礦井下氣動(dòng)全自動(dòng)無(wú)壓風(fēng)門處在高負(fù)壓巷道內(nèi)，2扇風(fēng)門反向啟閉，受風(fēng)門內(nèi)外壓差作用，接縫不嚴(yán)密漏風(fēng)大，安裝時(shí)需要掘進(jìn)風(fēng)門硐室，使用過(guò)程中依靠電能做為動(dòng)力容易導(dǎo)致事故；通過(guò)分析確定了風(fēng)門同向啟閉模式、氣動(dòng)、PLC控制系統(tǒng)等關(guān)撻參數(shù)；選用JISI型動(dòng)力驅(qū)動(dòng)氣缸等關(guān)鍵原件，研制了煤礦井下同向氣動(dòng)自動(dòng)風(fēng)門。風(fēng)門安裝時(shí)無(wú)需掘進(jìn)硐室，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；風(fēng)門以井下現(xiàn)有壓風(fēng)系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟閉，安全節(jié)能。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用表明
氣動(dòng)風(fēng)門主體由門框、門扇組成。門框包括風(fēng)門立框及頂梁均通過(guò)風(fēng)門墻體固定在巷幫及頂上，在施工時(shí)無(wú)需掏槽施工風(fēng)門硐室，直接立框后施工風(fēng)門墻體固定即可，施工完畢后，門扇直接通過(guò)合頁(yè)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(yán)密，2扇門在開啟時(shí)向同一方向，風(fēng)門開啟方向示意圖如圖2。A風(fēng)門反向開啟 同向氣動(dòng)風(fēng)門由風(fēng)門主體、氣缸、風(fēng)門推拉臂、紅外傳感器、開關(guān)控制系統(tǒng)等組成。風(fēng)門推拉裝置由動(dòng)力氣缸及風(fēng)門推拉臂組成。
氣動(dòng)全自動(dòng)無(wú)壓風(fēng)門泄壓裝置
氣動(dòng)風(fēng)門為同向打開，為了保證風(fēng)門在高風(fēng)壓巷道內(nèi)使用時(shí)方便開啟，除了選用雙動(dòng)力氣缸外，在其中1扇門上部留設(shè)泄壓窗，風(fēng)門泄壓窗示意圖如圖3，泄壓窗與風(fēng)門異步動(dòng)作，確保泄壓效果。當(dāng)風(fēng)門動(dòng)作時(shí)，泄壓窗先打開，減少風(fēng)門開啟所需動(dòng)力。
氣動(dòng)全自動(dòng)無(wú)壓風(fēng)門排拉臂的確定
考慮風(fēng)門推拉臂的旋轉(zhuǎn)半徑，在目前壓風(fēng)系統(tǒng)正常壓力范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)門正常開啟。每扇門頂部連接1個(gè)氣缸，在氣缸作用下2扇門同向動(dòng)作。氣缸一端固定在風(fēng)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(fēng)門扇上。風(fēng)門在*關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，氣缸出于*拉伸狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)門開啟時(shí)，氣缸收縮帶動(dòng)連接座旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)門推開，當(dāng)風(fēng)門關(guān)閉時(shí)，氣缸拉伸帶動(dòng)連接座旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)門拉合，風(fēng)門推拉裝置示意圖如圖4。
氣動(dòng)無(wú)壓風(fēng)門氣缸的選型
為了避免高負(fù)壓導(dǎo)致原平衡式風(fēng)門2扇風(fēng)門反向開啟關(guān)不嚴(yán)漏風(fēng)打的問(wèn)題，風(fēng)門設(shè)計(jì)為同向開啟，但由于風(fēng)門內(nèi)外壓差較大，為了保證氣缸的拉力能確保把風(fēng)門推開，對(duì)氣缸的選型特別重要，主要根據(jù)風(fēng)門內(nèi)外壓差，計(jì)算出風(fēng)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(jīng)濟(jì)適用及井下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的原則。
1）風(fēng)門卸壓窗驅(qū)動(dòng)氣缸的選取。以補(bǔ)連塔煤礦井下22煤三盤區(qū)輔運(yùn)大巷通回風(fēng)聯(lián)巷風(fēng)門為例。在目前的通風(fēng)系統(tǒng)情況下，風(fēng)門內(nèi)外靜壓差達(dá)到1）400 pa，風(fēng)門卸壓窗大小為1.5 m ×0 · 3 m，窗內(nèi)外巷道基本一致，根據(jù)伯努利方程可以知道卸壓窗受到壓力基本來(lái)自于靜壓差，計(jì)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(zhuǎn)角度較小，所以200 N的拉力即能達(dá)到卸壓窗開啟所需要的扭矩。計(jì)算得出需要直徑為28 · 2 mm的氣缸，考慮到實(shí)際應(yīng)用，選用直徑為30 mm的氣缸。氣缸活塞面積計(jì)算如下：F=npS 0）式中為所需輸出力，N；尹為系統(tǒng)壓力，取 0 · 65 MPa,•s為氣缸活塞面積“為安全系數(shù)，一般垂直使用氣缸取0 · 5，水平使用氣缸選取0 · 7。
2）風(fēng)門驅(qū)動(dòng)氣缸的長(zhǎng)度選擇。在實(shí)際運(yùn)用情況下，綜合考慮氣缸設(shè)置位置及風(fēng)門推拉臂位置及長(zhǎng)度的關(guān)系，本著經(jīng)濟(jì)適用的原則，選擇氣缸的行程為1.2 mo
3）風(fēng)門驅(qū)動(dòng)氣缸直徑及風(fēng)門推拉臂的選擇。以補(bǔ)連塔煤礦井下22煤三盤區(qū)輔運(yùn)大巷通回風(fēng)聯(lián)巷風(fēng)門為例。風(fēng)門內(nèi)外靜壓差400 Pa，在卸壓窗打開后，風(fēng)門內(nèi)外壓差1開pa，由于風(fēng)門為雙氣缸配置， 1個(gè)氣缸負(fù)責(zé)1扇門，所以在選擇氣缸時(shí)只考慮1 扇門所受的壓力，一扇風(fēng)門尺寸為2 · 2 m × 3．6 m,窗內(nèi)外巷道基本一致，根據(jù)伯努利方程可以知道風(fēng)門受到壓力基本來(lái)自于靜壓差，得到風(fēng)門受到壓力為 792 No根據(jù)實(shí)際情況，風(fēng)門在使用過(guò)程中，每扇風(fēng)門*開啟旋轉(zhuǎn)角度為90。，假設(shè)開啟風(fēng)門作用力在風(fēng)門旋轉(zhuǎn)軸的垂直平面內(nèi)，且始終與風(fēng)門保持垂直狀態(tài)，則*開啟風(fēng)門所需力矩為1 742 N•m；根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮氣缸的行程，風(fēng)門推拉臂設(shè)置在靠近風(fēng)門旋轉(zhuǎn)軸位置，即靠近風(fēng)門立框，選擇風(fēng)門推拉臂作用力點(diǎn)位置距風(fēng)門立框0 · 5 m距離，在設(shè)計(jì)風(fēng)門推拉臂時(shí)，確保風(fēng)門推拉臂在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中始終保持在與風(fēng)門立框垂直的平面內(nèi)，在作用力方向始終保持在與風(fēng)門的垂直狀態(tài)，確保較小的作用力滿足開啟風(fēng)門所需的力矩，經(jīng)過(guò)計(jì)算，風(fēng)門推拉臂開啟風(fēng)門所需的作用力大小為3 485 NO根據(jù)式（1）算出，需要直徑為97 · 9 mm的氣缸，考慮到實(shí)際應(yīng)用，選用直徑為1傭mm的氣缸
氣動(dòng)無(wú)壓風(fēng)門附屬裝置
每道風(fēng)門門框內(nèi)側(cè)的巷道壁分別設(shè)有防擠傷裝置，防止在車輛或行人通過(guò)時(shí)誤動(dòng)作擠壓行人或車輛；每扇門的開啟結(jié)束位置設(shè)有門板限位器，門板限位裝器為拉簧式，當(dāng)風(fēng)壓系統(tǒng)內(nèi)無(wú)氣源時(shí)，通過(guò)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(tài)，防止造成車輛的損壞或人員的傷害；每扇門上設(shè)有關(guān)門緩沖器，減少門扇因關(guān)閉而造成的損壞；每道門框的頂部設(shè)有1個(gè)啟閉警示燈，在有車輛行人通過(guò)風(fēng)門時(shí)，啟閉警示燈亮起，警示另一側(cè)巷道內(nèi)的行人車輛，防止因誤人或無(wú)打開風(fēng)門而造成安全事故；2道風(fēng)門內(nèi)側(cè)設(shè)有語(yǔ)音報(bào)警器，當(dāng)風(fēng)門開啟或關(guān)閉時(shí)，語(yǔ)音報(bào)警器發(fā)出“風(fēng)門開啟、請(qǐng)及時(shí)關(guān)閉風(fēng)門"的語(yǔ)音報(bào)警聲。
