采用耐老化海绵橡胶制成实现。图中斜扁钢31起到固定胶条的作用，支撑板32起到固定密封胶条30和支撑设备门扇100的作用，二者通过焊接固定在门框角钢201上。设备门扇100关闭后，密封胶条30在同一高度形成闭合回路，保证了防护设备密封的可靠性。大小门扇接缝处密封形式如图15所示。

综合管廊是一项系统而复杂的工程。一方面，工程内部各类重要管线遍布，为了保证管线系统的安全、稳定运行，对于工程防灾、防侵入有着很高的要求。另一方面，管廊内部空间狭窄，紧急时刻的逃生时间极为有限，因此防护设备一般应满足自动化要求。综合管廊防护设备自动化控制系统设计基于液压驱动技术、传感器技术、PLC控制技术建立，能够实现口部防护设备的智能环境监测、自动安防报警、应急逃生指引等功能。针对管廊防护设备的自动化控制需求，本实用新型基于液压伺服控制系统提出了一种控制方案。液压伺服控制系统主要由液压泵-动力源、液压缸-执行机构、液压马达-执行机构、液压阀、蓄能器、PLC可编程控制器以及各类传感器组成。

控制系统主要由PLC可编程控制器、各类传感器构成。执行机构主要由液压泵3、液压阀、液压缸11、液压马达12、蓄能器6构成，液压阀包括三位四通换向阀8、节流阀13。液压泵3与PLC可编程控制器连接。液压驱动装置中，大门门扇1001依次与三个并列的液压缸11、节流阀13以及三位四通换向阀8连接，构成大门门扇支路。大门闭锁3001依次与一液压马达12、节流阀13以及三位四通换向阀8连接，构成大门闭锁支路。小门门扇1002依次与一液压缸11、节流阀13以及三位四通换向阀8连接，构成小门门扇支路。小门闭锁3002依次与一液压马达12、节流阀13以及三位四通换向阀8连接，构成小门闭锁支路。上述支路的进口油路同时连接一单向阀5，单向阀5进口分别连接一手动泵2以及一液压泵3。单向阀5出口油路上还连接有蓄能器6和溢流阀7，三位四通换向阀8上还设置有电磁铁9和手动开关10。手动泵2以及液压泵3油路上还设置有过滤器1和压力表4。

为了实现对设备门扇以及闭锁的稳定、精确、快速控制，综合管廊复合材料吊装口防护设备控制系统执行机构共包括液压缸11是4台，液压马达12为2台。其中：大门门扇1001绕铰页轴翻转通过驱动3台液压缸11实现，3001运转通过驱动1台液压马达12实现。小门门扇1002绕铰页轴翻转通过驱动1台液压缸11实现，小门闭锁3002运转通过驱动1台液压马达12实现。具体的液压控制系统简图如图16所示。

当接到小门门扇1002开启命令时，PLC可编程控制器发出电信号控制液压泵3启动，同时控制小门闭锁支路的三位四通换向阀8接通油路，小门闭锁支路中的液压马达12开始工作，操纵小门闭锁3002由关闭状态转换为开启状态。待小门锁头位移传感器发出锁头到位信号时，PLC可编程控制器控制小门门扇支路的三位四通换向阀8接通油路，小门门扇支路驱动液压缸11开始工作，操纵小门门扇1002绕铰页轴翻转打开。待小门门扇位移传感器发出门扇开启到位信号时，PLC可编程控制器控制三位四通换向阀8复位，系统呈保压状态。当接到大门门扇1001开启命令时，PLC可编程控制器发出电信号控制液压泵3启动，同时控制大门闭锁支路的三位四通换向阀8接通油路，大门闭锁支路的液压马达12开始工作，操纵大门闭锁3001由关闭状态转换为开启状态。待大门锁头位移传感器发出锁头到位信号时，PLC可编程控制器控制大门门扇支路的三位四通换向阀8接通油路，连接大门门扇1001的三组驱动液压缸11同时开始工作，操纵大门门扇1001绕铰页轴翻转打开。待大门门扇位移传感器发出门扇开启到位信号时，PLC可编程控制器控制三位四通换向阀8复位，系统呈保压状态。其中，对液压缸11、液压马达12的调速可通过控制单向节流阀13实现。在断电条件下，整个过程所需的系统能量可通过蓄能器6或手动泵2手动操纵获得。

设备关闭的控制流程与开启控制流程类似，不再赘述。设备的运动控制顺序为：开启-小门闭锁→小门门扇→大门闭锁→大门门扇。关闭-大门门扇→大门闭锁→小门门扇→小门闭锁。

吊装口防护设备的控制方法可分为：现地开关控制、手持式移动终端控制、远程控制等。另外，门扇外侧还预留有液压进、出油孔，断电情况下通过接入液压泵能够实现从门扇外侧开启设备。除上述方法外，为保证管廊内部设备安全，不借助特殊设备及工具，无关人员在门扇外侧无法操纵设备开启。若强行开启设备，则会触发置于门扇上的位移传感器并导致设备报警，对强行侵入人员形成威慑。

上述实施例只是为了更清楚说明本实用新型的技术方案做出的列举，并非对本实用新型的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。