用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统的制作方法

本实用新型属于隧道施工技术领域，具体涉及一种用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统。

背景技术：

随着我国西部大开发和“一代一路”战略的推进以及国防的需求，越来越多的铁路和高速公路隧道将被建设在西部地区。在我国西部地区山谷居多且地形多样、复杂，特别是高海拔、高原的山岭地区，气候环境寒冷且空气稀薄，含氧量不足，施工条件恶劣。而对于特长隧道，由于隧道独头掘进距离较长，隧道内空气本身含氧量就比洞口低，加之爆破施工的烟尘、机械设备的燃油废气、尾气等，隧道内空气质量差，工人作业环境恶劣。因此，对于高海拔地区低气压缺氧环境下的特长隧道必须做好通风供氧的技术措施，为隧道洞内施工提供一种良好的、安全的施工环境在工程界中显得重要。

目前高海拔地区隧道洞内施工通风技术还没有较成熟的经验，一般较为普遍的通风供氧技术措施是采用加大风机功率、风管直径等来增加洞内通风量，从而改善洞内空气质量，提高洞内的氧含量和空气质量。但对于高海拔地区的特长隧道内，单纯采用加大通风量来实现洞内供氧的措施成本较高，也未能有效解决洞内低气压、缺氧的问题。对于高海拔地区隧道洞内供氧的技术措施，目前多还是采用人工背氧气瓶，或者移动氧吧车的方法，但直接影响洞内隧道作业效率。

申请号为201521046895.9，名称为“一种高原高寒隧道施工通风系统”的实用新型专利，提出在洞口风机处增加增压制氧设备，将氧气送入通风管内来提高通风管内的氧气含量，但对于特长隧道，由于洞内施工条件差，风管的损失率较大，由于通风管路径太长，当到达掌子面时，风管的风量会损失很大，供氧效果会受到影响。

申请号为200710118442.6，名称为“一种高海拔地区隧道掌子面弥散供氧系统及供氧方式”的发明申请，采用弥散式供氧技术，将预先制备好的氧气预先储存并放在洞内，通过供氧管连续不断的将氧气送至掌子面，然后在掌子面一定区域内供氧，但这种方法一方面供氧成本较高，另一方面，由于洞内施工条件差，施工不当可能会造成破坏供氧管路及氧气储存装置的毁坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的一是克服现有高海拔地区隧道洞内的通风供氧措施存在成本高的问题；目的二是克服对于特长隧道，通风供氧效果差的问题；目的三是解决由于洞内施工条件差，施工不当可能会造成破坏供氧管路及氧气储存装置的毁坏的问题。

为此，本实用新型提供了用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统，包括送风机，所述送风机的风道连接着送风管，所述送风管的管壁通过供氧管连接着移动式循环增氧装置。

所述移动式循环增氧装置包括通过管路依次连通的空气收集器、空气净化器、空气压缩器、氧气分离器和氧气储存器；

所述空气净化器上还连接有排气管，所述氧气分离器上还连接有减压排气管；

所述氧气储存器通过供氧管与送风管连接。

所述空气净化器与所述空气压缩器之间的管路、所述氧气分离器与所述氧气储存器之间的管路、供氧管上均安装着调压阀。

所述空气收集器、空气净化器、空气压缩器、氧气分离器和氧气储存器均安装在壳体内，所述壳体的底端为轮式走行装置。

所述送风机置于特长隧道洞口，所述送风管伸入特长隧道内并内挂与特长隧道的隧道壁，送风管的出风口靠近并正对特长隧道的掌子面。

所述供氧管倾斜连接于氧气储存器与供氧管之间，并与供氧管形成夹角。

所述空气收集器的入口端为喇叭口状。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统，结构简单，使用方便，可以最大程度保证掌子面工作区域的空气质量，同时通过送风管相连的移动式增氧装置，可以最大程度利用洞内空气中的氧含量，经济环保，为海拔地区恶劣环境下的特长隧道洞内施工通风供氧技术提供有益的支撑。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统的结构示意图。

图2是移动式循环增氧装置的结构示意图。

附图标记说明：

1.送风机；2.送风管；3.移动式循环增氧装置；4. 供氧管；5.空气收集器；6.空气净化器；7.空气压缩器；8.氧气分离器；9.氧气储存器；10.调压阀；11.排气管；12.减压排气管；13.掌子面。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供给了用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统，如图1所示，包括送风机1，所述送风机1的风道连接着送风管2，所述送风管2的管壁通过供氧管4连接着移动式循环增氧装置3。

用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统的工作过程如下：

隧道洞口的送风机1通过送风管2将新鲜的空气送至隧道掌子面作业区域，移动式循环增氧装置3分离并储存隧道内污浊空气中的氧含量，污浊空气由进气口进入移动式循环增氧装置3，移动式循环增氧装置3将分离出的氧气通过供氧管4送至送风管2内，再由送风管2送至掌子面13，实现氧气的循环利用和对送风管2的循环增氧，移动式循环增氧装置3将分离出的废气排出。

值得一提的是，长度为3000米以上的隧道称为特长隧道。本实施方式提供的移动式循环增氧系统特别适用于高海拔地区特长隧道施工通风，但并不限于用于特长隧道，也可用于其他隧道。

送风机通过送风管将洞外的新鲜空气送至掌子面附近的作业区域，送风管的长度应保证送风管口离掌子面的距离满足规范要求。

需要特别说明的是，送风机通过送风管将洞外新鲜空气压入隧道内掌子面附近，可以最大程度保证掌子面工作区域的空气质量，同洞内的移动式增氧装置联合使用，可以利用洞内空气中的氧含量，经济环保，为海拔地区恶劣环境下的特长隧道洞内施工通风供氧技术提供有益的支撑。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图2所示，所述移动式循环增氧装置3包括通过管路依次连通的空气收集器5、空气净化器6、空气压缩器7、氧气分离器8和氧气储存器9；所述空气净化器6上还连接有排气管11，所述氧气分离器8上还连接有减压排气管12；所述氧气储存器9通过供氧管4与送风管2连接。

具体地说，空气收集器5吸附收集特长隧道内的污浊空气，收集的空气压入空气净化器6，空气净化器6将净化后的空气通过管路压入空气压缩器7，并通过排气管11将其他废气排出，空气压缩器7将净化处理后的空气压缩，在压力差作用下，压缩后的空气进入氧气分离器8，氧气分离器8分离提取压缩空气中的氧气，并通过管路将分离的氧气压入氧气储存器9，并将压缩空气的其他成分通过减压排气管12排出，最终氧气通过供氧管4压入与其相连的送风管2，与送风管2内的新鲜空气混合送至掌子面。

进一步的，移动式循环增氧装置3可以将洞内的污浊空气吸附净化后提取制备高浓度氧气，再通过供氧管向送风管内供氧。

具体地说，空气收集器5可以收集吸附隧道内的空气，通过管路将其送到空气净化器6中，对污浊的空气进行净化分离处理，再通过空气净化器6上的进气管将净化的空气送入空气压缩器7中。

空气压缩器7将压缩后的空气送入氧气分离器8中，氧气分离器8将压缩空气中的氧气和其他成分分离，通过连接管路将氧气送入氧气储存器9中。

实施例3：

在实施例2的基础上，所述空气净化器6与所述空气压缩器7之间的管路、所述氧气分离器8与所述氧气储存器9之间的管路、供氧管4上均安装着调压阀10。

具体地说，氧气储存器9通过供氧管4向送风管2内压风供氧，供氧管路上设置有调压阀10，可以调节向送风管内供氧的气体压力及供氧量大小。

具体地说，空气收集器5可以收集吸附隧道内的空气，通过管路将其送到空气净化器6中，对污浊的空气进行净化分离处理，再通过空气净化器6上的进气管将净化的空气送入空气压缩器7中，空气净化器6与所述空气压缩器7之间的管路上设有调压阀10，经过处理的废气则通过排气管11向远处排出。空气净化器6与所述空气压缩器7之间的管路上的调压阀10是为了给管内净化后的空气增压，将其压送至空气压缩器7中，这里的调压阀可以采用气动式角阀或其他阀门。

空气压缩器7将压缩后的空气送入氧气分离器8中，氧气分离器8将压缩空气中的氧气和其他成分分离，通过连接管路将氧气送入氧气储存器9中，氧气分离器8与所述氧气储存器9之间的管路上有调压阀10，可以实现对管内气体增压，将其压送至氧气储存器9中，而分离的其他气体通过减压排气管12排出。

实施例4：

在实施例2的基础上，所述空气收集器5、空气净化器6、空气压缩器7、氧气分离器8和氧气储存器9均安装在壳体内，所述壳体的底端为轮式走行装置。

作为进一步的优化，壳体可以采用外力牵引或内部驱动方式移动，在隧道进尺增加时，可以移动移动式循环增氧装置3使其尽量靠近送风管2的管口，减小送风管2内的供氧损失和提高供氧效果。轮式走行装置可以为滚轮、行走轮等。

实施例5：

在实施例1或实施例2的基础上，所述送风机1置于特长隧道洞口，所述送风管2伸入特长隧道内并内挂与特长隧道的隧道壁，送风管2的出风口靠近并正对特长隧道的掌子面13。

值得一提的是，送风管2设置于隧道壁上，并尽量靠近掌子面13，向隧道掌子面13送风，将送风管2的管口设置于靠近掌子面13的位置，可以为作业区域内的施工人员提供最佳的氧气浓度，形成良好的通风供养效果。

送风机1放在隧道洞口外，为了保证送风机不被洞口排出的污浊空气污染，送风机1距离隧道洞口位置一定距离，送风机1通过隧道内的送风管2将新鲜空气压入隧道内，其中送风管2内挂于隧道壁侧，并且应保证送风管纵向的平顺性，减少风阻，要求送风管2的送风口尽量靠近掌子面作业区附近，可以更好地为作业区工人提供新鲜空气。

实施例6：

在实施例2的基础上，为了实现顺畅的供氧，所述供氧管4倾斜连接于氧气储存器9与供氧管4之间，并与供氧管4形成夹角。

实施例7：

在实施例2的基础上，所述空气收集器5的入口端为喇叭口状。其目的是最大限度的使污浊空气进入空气收集器5，实现大量处理污浊空气的效果。

综上所述，本实施方式提供的用于高海拔地区特长隧道施工通风的移动式循环增氧系统，可以方便实现高海拔地区特长隧道内的移动供氧。在高海拔环境地区，隧道洞口的送风机启动时，可以将洞外的新鲜空气通过送风管送入隧道内掌子面附近，同时启动隧道内的移动式循环增氧系统，将洞内的空气净化处理，并提取压缩空气中的氧含量，通过供氧管将氧气送入送风管内，该通风供氧系统适用于高海拔地区特长隧道内缺氧的特殊环境条件下使用，使得隧道内的空气质量和氧含量达到施工人员的需要，以至施工人员能在特长隧道内安全施工。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。