申请/专利权人：中南大学;高速铁路建造技术国家工程研究中心

申请日：2018-08-13

公开（公告）日：2023-12-26

公开（公告）号：CN108867422B

主分类号：E01F7/02

分类号：E01F7/02;E01F8/00;H02S20/21

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.26#授权;2018.12.18#实质审查的生效;2018.11.23#公开

摘要：本发明提供了一种环保节能型多功能风声屏障。包括支撑框架、旋转叶轮、转动轴；支撑框架为中空的长方体结构，长和高所在的两个相对的两个面敞开，其他四个面封闭；旋转叶轮是圆柱形结构，转动轴从旋转叶轮的旋转中心穿过通过平键连接，转动轴与支撑框架通过磁悬浮轴承连接；旋转叶轮沿支撑框架长度方向间隙均匀的安装在支撑框架内；旋转叶轮与发电装置连接，发电装置与蓄电池组连接，蓄电池组与输出负载连接。本发明通过设置风力发电装置和太阳能发电装置，能充分利用太阳能和风能，起到节能环保的作用；同时，圆柱形旋转叶轮设计能够有效抵抗风力，将直接作用于列车表面的横风荷载进行折减、转向，将垂直于风屏障的气流引导、耗散，保证道路行车与风屏障自身的安全；磁悬浮轴承的选用，噪音小、转动顺滑，显著提高风声屏障的使用寿命。

主权项：1.一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，包括支撑框架1、旋转叶轮2、转动轴3；支撑框架1为中空的长方体结构，长和高所在的两个相对的两个面敞开，其他四个面封闭；旋转叶轮2是圆柱形结构，转动轴3从旋转叶轮2的旋转中心穿过通过平键连接，转动轴3安装在支撑框架1内，转动轴3与支撑框架1通过磁悬浮轴承4连接；旋转叶轮2至少平行设置两组；所述旋转叶轮2的叶片外围设有引流的导流板6；所述旋转叶轮2与发电装置连接，所述发电装置与蓄电池组连接，所述蓄电池组与输出负载连接。

全文数据：一种环保节能型多功能风声屏障技术领域[0001]本发明涉及公路、铁路桥梁抗风技术领域，具体涉及一种环保节能型多功能风声屏障。背景技术[0002]近年来，随着我国经济的高速发展，交通建设也取得了举世瞩目的成就，公共交通建设特别是高速公路、高速铁路从无到有，发展迅速。特别是十年来的高速铁路建设，为保障列车的高速平稳运行，以桥代路的方式也日益突出，随着我国高速公路、铁路的进一步延伸，在山区峡谷地貌、以及近海强风气流变化剧烈区域，强大的风力对车辆运行造成安全威胁。因此，解决这类问题便成了迫在眉睫的关键难点。[0003]目前在常规的运营控制方式中，风、声屏障就是修建在道路两旁用于阻挡横风、保障车辆安全行驶，以及降低运营噪声的屏障。现有技术中，风声屏障在使用时，多以墙体为主，存在性能单一、功能性差，当这种结构安装于桥梁时，会使桥梁所承受的风力增大，桥梁广生灾害风险与隐患的几率大大提尚。[0004]综上所述，因此急需开发一种能够有效防风又能协调各方面安全与稳定的环保节能型多功能风声屏障以解决现有技术中存在的问题。发明内容[0005]本发明目的在于提供一种环保节能型多功能风声屏障，以解决现有技术中风声屏障抗风能力差、安全性能差、清洁能源不能有效利用等问题。[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种环保节能型多功能风声屏障，包括支撑框架、旋转叶轮、转动轴;支撑框架为中空的长方体结构，长和高所在的两个相对的两个面敞开，其他四个面封闭；旋转叶轮是圆柱形结构，转动轴从旋转叶轮的旋转中心穿过通过平键连接，转动轴安装在支撑框架内，转动轴与支撑框架通过磁悬浮轴承连接;旋转叶轮至少平行设置两组。[0007]优选地，所述支撑框架采用钢筋混凝土结构或钢结构。[0008]优选地，所述支撑框架的外侧，介于两组旋转叶轮之间设有结构防风板，所述结构防风板的外壳上有若干微小孔洞，所述孔洞处嵌入吸声材料。[0009]优选地，所述支撑框架顶部设置有太阳能光伏板。[0010]优选地，所述旋转叶轮的叶片外围设有引流的导流板。[0011]优选地，所述旋转叶轮与发电装置连接，所述发电装置与蓄电池组连接，所述蓄电池组与输出负载连接。[0012]优选地，所述两组旋转叶轮之间的间隙设置有支撑立柱，支撑立柱两端分别通过基座板与支撑框架相对的两个表面连接，连接部位通过高强度螺栓固定。[0013]优选地，所述旋转叶轮采用EVA聚氨酯复合材料制作。[0014]优选地，旋转叶轮的叶片形式采用H、①、S型。[0015]优选地，所述转动轴垂直于支撑框架的上下表面安装。[0016]优选地，所述转动轴平行于支撑框架的上下表面安装。[0017]优选地，所述风声屏障沿车行桥梁或车行道路的布设方向布置。[0018]优选地，所述风声屏障设于车行桥梁或车行道路的两侧。[0019]优选得，所述结构防风板表面安装有太阳能光伏板或LED屏。[0020]应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：[0021]1本发明中，通过设置了风力发电机构，对自然横风和车辆行驶过程中产生的风力进行了有效利用，有效解决了风能转换和输出，降低了横风对车辆的直接作用，车辆彳亍#更加安全，起到了防风减灾的作用。通过设置太阳能光伏板，可以充分利用太阳能，避免资源的浪费。[0022]2本发明一种环保节能型多功能风声屏障，旋转叶轮采用EVA聚氨酯复合材料制作，EVA是新型环保塑料发泡材料，机械性能好、使用寿命长、具有良好的缓冲性能，交通意外发生时，可以减少风声屏障对车辆或人身造成的二次伤害。[0023]3本发明中，采用了磁悬浮轴承连接转动轴和支撑框架，与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁悬浮轴承具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，可以减少旋转叶轮转动时带来的噪音和摩擦，延长风声屏障的使用寿命。[0024]4本发明中，通过导流板将外界紊乱的自然横风或列车风导直，使气流能够平稳的进入旋转叶轮，同时采用旋转叶轮能够很好的提高风声屏障的抗风能力，保证车辆的行车安全。[0025]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明[0026]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0027]图1是环保节能型多功能风声屏障的工作流程图；[0028]图2是环保节能型多功能风声屏障的整体结构图；[0029]图3是环保节能型多功能风声屏障的旋转叶轮水平设置示意图；[0030]图4是环保节能型多功能风声屏障的旋转叶轮结构透视图；[0031]图5是环保节能型多功能风声屏障的旋转叶轮截面示意图；[0032]图6为环保节能型多功能风声屏障在桥梁上的安装示意图；[0033]图7为环保节能型多功能风声屏障在道路上的安装示意图。[0034]其中，1、支撑框架，2、旋转叶轮，3、转动轴，4、磁悬浮轴承，5、结构防风板，6、导流板，7、风声屏障，8、车行桥梁，9、车行道路，1〇、支撑立柱，U、基座板。具体实施方式[0035]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。[0036]实施例1:[0037]参见图1、图2、图4、图5、图6、图7,一种环保节能型多功能风声屏障，本实施例应用于车行桥梁8和车行道路9上。[0038]—种环保节能型多功能风声屏障，包括支撑框架1、旋转叶轮2、转动轴3;支撑框架1为中空的长方体结构，长和尚所在的两个相对的两个面敞开，其他四个面封闭;旋转叶轮2是圆柱形结构，转动轴3从旋转叶轮的旋转中心穿过通过平键连接;旋转叶轮2至少设置两组。[0039]所述转动轴3两端分别与支撑框架的上表面和下底面通过磁悬浮轴承4连接，且转动轴3垂直于支撑框架1的上下表面。采用了磁悬浮轴承4连接转动轴3和支撑框架1，与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁悬浮轴承4具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，可以减少旋转叶轮2转动时带来的噪音和摩擦，延长风声屏障7的使用寿命。[0040]所述旋转叶轮2与发电装置连接，所述发电装置与蓄电池组连接，所述蓄电池组与输出负载连接。通过设置了风力发电机构，对自然横风和车辆行驶过程中产生的风力进行了有效利用，有效解决了风能转换和输出，降低了横风对车辆的直接作用，车辆行驶更加安全，起到了防风减灾的作用。通过设置太阳能光伏板，可以充分利用太阳能，避免资源的浪费。[0041]所述旋转叶轮2的叶片外围设有引流的导流板6。通过导流板6将外界紊乱的自然横风或列车风导直，使气流能够平稳的进入旋转叶轮2。[0042]所述旋转叶轮2采用EVA聚氨酯复合材料制作，EVA是新型环保塑料发泡材料，机械性能好、使用寿命长、具有良好的缓冲性能，交通意外发生时，可以减少风声屏障对车辆或人身造成的二次伤害。旋转叶轮2的叶片形式可以采用H、®、S型。[0043]所述支撑框架1采用钢筋混凝土结构或钢结构，钢筋混凝土和钢材有较大的承载能力和抗风能力，且造价低，就地取材方便，有利于风声屏障现场施工安装。[0044]所述两组旋转叶轮2之间的间隙设置有支撑立柱10,支撑立柱10两端分别通过基座板11与支撑框架1相对的两个表面连接，连接部位通过高强度螺栓固定。[0045]所述风声屏障7沿车行桥梁8或车行道路9的布设方向布置。[0046]所述风声屏障7设于车行桥梁8或车行道路9的两侧。[0047]所述支撑框架1的外侧，介于两组旋转叶轮2之间设有结构防风板5,所述结构防风板5的外壳上有若干微小孔洞，所述孔洞处嵌入吸声材料。可以减少旋转叶轮转动时所产生的噪音，降低噪音污染。[0048]所述支撑框架1顶部和结构防风板5表面均设置有太阳能光伏板。太阳能光伏板能够将太阳能转化为电能，可以充分利用太阳能资源，减少能源的浪费并合理利用。所述结构防风板表面还可以设置LED屏。[0049]上述一种环保节能型多功能风声屏障的工作原理：自然横风或车辆在行驶过程中所产生的风通过导流板6整流，使风平稳的传送到风声屏障7中，风力带动旋转叶轮2转动，通过发电装置将风能转化为电能，并将电能储存在蓄电装置中；同时，在晴好天气时，太阳能光伏板也可以将太阳能转化为电能，并将电能储存在蓄电装置中。当需要使用电能时，可以外接输出负载，如路灯或其他耗电设备，将电能利用起来。[0050]上述一种环保节能型多功能风声屏障，通过设置了风力发电机构，对自然横风和车辆行驶过程中产生的风力进行了有效利用，有效解决了风能转换和输出，降低了横风对车辆的直接作用，车辆行驶更加安全，起到了防风减灾的作用。通过设置太阳能光伏板，可以充分利用太阳能，避免资源的浪费。[0051]上述一种环保节能型多功能风声屏障，旋转叶轮采用EVA聚氨酯复合材料制作，EVA是新型环保塑料发泡材料，机械性能好、使用寿命长、具有良好的缓冲性能，交通意外发生时，可以减少风声屏障对车辆或人身造成的二次伤害。[0052]上述一种环保节能型多功能风声屏障，采用了磁悬浮轴承连接转动轴和支撑框架，与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁悬浮轴承具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，可以减少旋转叶轮转动时带来的噪音和摩擦，延长风声屏障的使用寿命。[0053]上述一种环保节能型多功能风声屏障，通过导流板将外界紊乱的自然横风或列车风导直，使气流能够平稳的进入旋转叶轮，同时采用旋转叶轮能够很好的提高风声屏障的抗风能力，保证车辆的行车安全。[0054]实施例2:[0055]参见图1、图3、图4、图5、图6、图7,本实施例与实施例1的区别在于:所述转动轴3平行于支撑框架1的上下表面安装，即旋转叶轮水平方向设置。[0056]本实施例的工作原理，具体是：自然横风或车辆在行驶过程中所产生的风通过导流板6整流，使风平稳的传送到风声屏障7中，风力带动旋转叶轮2转动，通过发电装置将风能转化为电能，并将电能储存在蓄电装置中；同时，在晴好天气时，太阳能光伏板也可以将太阳能转化为电能，并将电能储存在蓄电装置中。当需要使用电能时，可以外接输出负载，如路灯或其他耗电设备，将电能利用起来。t〇〇57]旋转叶轮水平方向设置，同样能能够吸收风能并实现多种能量的转换。本实施例的技术方案效果与实施例1相当。[0058]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，包括支撑框架a、旋转叶轮2、转动轴3;支撑框架1为中空的长方体结构，长和高所在的两个相对的两个面敞开，其他四个面封闭;旋转叶轮⑵是圆柱形结构，转动轴⑶从旋转叶轮2的旋转中心穿过通过平键连接，转动轴3安装在支撑框架⑴内，转动轴⑶与支撑框架⑴通过磁悬浮轴承⑷连接;旋转叶轮⑵至少平行设置两组。2.根据权利要求1所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述支撑框架1采用钢筋混凝土结构或钢结构。3.根据权利要求2所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述支撑框架1的外侧，介于两组旋转叶轮2之间设有结构防风板5，所述结构防风板5的外壳上有若干微小孔洞，所述孔洞处嵌入吸声材料。4.根据权利要求3所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述支撑框架1顶部设置有太阳能光伏板。5.根据权利要求1所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述旋转叶轮⑵的叶片外围设有引流的导流板⑹。6.根据权利要求5所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述旋转叶轮2与发电装置连接，所述发电装置与蓄电池组连接，所述蓄电池组与输出负载连接。7.根据权利要求6所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述两组旋转叶轮2之间的间隙设置有支撑立柱（10，支撑立柱（10两端分别通过基座板（11与支撑框架（1相对的两个表面连接，连接部位通过高强度螺栓固定。8.根据权利要求7所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述旋转叶轮⑵采用EVA聚氨酯复合材料制作。9.根据权利要求8所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述旋转叶轮2的叶片形式采用H、①、S型。10.根据权利要求1所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述转动轴3垂直于支撑框架（1的上下表面安装。11.根据权利要求1所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述转动轴⑶平行于支撑框架1的上下表面安装。+12.根据权利要求1所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述风声屏障沿车行桥梁8或车行道路9的布设方向布置。+13.根据权利要求1所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述风声屏障设于车行桥梁⑻或车行道路9的两侧。14.根据权利要求3所述的一种环保节能型多功能风声屏障，其特征在于，所述结构防风板5表面安装有太阳能光伏板或LED屏。

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