礦井下氣動全自動無壓風門處在高負壓巷道內,2扇風門反向啟閉,受風門內外壓差作用,接縫不嚴密漏風大,安裝時需要掘進風門硐室,使用過程中依靠電能做為動力容易導致事故;通過分析確定了風門同向啟閉模式、氣動、PLC控制系統等關撻參數;選用JISI型動力驅動氣缸等關鍵原件,研制了煤礦井下同向氣動自動風門。風門安裝時無需掘進硐室,結構簡單;風門以井下現有壓風系統控制實現自動啟閉,安全節能。現場實踐應用表明
氣動風門主體由門框、門扇組成。門框包括風門立框及頂梁均通過風門墻體固定在巷幫及頂上,在施工時無需掏槽施工風門硐室,直接立框后施工風門墻體固定即可,施工完畢后,門扇直接通過合頁掛接在門框上,門扇與立框、頂框分別搭接,門扇四周包邊沿口,確保嚴密,2扇門在開啟時向同一方向,風門開啟方向示意圖如圖2。A風門反向開啟 同向氣動風門由風門主體、氣缸、風門推拉臂、紅外傳感器、開關控制系統等組成。風門推拉裝置由動力氣缸及風門推拉臂組成。
氣動全自動無壓風門泄壓裝置
氣動風門為同向打開,為了保證風門在高風壓巷道內使用時方便開啟,除了選用雙動力氣缸外,在其中1扇門上部留設泄壓窗,風門泄壓窗示意圖如圖3,泄壓窗與風門異步動作,確保泄壓效果。當風門動作時,泄壓窗先打開,減少風門開啟所需動力。
氣動全自動無壓風門排拉臂的確定
考慮風門推拉臂的旋轉半徑,在目前壓風系統正常壓力范圍內,能夠實現風門正常開啟。每扇門頂部連接1個氣缸,在氣缸作用下2扇門同向動作。氣缸一端固定在風門頂框上部,一端固定在氣缸連接座上,氣缸連接座一端與氣缸連接,一端固定在風門扇上。風門在*關閉狀態時,氣缸出于*拉伸狀態。當風門開啟時,氣缸收縮帶動連接座旋轉,將風門推開,當風門關閉時,氣缸拉伸帶動連接座旋轉,將風門拉合,風門推拉裝置示意圖如圖4。
氣動無壓風門氣缸的選型
為了避免高負壓導致原平衡式風門2扇風門反向開啟關不嚴漏風打的問題,風門設計為同向開啟,但由于風門內外壓差較大,為了保證氣缸的拉力能確保把風門推開,對氣缸的選型特別重要,主要根據風門內外壓差,計算出風門開啟力矩,從而選出合適的氣缸,另外氣缸的選型還要兼顧經濟適用及井下質量標準化的原則。
1)風門卸壓窗驅動氣缸的選取。以補連塔煤礦井下22煤三盤區輔運大巷通回風聯巷風門為例。在目前的通風系統情況下,風門內外靜壓差達到1)400 pa,風門卸壓窗大小為1.5 m ×0 · 3 m,窗內外巷道基本一致,根據伯努利方程可以知道卸壓窗受到壓力基本來自于靜壓差,計算得到卸壓窗受到壓力為 180 N,考慮到卸壓窗面積較小,且泄壓窗開啟旋轉角度較小,所以200 N的拉力即能達到卸壓窗開啟所需要的扭矩。計算得出需要直徑為28 · 2 mm的氣缸,考慮到實際應用,選用直徑為30 mm的氣缸。氣缸活塞面積計算如下:F=npS 0)式中為所需輸出力,N;尹為系統壓力,取 0 · 65 MPa,•s為氣缸活塞面積“為安全系數,一般垂直使用氣缸取0 · 5,水平使用氣缸選取0 · 7。
2)風門驅動氣缸的長度選擇。在實際運用情況下,綜合考慮氣缸設置位置及風門推拉臂位置及長度的關系,本著經濟適用的原則,選擇氣缸的行程為1.2 mo
3)風門驅動氣缸直徑及風門推拉臂的選擇。以補連塔煤礦井下22煤三盤區輔運大巷通回風聯巷風門為例。風門內外靜壓差400 Pa,在卸壓窗打開后,風門內外壓差1開pa,由于風門為雙氣缸配置, 1個氣缸負責1扇門,所以在選擇氣缸時只考慮1 扇門所受的壓力,一扇風門尺寸為2 · 2 m × 3.6 m,窗內外巷道基本一致,根據伯努利方程可以知道風門受到壓力基本來自于靜壓差,得到風門受到壓力為 792 No根據實際情況,風門在使用過程中,每扇風門*開啟旋轉角度為90。,假設開啟風門作用力在風門旋轉軸的垂直平面內,且始終與風門保持垂直狀態,則*開啟風門所需力矩為1 742 N•m;根據實際情況,綜合考慮氣缸的行程,風門推拉臂設置在靠近風門旋轉軸位置,即靠近風門立框,選擇風門推拉臂作用力點位置距風門立框0 · 5 m距離,在設計風門推拉臂時,確保風門推拉臂在旋轉過程中始終保持在與風門立框垂直的平面內,在作用力方向始終保持在與風門的垂直狀態,確保較小的作用力滿足開啟風門所需的力矩,經過計算,風門推拉臂開啟風門所需的作用力大小為3 485 NO根據式(1)算出,需要直徑為97 · 9 mm的氣缸,考慮到實際應用,選用直徑為1傭mm的氣缸
氣動無壓風門附屬裝置
每道風門門框內側的巷道壁分別設有防擠傷裝置,防止在車輛或行人通過時誤動作擠壓行人或車輛;每扇門的開啟結束位置設有門板限位器,門板限位裝器為拉簧式,當風壓系統內無氣源時,通過人工開啟門扇后,使用門板限位器使固定門扇保持開啟狀態,防止造成車輛的損壞或人員的傷害;每扇門上設有關門緩沖器,減少門扇因關閉而造成的損壞;每道門框的頂部設有1個啟閉警示燈,在有車輛行人通過風門時,啟閉警示燈亮起,警示另一側巷道內的行人車輛,防止因誤人或無打開風門而造成安全事故;2道風門內側設有語音報警器,當風門開啟或關閉時,語音報警器發出“風門開啟、請及時關閉風門"的語音報警聲。