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山東礦用無壓風門廠
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礦井氣動風門及氣動閉鎖裝置的設計

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礦井氣動風門

為解決煤礦井下風門開啟困難的問題,設計了氣動風門及氣動閉鎖裝置。介紹了礦井氣動風門及氣動閉鎖裝置的設計思路,闡述了其工作原理及使用中應注意的事項。該氣動風門及閉鎖裝置采用壓縮空氣控制,無任何電氣設備,安裝及維護簡單,適合在瓦斯礦井使用,尤其在高瓦斯礦井或煤與瓦斯突出礦井,可以避免電氣設備失爆的問題。


礦井氣動風門設計思路
氣動風門采用人工操作,井下壓縮空氣作為動力,通過氣缸伸縮來帶動風門開關。在每個風門兩側,各安裝有操作閥。人員走近風門時,操作閥門,氣缸收縮,風門打開。通過風門后,操作另一個閥門,氣缸伸出,風門關閉。一組風門中的 2 道風門必須具有閉鎖裝置,一個風門打開后,另一個風門氣缸閉鎖,風門不能打開。操作流程如圖 1 所示。氣動風門控制原理如圖 2 所示。

礦井氣動風門受力狀態分析
正常情況下,2 道風門處于關閉狀態,作用在風門上力的大小與風門兩側風壓差和風門的面積有關。風壓差越大,風門面積越大,開啟風門所需要的力就越大; 反之,風壓差越小,風門面積越小,開啟風門所需要的力就越小。風門開啟后,風門兩側風壓相等,繼續開啟風門只需要很小的力即可。因此,通過測量風門兩側風壓差就可知道開啟風門所需要的力。

礦井氣動風門氣缸的選擇
( 1) 氣缸類型。氣壓傳動中,將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件稱為氣缸。作往復直線運動的氣缸按驅動方式可分為單作用氣缸和雙作用氣缸 2 種。①單作用氣缸: 僅一端有活塞桿,防爆類型為礦用本質安全型。防爆標志為 ExibⅠ,從活塞一側供氣聚能產生氣壓,氣壓推動活塞產生推力伸出,靠彈簧或自重返回。②雙作用氣缸: 從活塞兩側交替供氣,在 1 個或 2 個方向輸出力。
在井下,需要控制風門的開和關 2 種狀態,因此,選用雙作用氣缸來驅動風門。
( 2) 氣缸缸徑。趙固二礦井下壓縮空氣管路中,壓縮空氣的壓強為 0. 5 MPa,根據風門受力測試結果,打開風門需要的力按 1 641. 6 N 計算,據氣缸理論出力表( 表 2) 查出,選用80 mm 的氣缸合適。為使 2 個氣缸不同時動作,避免風流短路現象,對 2 個氣缸實現了氣動閉鎖。當 1#氣缸活塞桿收縮,打開風門時,氣缸給出 1 個氣信號,控制 2#氣缸的總氣源,2#氣缸因無壓縮空氣而不能動作; 當 1#氣缸活塞桿伸出,關閉風門時,對 2#氣缸解鎖; 當 2#氣缸活塞桿收縮,打開風門時,氣缸給出 1 個氣信號,控制 1#氣缸的總氣源,1#氣缸因無壓縮空氣而不能動作; 當 2#氣缸活塞桿伸出,關閉風門時,對 1#氣缸解鎖,從而實現氣動閉鎖。氣動閉鎖裝置通過氣控閥來實現,設計時,將所有的控制裝置集中在一起。使用時應注意以下幾點。
( 1) 只有當一道風門*關閉時,另一個風門才會解鎖。因此,要加強職工培訓,必須等第 1 道風門*關閉時,再去開下一道風門。( 2) 要保證壓縮空氣的質量,若壓縮空氣中雜物過多,則易損壞閉鎖裝置。因此,要加裝空氣過濾裝置。

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