一种可嵌入轨缝的超薄真空管道交通隔离门的制作方法

本发明属于真空管道交通技术领域，具体涉及一种可嵌入轨缝的超薄真空管道交通隔离门。

背景技术：

当今高速铁路、磁悬浮列车都因受到空气阻力、气动噪声、气动振动等制约，而无法进一步提高速度。飞机和汽车除了受空气阻力影响外，因高能耗和大量碳排放，将来发展也会受到限制。真空管道高速交通克服上述缺点，是一种能达到超高速度，且能耗低、环境影响小的交通模式，可望从根本上解决人类交通所面临的困境。这种交通方式由管道、磁悬浮车辆、驱动与控制、真空泵、真空测量、远程监控系统等部分组成，运行时，管道内抽成一定真空，然后车辆在其中行驶。由于同时消除了机械摩擦和空气阻力，不仅所需驱动力很小，而且速度很快。

为了让列车从大气环境进入真空环境，或者从真空环境进入大气环境，真空管道交通车站需要设置气闸舱。另外，真空管道线路长度通常大于1000km，站间距离大于50km，为了提高抽真空效率，以及方便检查维修，需考虑在沿线设置隔离门，在必要时对管道进行分段隔离。只让被隔离段进气，而不破坏整个管道的真空环境。就真空管道交通的车辆模式而言，在时速超过400km/h的高速真空管道中，须行驶磁悬浮列车，而在时速低于400km/h的低速真空管道中，可采用轮轨模式。不论是磁悬浮模式还是轮轨模式，均需要保持轨道连续，于是对常规隔离门设置造成不便。

中国专利(公开号为cn200710049346)给出了“一种用于真空管道系统中的密封门”，中国专利(公开号为cn200910306188)给出了“真空管道高速交通移动隔离门设置”，其均未考虑管道中轨道的存在和其他连续构件。中国专利(公开号为cn200910219090)给出了“一种真空管道交通的垂直移动隔离门”，虽然考虑到轨道的存在，但对轨道给出了特殊要求，要求轨道侧面不能有凹进或者凸出，以保证垂直上下的隔离门跟轨道之间形成密封啮合；中国专利(公开号为cn201010300062)给出了“真空管道交通对开式移动隔离门设置”，虽然允许轨道侧面有凹进或者凸出，但该凹进或者凸出必须是规则形状，要求轨道顶部为平面，不能出现形状变化。

另外，上述隔离门构造庞大、沉重，不便于快速关闭和打开，效率低，材料消耗多、成本高。因此，有必要设计一种既能适应“t”型磁悬浮轨道，又能适应“ι”型轮轨轨道，以及其他形状轨道设置的真空管道交通隔离门，不严重破坏轨道连续性，且具有结构轻型、便于快速作业、制造成本较低的特征。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种可嵌入轨缝的超薄真空管道交通隔离门，适应多种轨道形式，保证列车运行平稳，且结构轻型、材料消耗成本较低、便于快速开启和关闭。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种可嵌入轨缝的超薄真空管道交通隔离门，包括设置在两节真空管道8的连接处的门室2，门室2包括上半部分门室22和下半部分门室21，上半部分门室22内设有隔离门1，上半部分门室22上部连接有牵引电动机3，牵引电动机3和隔离门1连接，隔离门1厚度小于3mm，处于打开状态时，隔离门1隐藏于下半部分门室21内，隔离门1上缘跟轨道7上表面平齐且紧密契合；当需要关闭时，隔离门1向上提升，直至对真空管道8内部在相应断面处完全封闭。

所述的牵引电动机3通过两根钢丝绳31从两侧跟隔离门1的侧柱11连接，侧柱11外缘设置驱动齿41，由驱动齿轮4驱动实现上升或下降操作。

所述的隔离门1的上下驱动或采用隔离门驱动直线电机52驱动模式，侧柱11外缘设置直线电机次极/动子，在固定在门室2内的初极/定子作用下实现上升或下降操作，其他必须连续布设的通讯与电力的线缆9，穿过管壁进入门室2的自由空间，再从另一相邻真空管道8的管壁进入，线缆9以真空密封工艺穿过管壁。

所述的上半部分门室22内设置限位开关6，当隔离门1上升到预定位置时触动限位开关6，使牵引电动机3或隔离门驱动直线电机52停止工作。

所述的隔离门1用优质钢材、高强度合金钢或新型碳纳米材料制成，隔离门1的上凸缘17跟轨道7顶部及靠近顶部的轨道7侧缘契合；对于轮轨列车，上凸缘17跟轨道7顶部的契合精密度要保证车轮平稳通过，不发生撞击和颠簸；对于磁悬浮列车，要保证列车经过该磁铁终断处时平稳、无颠簸。

所述的隔离门1上凸缘17设置成“ι”型、“t”形、双侧半“t”形。

所述的侧柱11用焊接或整体成型方法跟隔离门1形成无缝整体，在非轨道受力作用面对应的隔离门1区域设置竖向加强肋13，在隔离门1底部设置横向加强肋12；如果隔离门1底部为跟管道下半部分对应的半圆形，则在隔离门1底部设置半圆形加强肋14。

所述的下半部分门室21、上半部分门室22上设置有可打开的下门室盖210、上门室盖220，门室2外设置真空泵25。

所述的门室2设置在两节真空管道8的连接处，铺设真空管道8时，在设置隔离门1及门室2的位置预留管缝，管缝宽度和形状跟隔离门1的厚度和形状对应，管端侧面设置挡壁81或矩形法兰，在隔离门1由牵引电动机3以及钢丝绳31牵动的牵引模式下，挡壁81跟侧柱11相接触的表面设置成滑动密封表面；在驱动齿轮4驱动或隔离门驱动直线电机52驱动的模式下，挡壁81跟侧柱11相接触的表面设置成传动齿形式，对应地，侧柱11与之相对的侧面须设置齿轮。

本发明的有益效果是：

本发明隔离门1超薄，其在真空管道列车正常运营时嵌入轨缝，避免列车运行时产生颠簸和剧烈振动。即使隔离门上凸缘17不与轨道受力作用面契合，由于轨逢很小，也不会影响列车运行。隔离门1既适用于电磁悬浮列车的电磁轨道、超导磁悬浮列车的永磁轨道，也适用于其他形式的磁悬浮列车轨道，以及轮轨列车的普通钢轨轨道；对“t”、“ι”型轨道，以及其他各种不规则形状轨道均适用。隔离门1两侧侧柱11、竖向加强肋12、横向加强肋13或半圆形加强肋14能够有效保证隔离门1的强度，避免变形、挠曲。由于其很薄，结构轻便，该隔离门设置材料消耗少、制造成本低，驱动能耗低，便于维护，紧急情况下可方便人工打开或关闭。

本发明既适用于上述的圆形真空管道，也适用于如中国专利(公开号为cn201710876815)所述的椭圆形管道。当为单管双向真空管道交通系统时，只需设置较宽的隔离门1，并对应于双向轨道设置相应的上凸缘17即可。

附图说明

图1为本发明外部正视图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为隔离门1对真空管道8实施封闭状态时的a-a剖面示意图。

图4为图1的a-a剖视图，其中隔离门1带有竖向加强肋13，并增加了驱动齿轮4驱动设置的示意图。

图5为图4的g局部放大图。

图6为设置有竖向加强肋13的隔离门1正视图及其俯视图，其中上凸缘17为“ι”形。

图7(a)为设置有竖向加强肋13的隔离门1正视图及其俯视图，其中上凸缘17为“t”形；图7(b)为图7(a)的立体图。

图8为设置有竖向加强肋13的隔离门1正视图及其俯视图，其中上凸缘17为两侧分布的半“t”形。

图9为底部为半圆形且具有半圆形加强肋14的隔离门1示意图。

图10为附有真空泵25的隔离门1外部正视图。

图11为图10的左视图。

图12为图4的c-c剖视图。

图13为图12的e局部放大图。

图14为图12的f局部放大图。

图15为图1的a-a剖视图，其中隔离门1由隔离门驱动直线电机52驱动，取代牵引电动机3和牵引绳31。

图16为图1的b-b剖视图，其中给出了线缆9的设置示意。

图17为图16的d局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1至图5所示，一种可嵌入轨缝的超薄真空管道交通隔离门，包括设置在两节真空管道8的连接处的门室2，门室2正常工作时，门室2内部跟外部(真空管道8外部以及真空管道8内部)密封隔绝，保持良好气密性；门室2包括上半部分门室22和下半部分门室21，上半部分门室22内设有隔离门1，上半部分门室22上部连接有牵引电动机3，牵引电动机3和隔离门1连接，隔离门1厚度小于3mm，处于打开状态时，隔离门1隐藏于下半部分门室21内，隔离门1上缘跟轨道7上表面平齐且紧密契合；当需要关闭时，隔离门1向上提升，直至对真空管道8内部在相应断面处完全封闭，且封闭时为气密性隔离，能承受较高压差引起的压力。

所述的牵引电动机3通过两根钢丝绳31从两侧跟隔离门1的侧柱11连接，侧柱11厚度大于隔离门1厚度，便于连接牵引绳31，如图2、图3所示；侧柱11外缘设置驱动齿41，由驱动齿轮4驱动实现上升或下降操作，其另一个作用是可作为手动操作系统的组成部分，在手动阀作用下实现上升或下降操作，在紧急情况下或电动系统失灵时使用，如图4、图5所示。

所述的上半部分门室22内设置限位开关6，当隔离门1上升到预定位置时触动限位开关6，使牵引电动机3或隔离门驱动直线电机52停止工作。

参照图6，所述的隔离门1用优质钢材、高强度合金钢或新型碳纳米材料制成，隔离门1的上凸缘17跟轨道7顶部及靠近顶部的轨道7侧缘契合；对于轮轨列车，上凸缘17跟轨道7顶部的契合精密度要保证车轮平稳通过，不发生撞击和颠簸；对于磁悬浮列车，要保证列车经过该磁铁(既包括高温超导磁悬浮的轨道永久磁体，也包括其他磁悬浮的电磁体)终断处(轨缝)时平稳、无颠簸；上凸缘17离开轨道7作用面的地方，跟轨道7非受力作用面处契合一致，如图2所示；也可不一致。

如果隔离门1足够薄，即轨缝足够小，列车通过时中空轨缝不致引起列车明显振动，这时隔离门1在打开状态时可以完全收藏在轨道7顶部以下，并保持隔离门1上缘平齐，不留上凸缘17，不追求上凸缘17跟轨道7顶部的契合，从而简化制造工艺。按轨道7顶部形状的不同，隔离门1上凸缘17可设置成“ι”型(如图6所示)、“t”形(如图7所示)、双侧半“t”形(如图8所示)。

所述的侧柱11用焊接或整体成型方法跟隔离门1形成无缝整体，侧柱11的另一个重要功能是对隔离门1发挥加强肋作用，提高隔离门1的抗挠曲强度；如图6所示，还可在非轨道受力作用面对应的隔离门1区域(如中间)设置类似侧柱11的竖向加强肋13，在隔离门1底部设置横向(水平)加强肋12；如果隔离门1底部为跟管道下半部分对应的半圆形，则在隔离门1底部设置半圆形加强肋14，如图9所示。

所述的下半部分门室21、上半部分门室22上设置有可打开的下门室盖210、上门室盖220，并通过门室盖凸沿24上的门室盖锁紧螺栓23锁紧，方便维修检查和紧急情况下人工关闭或打开隔离门1，门室2外设置真空泵25，用于给门室2内部抽真空，如图10、图11所示。

所述的门室2设置在两节真空管道8的连接处，铺设真空管道8时，在设置隔离门1及门室2的位置预留管缝(门缝)，管缝宽度和形状跟隔离门1的厚度和形状对应，管缝(门缝)很窄；如果不设置竖向加强肋13，则管缝均匀，没有形状变化(即宽度变化)。所述的管缝形状是指当隔离门1上设置竖向加强肋13时为其留出的管缝加宽；管缝处管端表面要求达到密封标准，当隔离门1关闭后，管缝与隔离门1之间保证气密性良好，其设置标准与技术可参照插板阀制造工艺。为提高气密性可靠度，管端可设置具有密封功能的法兰，增加管缝与隔离门1之间的密封接触面积；管端侧面设置挡壁81或矩形法兰，用于限定隔离门1运动轨迹，使隔离门1打开与关闭过程平稳、精确，进一步增加密封接触面积，同时为隔离门1提供横向(水平)张力，使隔离门1不会在两侧真空管道8内气体压差作用下发生横向挠曲；在隔离门1由牵引电动机3以及钢丝绳31牵动的牵引模式下，挡壁81跟侧柱11相接触的表面设置成滑动密封表面；在驱动齿轮4驱动或隔离门驱动直线电机52驱动的模式下，挡壁81跟侧柱11相接触的表面设置成传动齿形式，对应地，侧柱11与之相对的侧面须设置齿轮。

所述的隔离门1的上下驱动或采用隔离门驱动直线电机52驱动模式，代替由牵引电动机3以及钢丝绳31牵动，侧柱11外缘设置直线电机次极(动子)，在固定在门室2内的初极(定子)作用下实现上升或下降操作，如图15所示，在隔离门1处，轨道7本身实际上是不连续的，其连续性功能是由隔离门1填补实现的；如果车辆由磁悬车辆驱动直线电机51驱动，磁悬车辆驱动直线电机51在该位置也不连续，由于磁悬车辆驱动直线电机51本身可以分段驱动，所以门缝不会对隔离门驱动直线电机52布置造成困难；其他必须连续布设的通讯与电力的线缆9，则在距管端一定距离处，如0.1～0.5m，穿过管壁进入门室2的自由空间，再从另一相邻真空管道8的管壁进入该节管道，如图16、图17所示，线缆9以真空密封工艺穿过管壁，不会影响真空管道8气密性；由于线缆9以真空密封工艺穿过管壁，所以也可在门室2之外的其他适当位置提前穿出或穿入管壁。

本发明工作原理为：

真空管道列车运行期间，隔离门1隐藏在轨道7表面以下的轨缝内，其上凸缘17跟轨道7顶部及靠近顶部的轨道7侧缘契合。对于轮轨列车，隔离门1上凸缘17跟轨道7顶部的契合精密度要保证车轮平稳通过，不发生撞击和颠簸；对于磁悬浮列车，要保证列车经过该磁铁(既包括高温超导磁悬浮的轨道永久磁体，也包括其他磁悬浮的电磁体)终断处(轨缝)时平稳、无颠簸。

当需要对真空管道8进行隔离时，隔离门1由牵引电动机3提升，至到达限位开关6，触动限位开关6，牵引电动机3停止，隔离门1停留在预定位置，实现对管道气密性隔离，如图3所示。密封接触面主要在管缝和隔离门1相接触的地方，其制造工艺和密封面处理可参照插板式真空阀的工艺、流程及标准。

当需要打开隔离门1时，牵引电动机3逆向旋转，放松牵引绳31，隔离门1下降，直到上凸缘17跟轨道7顶部契合。不论隔离门1上升还是下降操作，都可由驱动齿轮4提供辅助动力。隔离门1的提升和下降操作还可通过隔离门驱动直线电机52(如图15)或底部设置的顶杆来实施。