Einrichtung zur Längsbelüftung eines Tunnels Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Längsbelüftung eines Tunnels, z. B. eines solchen, der von Motorfahrzeugen, Eisenbahnen, Schiffen usw. befahren wird, welche mindestens einen im Tunnel angeordneten Axialventilator besitzt.
Zur künstlichen Längsbelüftung von Tunnel sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, deren praktische Ausführung wegen der dazu erfor derlichen sehr hohen Baukosten aber meist unter blieben ist. Die Bauarbeiten eines Tunnels verur sachen nämlich sehr hohe Kosten, so dass das Aus mass der für die Belüftung erforderlichen Bauarbeiten ein entscheidender Faktor für die technische Ver wendbarkeit eines Belüftungssystems ist.
Es ist eine Einrichtung zur Tunnellängsbelüftung bekannt, bei welcher ausserhalb des über die ganze Tunnellänge im wesentlichen konstanten Tunnel profils konzentrisch zu diesem eine Ringdüse angeord net ist. In der Ringdüse, die bei den bekannten prak tischen Ausführungen in der Nähe eines Portals an geordnet ist, sind mehrere Ventilatoren eingebaut, welche Frischluft ansaugen und diese mit grosser Geschwindigkeit in den Tunnel drücken. Die mit grosser Geschwindigkeit aus der Düse austretende Luftmenge (Primärluft) übt dann auf die im Tunnel vorhandene Luft (Sekundärluft) eine Stosswirkung aus entsprechend einer Treibdüse.
Es ist auch schon vor geschlagen worden, die Ringdüse im Innern des Tun nels anzuordnen und mittels mehrerer in der Düse angeordneter Ventilatoren der Düse Tunnelluft zu zuführen. Alle derartigen Ausführungen erfordern aber durch die Anordnung der Ringdüse ausserhalb des Tunnelprofils einen nicht unerheblichen zusätzlichen Bauaufwand. Ausserdem treten Strömungsverluste in den Zuleitungen, Umlenkverluste, Stossverluste in der Ringdüse, Verluste aus ungleichmässiger Verteilung der Drucke in der Düse und Rückstömverluste durch geschlossenen Kreislauf eines Luftanteils zwischen Düse und Ventilatoreinlass auf, die den Wirkungsgrad des Belüftungssystems stark beeinträchtigen.
Ferner entsteht, durch die Ringdüse bedingt, entlang der äusseren Begrenzung des Tunnelprofils ein Treibstrahl geringer Höhe und relativ grosser Breite entlang des Umfanges des Profils, der entsprechend seiner mit den Tunnelwänden in Berührung stehenden Aussenfläche nicht unerheblichen Reibungsverlusten unterliegt. Bei Anordnung der Ringdüse in der Nähe eines Portals ist ausserdem zur Änderung der Belüftungsrichtung eine zweite Ringdüse am anderen Portal unerlässlich, was den doppelten Aufwand an Bauarbeiten und maschineller Einrichtung bedingt.
Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, einen Ventilator mit zur Tunnellängsachse vertikaler Achse in der Decke des Tunnels anzuordnen. Der Ventilator saugt aus dem Tunnel Luft an und bläst diese ent sprechend der erforderlichen Belüftungsrichtung über den einen oder anderen von zwei Krümmern mit zu geordneter Düse als Treibstrahl in den Tunnel. Zur Umkehr der Belüftungsrichtung sind beide Krümmer mit entsprechend steuerbaren Abschlussklappen ver sehen. Auch diese Einrichtung erfordert einen grossen zusätzlichen Bauaufwand, wobei der Wirkungsgrad der Einrichtung infolge der notwendigen Umlenkung des Treibstrahls und der dabei auftretenden Verluste ebenfalls nicht besonders günstig ist.
Auch die War tung der Steuerklappen ist wegen dem leichtmögli chen Verklemmen derselben nicht unerheblich.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung zur Längs belüftung eines Tunnels mit mindestens einem im Tunnel angeordneten Axialventilator zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilator mit im wesentlich parallel zur Tunnellängsachse verlaufender Ventilator drehachse innerhalb des Tunnellichtraumes, jedoch ausserhalb des für Fahrzeuge vorgesehenen Profils an geordnet ist und dass der Abstand zwischen Ventilator und demjenigen Tunnelportal, durch das die Tunnel luft ausgeblasen wird, so bemessen ist,
dass durch die Injektorwirkung des Ventilatorluftstrahls eine Förde rung der in dem Tunnelteil zwischen Ventilator und diesem Portal befindlichen Luft durch dieses Portal hindurch bewirkt wird.
Bekanntlich muss auf Grund gesetzlicher Vor schriften das Tunnelprofil immer so gross ausgebildet werden, dass selbst bei den grössten für die Durch fahrt zugelassenen Fahrzeugen noch allseits ein ge wisser freier, von den Fahrzeugen nicht nutzbarer Raum vorhanden ist. Ausserdem ist es zweckmässig, mindestens an einer Seite des Tunnels einen Geh steig anzuordnen, der für die Begehung des Tun nels durch Wartepersonal oder dergleichen bestimmt ist und über dem ebenfalls ein nicht ausnutzbarer Raum vorhanden ist. Bei Tunnel mit gewölbter Decke ergibt sich ausserdem auch in der Nähe der Decke ein vom Verkehr nicht berührter Raum.
Durch die An ordnung der Ventilatoren in diesen zwar für die Ver kehrsbewegung im Tunnel gesetzlich bzw. baulich erforderlichen, aber von der Verkehrsbewegung nicht nutzbaren Räumen kann eine Längsbelüftung des Tunnels ohne jegliche zusätzliche Baukosten erzielt werden.
Die erfindungsgemässe Belüftungseinrichtung arbei tet nach dem Prinzip einer Strahlpumpe. Ein relativ kleiner Teil der im Tunnelquerschnitt von dem Ven tilator vorhandenen Gesamtluftmenge wird von dem Ventilator angesaugt und auf eine relativ grosse Ge schwindigkeit gebracht und so mit einer hohen Ener gie versehen. Diese sogenannte Primärluft wird im allgemeinen in Richtung der Tunnellängsachse entlang der äusseren Begrenzung des Tunnelprofils geblasen und wirkt dabei wie ein Treibstrahl.
Der restliche grössere Teil der Gesamtluft (Sekundärluft) im Tunnel vermischt sich mit der Primärluft, die ihre Energie an die Sekundärluft abgibt und diese in Richtung des einen Tunnelportals in Bewegung setzt, so dass durch das andere Portal Frischluft einströmt. Der Ventilator ist zweckmässig im Tunnel mit einem derartigen Ab stand von dem Portal, durch das die Tunnelluft aus strömt, angeordnet, dass zwischen dem Ventilator und dem Portal eine ausreichende Mischung der Primär luft mit der Sekundärluft erfolgen kann. Die mit der Primärluft vermischte Sekundärluft wird also durch den mit dem Treibstrahl eingeleiteten Impuls durch den Tunnel und aus dem Portal ins Freie gedrückt.
Der Wirkungsgrad der erfindungsgemässen Be lüftungsanlage ist besonders günstig, da keinerlei Zu leitungen, Umlenkungen usw. des durch den Ven tilator erzeugten Treibstrahls erforderlich sind. Ab lösungen, Schrägeinblasungen usw., die bei den be kannten Ausführungen durch die ausserhalb des Tun nelprofils erforderliche Anordnung der Ventilatoren unumgänglich sind, können vermieden werden. Eine Wandreibung der Primärluft ist praktisch kaum vor handen, da die Primärluft in Form eines einen etwa kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Luftstrahls mit geringem Durchmesser entlang der Tunneldecke mit sehr grosser oder unendlicher Krümmung ge blasen wird und so fast nur eine Punktberührung vorhanden ist.
Durch die Erfindung wird somit ausser einer Vereinfachung, das heisst einer Verbilligung des Tunnelbaues auch eine wirkungsgradmässig bessere Längsbelüftung erzielt.
Zweckmässigerweise wird, um die Verwendung kleiner Ventilatoren zu ermöglichen, die sich be sonders günstig in den zur Verfügung stehenden, vom Verkehr unausgenützten Raum des Tunnelprofils unterbringen lassen, der für die Längsbelüftung er forderliche Ventilatorquerschnitt in mehrere Ventila toren aufgeteilt, die beispielsweise nebeneinander an der Decke oder übereinander oberhalb des Geh weges eingebaut werden. Durch geeignete Wahl der Anzahl und Grösse der Ventilatoren lässt sich die erfindungsgemässe Belüftungseinrichtung in jedem Tunnelquerschnitt ohne Einengung des Verkehrs raumes anordnen.
Ein weiterer Vorteil der Verwend barkeit relativ kleiner Ventilatoren besteht darin, dass zur Belüftung Standardausführungen gewählt werden können, die wesentlich billiger sind als Sonderaus führungen und welche ausserdem eine einfache und sehr geringe Ersatzteilhaltung ermöglichen.
Zur Aufteilung der Impulseinleitung in Tunnel grösserer Länge empfiehlt es sich, in Längsrichtung des Tunnels mehrere Ventilatoren oder Gruppen von Ventilatoren hintereinander anzuordnen, wobei der Abstand zwischen zwei Ventilatoren mindestens so gross sein muss, dass in der dazwischenliegenden Tun nelstrecke eine Vermischung der Primärluft mit der Sekundärluft und ein gewisser Ausgleich der Ge schwindigkeitsverteilung stattfinden kann. Da die Ventilatoren lediglich zur Impulseinleitung benutzt werden, ist das Auseinanderziehen dieser Impulsein leitung auf verschiedene relativ weit auseinanderlie- gende Querschnitte ohne weiteres möglich.
Zur Erzielung eines besonders hohen Wirkungs grades und Vermeidung jeglicher Umlenkung der Primärluft können die Ventilatoren mit genau par allel zur Tunnellängsachse verlaufender Längsachse angeordnet werden. Für Tunnel mit bogenförmig ver laufender Längsachse kann es allerdings zweckmässig sein, die Ventilatorachse unter einem gewissen Win kel zur Tunnellängsachse anzuordnen. Ausserdem kann es in besonderen Ausnahmefällen auch bei ge radliniger Tunnelachse zweckmässig sein, die Ven tilatoren mit etwas nach unten geneigter Längsachse anzuordnen, wodurch eine Verkürzung der Misch strecke erreicht werden kann. Eine geringe Ver schlechterung des Wirkungsgrades bei diesen Aus nahmefällen muss dabei allerdings in Kauf genom men werden.
Bei der Längsbelüftung von Tunnel kann es ins besondere durch die Änderung der Witterungsver hältnisse bedingt erforderlich werden, die Richtung der durch den Tunnel strömenden Luft umzukehren. Es ist daher zweckmässig, den bzw. die Ventilatoren in ihrer Förderrichtung umkehrbar auszubilden und mit einem derartigen Abstand von beiden Portalen anzuordnen, dass bei jeder Förderrichtung hinter dem jeweils letzten Ventilator noch innerhalb des Tunnels eine ausreichende Vermischung der Primär- mit der Sekundärluft stattfinden kann.
Die Umsteuerung des Ventilators erfordert bei Verwendung eines in seiner Drehrichtung umkehrbaren Antriebsmotors oder einer Ausbildung des Ventilators derart, dass er um 180 geschwenkt werden kann, keinen wesentlichen zusätz lichen Aufwand.
Die erfindungsgemässe Belüftungseinrichtung hat auch den besonderen Vorteil, dass sie nachträglich ohne jede bauliche Veränderung in einen schon be stehenden Tunnel eingebaut werden kann. Es be steht dadurch die Möglichkeit, die bereits installierte Entlüftungsleistung entsprechend der Zunahme des Verkehrs zu vergrössern. Diese spätere Einbaumög lichkeit von Ventilatoren ist auch beim Neubau eines Tunnels sehr vorteilhaft, da zunächst nur so viel Ventilatoren eingebaut zu werden brauchen, wie der unmittelbar nach Inbetriebnahme zu erwartende Ver kehr es erfordert und erst zu einem späteren Zeit punkt, bei eventueller Zunahme des Verkehrs, der Einbau weiterer Ventilatoren vorgenommen werden muss.
Die installierte Ventilatorleistung braucht bei Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung daher immer nur gerade so gross zu sein, wie es der augenblickliche Verkehrsumfang erfordert. Eine Aus legung der Ventilatorleistung für eine eventuelle, schwer zu bestimmende Verkehrszunahme in späteren Zeiten ist nicht mehr erforderlich, so dass die Be triebskosten der Belüftungseinrichtung niedrig gehal ten werden können.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Längs belüftung kann auch gleich oder nachträglich in Tun nel eingebaut werden, die mit einer Quer-, Halbquer-, Diagonal- oder Umkehrlüftung ausgestattet sind. Die Überlagerung einer zusätzlichen Längsbelüftung kann bei derartigen Tunneln infolge Verkehrszunahme oder Erhöhung der Sicherheit bei Katastrophenfällen we sentlich beitragen.
Ein weiterer Vorteil der Einrichtung der Er findung besteht darin, dass die vorgeschlagene Längs belüftung weitgehend berechenbar ist, so dass kost spielige Belüftungsversuche, wie sie bei den bekann ten Anlagen erforderlich waren, vermieden werden.
Ausserdem besteht bei Verwendung einer grösseren Anzahl von Ventilatoren durch Zu- und Abschalten einzelner Ventilatoren eine gewisse Regelmöglichkeit, die insbesondere bei besonderen klimatischen Ver hältnissen zweckmässig ist und keine Mehrkosten ver ursacht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Anordnung und Ausbil dung der Ventilatoren kann aber auch in vielfach abgeänderter Weise erfolgen.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Tun nel mit der eingebauten Belüftungseinrichtung gemäss der Erfindung und Fig. 2 einen Querschnitt des Tunnels.
In dem durch einen Berg verlaufenden Tunnel sind innerhalb des Tunnelprofils, das von der Linie 3 (Fig. 2) begrenzt wird, mehrere Ventilatoren 2 ein gebaut. Die Ventilatoren 2 sind dabei am Rand des erforderlichen von den Fahrzeugen nicht ausnutz- baren Teils des Tunnelprofils angeordnet und über Streben 4 an der Decke befestigt. Der Verkehrsraum ist mit der unterbrochenen Linie 10 in Fig. 2 ange deutet. Die für das Ausführungsbeispiel gewählten neun gleichartig ausgebildeten Ventilatoren sind je weils in Gruppen zu drei nebeneinander und die Grup pen mit Abstand in Tunnellängsrichtung hinterein ander angeordnet.
Der Abstand 5 zwischen den Ven tilatoren<I>2a</I> und<I>2b</I> ist dabei so gross, dass eine Ver mischung des von den Ventilatoren 2a erzeugten Primärluftstrahls mit der Sekundärluft und ein ge wisser Ausgleich der Geschwindigkeitsverteilung in diesem Zwischenraum erfolgen kann. Die Ventila toren 2 werden von einem in seiner Drehrichtung um steuerbaren Motor angetrieben, so dass eine Umkehr der Förderrichtung der Tunnelluft möglich ist.
Um die erforderliche Strahlvermischung bei beiden För- derrichtungen zu erreichen, sind die Ventilatoren 2a, 2c jeweils mit einem derartigen Abstand von den Tunnelportalen 6, 7 angeordnet, dass zwischen den Ventilatoren 2a, 2c und den Tunnelportalen 6, 7 ebenfalls eine Vermischung der Primärluft mit der Sekundärluft stattfinden kann. Die Ventilatoren sind mit beiderseitigen Luftführungen 8 ausgebildet und vor dem Einlass in die Luftführung sind Schutzgitter 9 angebracht.
Ist wegen Zunahme des Verkehrs eine Vergrösserung der Belüftungsleistung erforderlich, so können beispielsweise ohne bauliche Veränderungen oberhalb des Fussweges 11 Ventilatoren 2' angeord net werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Ventilator 2 mit einer im Vergleich zu der Länge des ihm zugeord neten Tunnelabschnittes kurzen Luftführung 8 ver sehen. Die Luftführung 8 hat eine höhere Schub wirkung zur Folge, bewirkt einen Schallschutz und verdeckt die kreisende Bewegung der Ventilatorflügel. Ausser der Geräuschdämpfung, die sie herbeiführt, er möglicht die Luftführung 8 die Verwendung kleinerer Ventilatoren. Sie verhindert auch eine Ablenkung der Kraftfahrer durch kreisende Ventilatorflügel.