為解決煤礦井下風(fēng)門開(kāi)啟困難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了氣動(dòng)風(fēng)門及氣動(dòng)閉鎖裝置。介紹了礦井氣動(dòng)風(fēng)門及氣動(dòng)閉鎖裝置的設(shè)計(jì)思路，闡述了其工作原理及使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。該氣動(dòng)風(fēng)門及閉鎖裝置采用壓縮空氣控制，無(wú)任何電氣設(shè)備，安裝及維護(hù)簡(jiǎn)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(shè)備失爆的問(wèn)題。
礦井氣動(dòng)風(fēng)門設(shè)計(jì)思路
氣動(dòng)風(fēng)門采用人工操作，井下壓縮空氣作為動(dòng)力，通過(guò)氣缸伸縮來(lái)帶動(dòng)風(fēng)門開(kāi)關(guān)。在每個(gè)風(fēng)門兩側(cè)，各安裝有操作閥。人員走近風(fēng)門時(shí)，操作閥門，氣缸收縮，風(fēng)門打開(kāi)。通過(guò)風(fēng)門后，操作另一個(gè)閥門，氣缸伸出，風(fēng)門關(guān)閉。一組風(fēng)門中的 2 道風(fēng)門必須具有閉鎖裝置，一個(gè)風(fēng)門打開(kāi)后，另一個(gè)風(fēng)門氣缸閉鎖，風(fēng)門不能打開(kāi)。操作流程如圖 1 所示。氣動(dòng)風(fēng)門控制原理如圖 2 所示。
礦井氣動(dòng)風(fēng)門受力狀態(tài)分析
正常情況下，2 道風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)，作用在風(fēng)門上力的大小與風(fēng)門兩側(cè)風(fēng)壓差和風(fēng)門的面積有關(guān)。風(fēng)壓差越大，風(fēng)門面積越大，開(kāi)啟風(fēng)門所需要的力就越大; 反之，風(fēng)壓差越小，風(fēng)門面積越小，開(kāi)啟風(fēng)門所需要的力就越小。風(fēng)門開(kāi)啟后，風(fēng)門兩側(cè)風(fēng)壓相等，繼續(xù)開(kāi)啟風(fēng)門只需要很小的力即可。因此，通過(guò)測(cè)量風(fēng)門兩側(cè)風(fēng)壓差就可知道開(kāi)啟風(fēng)門所需要的力。
礦井氣動(dòng)風(fēng)門氣缸的選擇
( 1) 氣缸類型。氣壓傳動(dòng)中，將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件稱為氣缸。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸按驅(qū)動(dòng)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(zhì)安全型。防爆標(biāo)志為 ExibⅠ，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。②雙作用氣缸: 從活塞兩側(cè)交替供氣，在 1 個(gè)或 2 個(gè)方向輸出力。
在井下，需要控制風(fēng)門的開(kāi)和關(guān) 2 種狀態(tài)，因此，選用雙作用氣缸來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)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(qiáng)為 0. 5 MPa，根據(jù)風(fēng)門受力測(cè)試結(jié)果，打開(kāi)風(fēng)門需要的力按 1 641. 6 N 計(jì)算，據(jù)氣缸理論出力表( 表 2) 查出，選用80 mm 的氣缸合適。為使 2 個(gè)氣缸不同時(shí)動(dòng)作，避免風(fēng)流短路現(xiàn)象，對(duì) 2 個(gè)氣缸實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)閉鎖。當(dāng) 1#氣缸活塞桿收縮，打開(kāi)風(fēng)門時(shí)，氣缸給出 1 個(gè)氣信號(hào)，控制 2#氣缸的總氣源，2#氣缸因無(wú)壓縮空氣而不能動(dòng)作; 當(dāng) 1#氣缸活塞桿伸出，關(guān)閉風(fēng)門時(shí)，對(duì) 2#氣缸解鎖; 當(dāng) 2#氣缸活塞桿收縮，打開(kāi)風(fēng)門時(shí)，氣缸給出 1 個(gè)氣信號(hào)，控制 1#氣缸的總氣源，1#氣缸因無(wú)壓縮空氣而不能動(dòng)作; 當(dāng) 2#氣缸活塞桿伸出，關(guān)閉風(fēng)門時(shí)，對(duì) 1#氣缸解鎖，從而實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)閉鎖。氣動(dòng)閉鎖裝置通過(guò)氣控閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)，將所有的控制裝置集中在一起。使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
( 1) 只有當(dāng)一道風(fēng)門*關(guān)閉時(shí)，另一個(gè)風(fēng)門才會(huì)解鎖。因此，要加強(qiáng)職工培訓(xùn)，必須等第 1 道風(fēng)門*關(guān)閉時(shí)，再去開(kāi)下一道風(fēng)門。( 2) 要保證壓縮空氣的質(zhì)量，若壓縮空氣中雜物過(guò)多，則易損壞閉鎖裝置。因此，要加裝空氣過(guò)濾裝置。
