СПОСОБ АСПИРАЦИИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ЗОНЕ АВТОМОБИЛЬНОГО РЕГУЛИРУЕМОГО ПЕРЕКРЕСТКА
METHOD OF ATMOSPHERIC AIR ASPIRATION OF SIGNAL-CONTROL JUNCTION

Изобретение относится к области промышленной аспирации загрязненных газов и применяется для очистки атмосферного воздуха от выхлопных газов автомобилей в зоне автомобильного регулируемого перекрестка.
Известно "Устройство для очистки воздуха над дорожным покрытием от выхлопных газов и выработки электроэнергии" (см. патент РФ №2074922, опубл. 10.03.1997). Это устройство включает выполненное вдоль дорожного полотна углубление с отверстиями, сообщенное с атмосферой через вентиляторную установку. Углубление расположено под дорожным полотном и выполнено с перфорированным с противоположных сторон каналом, сообщенным с вертикальными трубами, на выходе которых смонтированы вентиляторные установки. Автотранспорт движется по покрытию по обеим сторонам канала и выделяет выхлопные газы. Этот газ вместе с наружным воздухом попадает в углубление и выходит через трубы, где очищается фильтрами. Устройство позволяет не только очищать выхлопные газы автотранспорта, но и вырабатывать электроэнергию.
Недостатком данного устройства является то, что реализация его связана с необходимостью реконструкции дорожного полотна. Кроме того, так как устройство расположено вдоль всего дорожного полотна, независимо от мест скопления автомобилей, то аспирации подвергается большой объем воздуха, что требует мощного вытяжного вентилятора, а очистка от вредных составляющих выхлопных газов в местах наибольшего скопления автомобилей происходит недостаточно эффективно. Данное устройство принято за прототип.
Целью изобретения является повышение эффективности очистки воздуха от выхлопных газов и снижение энергозатрат.
Для достижения указанной цели в способе аспирации атмосферного воздуха в зоне оснащенного запрещающим и разрешающим сигналами светофора автомобильного перекрестка, включающем подачу потока наружного воздуха, смешивание его с выхлопными газами автомобилей, транспортировку и прием смешанного потока путем всасывания в фильтр очистки, согласно изобретению, формируют два независимых горизонтальных управляемых параллельных воздушных потока, один из которых верхний блокирующий, другой нижний транспортирующий, причем подача потоков осуществляют в направлении перпендикулярном движению автотранспорта с одной до другой стороны дорожной полосы, при этом начальное движение каждого потока осуществляют под действием нагнетающего вентилятора, а конечное движение осуществляют под действием вытяжного вентилятора, причем верхний блокирующий поток подают при разрешающем сигнале светофора при условии превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ в зоне перекрестка таким образом, что верхний блокирующий поток укрывает проезжую часть перекрестка по всей его длине и ширине на уровне верхней границы автомобиля, смешивается со свободно восходящими выхлопными газами от движущихся автомобилей и всасывается через верхний приемник воздушного потока на очистку в фильтр, а нижний транспортирующий поток подают при запрещающем сигнале светофора на уровне выхлопной трубы стоящего автомобиля, при этом нижний транспортирующий поток максимально захватывает выхлопные газы, после чего смешанный поток всасывается через нижний приемник воздушного потока на очистку в фильтр, причем начальная задаваемая скорость нижнего транспортирующего потока больше начальной скорости верхнего блокирующего потока, задается в зависимости от интенсивности автомобильного потока, метеоусловий в зоне перекрестка, но не менее скорости выхлопных газов автомобиля на выходе из выхлопной трубы и равна не менее 4 м/с.
Технический результат заключается в следующем: происходит снижение объемов очистки за счет искусственного сосредоточивания выхлопных газов в переносимых потоках, это создает ограниченный объем воздуха, предназначенный для аспирации, с максимальной концентрацией вредных веществ, что обеспечивает наиболее эффективное предотвращение попадания загрязненного выхлопными газами воздуха в зону расположения городских зданий и сооружений, примыкающих к автомобильному регулируемому перекрестку; снижение объема воздуха, предназначенного для аспирации, уменьшение весогабаритных размеров и мощности вытяжного вентилятора и фильтра для очистки воздуха от выхлопных газов снижает энергозатраты.
Заявленный способ отличается от прототипа тем, что забор выхлопных газов осуществляется не одним, а двумя воздушными потоками в зависимости от того, автомобили стоят на перекрестке или двигаются. При движущихся автомобилях верхний воздушный поток захватывает свободно восходящие потоки выхлопных газов, а при стоящих - нижний воздушный поток захватывает выхлопные газы непосредственно на выходе из выхлопной трубы автомобиля.
Формирование двух независимых, узконаправленных, горизонтальных, управляемых воздушных потоков обеспечивает наиболее рациональный процесс аспирации, а именно минимальный объем аспирации загрязненного воздуха, повышение степени очистки фильтра, существенное снижение энергозатрат на аспирацию.
Верхний блокирующий поток обеспечивает укрытие зоны, в которой находится автомобиль, и не допускает распространение выхлопных газов вне этой зоны.
Нижний транспортирующий поток непосредственно обеспечивает подачу смешанного потока на очистку в фильтр.
Использование двух узконаправленных, независимых, параллельных воздушных потоков обеспечивает полное смешение и всасывание выхлопных газов, т.к. верхний воздушный блокирующий поток создает воздушную завесу над автомобилем, не давая выхлопным газам выйти в атмосферу и, кроме того, захватывает газообразные и дисперсные частицы, поступившие в верхнюю зону очищаемого объема, и направляет смешанный поток на очистку через верхний приемник. При запрещающем сигнале на перекрестке, когда автомобили стоят, создается максимальная концентрация вредных веществ от выхлопных газов в зоне перекрестка. Подача нижнего транспортирующего потока на уровне выхлопной трубы автомобиля обеспечивает максимальный захват выхлопных газов и их транспортировку на очистку в фильтр, через нижний приемник, что предотвращает кумулятивный выброс вредных веществ в атмосферу в зоне перекрестка.
Подача узконаправленных потоков в направлении перпендикулярном движению автотранспорта обеспечивает минимальную длину потоков и минимальное рассевание потоков на входе приемников, что дополнительно снижает величину проскока загрязненного выхлопными газами воздуха за пределы проезжей части перекрестка.
Начальная задаваемая скорость нижнего транспортирующего потока больше начальной скорости верхнего блокирующего потока и устанавливается в зависимости от интенсивности автомобильного потока, метеоусловий в зоне перекрестка и равна не менее скорости выхлопных газов автомобиля на выходе из выхлопной трубы и составляет не менее 4 м/с. Это обусловлено тем, что при равной или большей скорости транспортирующего потока, поток выхлопных газов автомобиля не может пробить нижний транспортирующий поток и максимально смешивается с ним, что обеспечивает полную транспортировку выхлопных газов к нижнему приемнику без потерь. Сущность способа поясняется графическими материалами, где на фиг.1 схематически представлена установка для реализации способа, на фиг.2 - то же, вид в плане.
Установка для реализации способа включает верхний формирователь воздушного потока 1, нижний формирователь воздушного потока 2, которые расположены вдоль дорожного полотна перекрестка с одной стороны, верхний приемник воздушного потока 3, нижний приемник воздушного потока 4 расположены с противоположной стороны дорожного полотна соосно верхнему и нижнему формирователям, причем верхний и нижний приемники воздушных потоков соединены с фильтром очистки 5, который в свою очередь соединен с вытяжным вентилятором 6; условно показаны: габариты автомобиля 7, выхлопная труба автомобиля 8, свободно восходящие выхлопные газы 9, транспортирующие выхлопные газы 10, верхний блокирующий воздушный поток 11, соединяющий верхний формирователь потока 1 с верхним приемником потока 3, нижний транспортирующий воздушный поток 12, соединяющий нижний формирователь потока 2 с нижнем приемником потока 4, автомобильный поток 13, светофор 14, дорожное полотно 15.
Способ аспирации осуществляется следующим образом. При отсутствии на светофоре 14 запрещающего сигнала, автомобили двигаются вдоль перекрестка в габарите 7, со скоростью автомобильного потока 13, при этом концентрация выхлопных газов в зоне перекрестка будет зависеть от длины перекрестка, скорости автомобильного потока, его интенсивности, а также метеоусловий в зоне перекрестка, причем объем выбросов вредных веществ в придорожную зону перекрестка будет значительно меньше, чем при запрещающем сигнале, когда автомобильный поток не двигается. Поэтому для обеспечения непопадания свободно восходящих потоков выхлопных газов 9 в окружающую среду верхний формирователь потока 1 создает верхний блокирующий воздушный поток 11, который захватывает свободно восходящий поток выхлопных газов 9, не давая ему проникнуть в окружающую среду перекрестка и подает его в верхний приемник воздушного потока 3, откуда он поступает в фильтр очистки 5, при помощи вытяжного вентилятора 6. После чего очищенный воздух в зоне верхнего габарита автомобиля 7 от выхлопных газов поступает в окружающую среду.
При наличии на светофоре 14 запрещающего сигнала автомобильный поток прекращает свое движение. При этом концентрация выхлопных газов в зоне перекрестка резко возрастает и зависит от времени простоя автомобильного потока на перекрестке и количества автомобилей, находящихся в данное время в потоке на перекрестке. Поэтому, для обеспечения непопадания выхлопных газов в данный момент времени работы перекрестка в окружающую среду нижний формирователь 2 создает узконаправленный, параллельный дорожному полотну 15 транспортирующий воздушный поток 12, который формируется таким образом, чтобы полностью захватить выхлопные газы на срезе выхлопной трубы 8 автомобиля и транспортировать их к нижнему приемнику воздушного потока 4, откуда он поступает также в фильтр очистки 5 при помощи вытяжного вентилятора 6. При этом концентрация выхлопных газов в нижнем транспортирующем воздушном потоке 12 будет максимальной, так как формирователь 2 позволяет создавать узконаправленный поток минимального объема. Высокая концентрация выхлопных газов в потоке позволяет увеличить степень очистки фильтра 5, снизить затраты энергии на очистку и объем выбросов вредных веществ в окружающую среду перекрестка. С целью более эффективного снижения энергозатрат на аспирацию и снижения объемов очистки придорожного воздуха в зоне перекрестка при наличии запрещающего сигнала на светофоре 14, формирователь 1 прекращает работу верхнего блокирующего воздушного потока 11.
При увеличении уровня ПДК вредных веществ в санитарно-технической зоне перекрестка выше допустимого значения подается сигнал от контрольно-измерительной системы на включение данного способа аспирации атмосферного воздуха от примесей выхлопных газов по алгоритму описанному выше. При снижении уровня ПДК ниже допустимых значений от контрольно-измерительной системы поступает сигнал на отключения данного способа аспирации.