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专利号: 2020106289260
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,包括导入风板、底部弧面结构、顶部弧面结构和弧面导出风板,其中,导入风板与底部弧面结连接为一体结构,并且导入风板与原隧道两侧壁面相连接;

所述顶部弧面结构与弧面导出风板为一体结构;顶部弧面结构为弧线凸出的曲面,弧面导出风板为弧线凸出的曲面,且弧面导出风板的曲率大于风道主体底部弧面结构的曲率。

2.如权利要求1所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,上述系统,形成入口区域、主风道区域和出口区域;

其中,导入风板与原隧道两侧壁面相连接构成一个吸收隧道内空气进入的入口区域;

导入风板与底部弧面结构的交接线与原隧道顶面曲线形式一致;

所述顶部弧面结构和底部弧面结构形成主风道区域;

所述弧面导出风板形成虚拟导出风口平面,弧面导出风板与虚拟导出风口平面形成出口区域,弧面导出风板对导出风口平面吹出的空气进行整流,使气流转向,导出风口平面的法线方向与入口平面法线方向垂直。

3.如权利要求1或2所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,导入风板是以导入风板起始线为起始曲线,以导入风板引导线为引导曲线扫掠而成的平直三维曲面,以隧道横向为y轴,将隧道径向平面看作xoz平面,坐标原点为隧道洞口平面右下角点,所述导入风板的特征曲线拟合函数为:(1)导入风板起始线拟合函数:

z=0.5y-6,20≤y≤22;

(2)导入风板引导线拟合函数:

z=p1+p2·x+p3·x2+p4·ex+p5·e-x,-5≤x≤0;

其中,p1=5.3437;p2=-0.5807;p3=-0.1198;p4=-0.3409;p5=-0.0017;

导入风板起始线与导入风板引导线的交点为(0,22,5)。

4.如权利要求1所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,底部弧面结构以底部弧面结构起始线为起始曲线,底部弧面结构引导线为引导曲线扫掠而成的曲面,沿隧道横向为y轴,将隧道径向平面看作xoz平面,坐标原点为隧道洞口平面右下角,所述底部弧面结构的特征曲线拟合函数为:(1)底部弧面结构起始线拟合函数:

z=p1+p2·y+p3·y2·ln(y)+p4/y+p5·e-y,22≤y≤29;

其中,p1=-15.8667;p2=2.1929;p3=-0.0129;p4=-177.6481;p5=107560848.3045;

(2)底部弧面结构引导线拟合函数:

2 x -x

z=p1+p2·x+p3·x+p4·e+p5·e ,-5≤x≤0;

其中,p1=5.3437;p2=-0.5807;p3=-0.1198;p4=-0.3409;p5=-0.0017;

风道主体底部弧面结构起始线与风道主体底部弧面结构引导线的交点为(0,29,5)。

5.如权利要求1或2所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,顶部弧面结构是以顶部弧面结构起始线为起始曲线,顶部弧面结构引导线为引导曲线扫掠而成的曲面,沿隧道横向为y轴,将隧道径向平面看作xoz平面,坐标原点为隧道洞口平面右下角点,所述顶部弧面结构的特征曲线拟合函数为:(1)顶部弧面结构起始线拟合函数:

z=p1+p2·y+p3·y2+p4·ln(y)/y+p5·e-y,20≤y≤30;

其中,p1=-14.1946025105666;p2=-4.39836459588464;p3=5.68037838475293;p4=-

2.6075570657581;p5=22117203.2286792;

(2)顶部弧面结构引导线拟合函数:

z=p1+p2·x+p3·x2+p4·ex+p5·e-x,-5≤x≤0;

其中,p1=5.3437;p2=-0.5807;p3=-0.1198;p4=-0.3409;p5=-0.0017;

风道主体顶部弧面起始线与风道主体顶部结构引导线的交点为(0,30,5)。

6.如权利要求1或2所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,弧面导出风板是以弧面导出风板起始线为起始曲线,弧面导出风板引导线为引导曲线扫掠而成的曲面,沿隧道横向为y轴,将隧道径向平面看作xoz平面,坐标原点为隧道洞口平面右下角点,所述弧面导出风板的特征曲线拟合函数为:(1)弧面导出风板起始线拟合函数:

y=p1+p2·z+p3·ez+p4/ln(z)+p5/z2,4≤z≤5;

其中,p1=1012.5278;p2=-46.8293;p3=0.0343;p4=-1523.2195;p5=4823.6935;

(2)弧面导出风板引导线拟合函数:

z=p1+p2·x+p3·x2+p4·ex+p5·e-x,-5≤x≤0;

其中,p1=5.3437;p2=-0.5807;p3=-0.1198;p4=-0.3409;p5=-0.0017;

弧面导出风板起始线与弧面导出风板引导线的交点为(0,30,5)。

7.如权利要求2所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,所述入口区域与隧道内空气流动方向垂直;入口区域面积比定义为入口平面的面积与入口平面所在横截面原面积的比值,取值为19.01。

8.如权利要求2所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,在主风道区域,在风道主体横向中点的底顶面高度比为0.438。

9.如权利要求2所述圆顶方底隧道减少空气侵入量用自空气幕系统,其特征在于,弧面导出风板的最高点高度与导出风口的长度比值为0.37。