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同向气动风门整体设计方案

作者:矿用自动风门 发布时间:2021-07-20 17:22:43点击:
同向气动风门结构要求简单,风门配件少,安装时无需掘进施工风门硐室,直接施工风门墙体即可安装风门门框及门扇。2扇风门同向开启,开启方向迎着风流方向,在主要进回风巷联络巷等高负压巷道地点使用时,随着负压压力的增大2扇风门关闭越严密且长期在受压状态下风门不变型。风门能够自动开启关闭,且2道风门实现联锁,风门自动方式为气动方式,可以直接利用井下现有的压风系统,确保风压满足风门自动开启要求,无需额外增加压力,以节能降耗
经过理论分析及试验,现研制的同向气动自动风门,充分利用井下现有的压风系统,通过气缸传动实现风门的开启与关闭,再利用传感器、PLC控制板及电磁阀实现气动风门的自动安全开启与关闭艹。并通过风门卸压窗的设置及自动卸压,实现风门在井下现有压风系统下轻松开启及关闭,风门整体设计关系如图1。
同向气动风门
2风门结构的确定
2 · 1风门主体结构
气动风门主体由门框、门扇组成。门框包括风门立框及顶梁均通过风门墙体固定在巷帮及顶上,在施工时无需掏槽施工风门硐室,直接立框后施工风门墙体固定即可,施工完毕后,门扇直接通过合页挂接在门框上,门扇与立框、顶框分别搭接,门扇四周包边沿口,确保严密,2扇门在开启时向同一方向,风门开启方向示意图如图2。
A风门反向开启 
图2 风门开启方向示意图
同向气动风门由风门主体、气缸、风门推拉臂、红外传感器、开关控制系统等组成。风门推拉装置由动力气缸及风门推拉臂组成。
2 · 2风门泄压装置
气动风门为同向打开,为了保证风门在高风压巷道内使用时方便开启,除了选用双动力气缸外,在其中1扇门上部留设泄压窗,风门泄压窗示意图如图3,泄压窗与风门异步动作,确保泄压效果。当风门动作时,泄压窗先打开,减少风门开启所需动力。
 
2 · 3风门排拉臂的确定
考虑风门推拉臂的旋转半径,在目前压风系统正常压力范围内,能够实现风门正常开启。每扇门顶部连接1个气缸,在气缸作用下2扇门同向动作。气缸一端固定在风门顶框上部,一端固定在气缸连接座上,气缸连接座一端与气缸连接,一端固定在风门扇上。风门在完全关闭状态时,气缸出于完全拉伸状态。当风门开启时,气缸收缩带动连接座旋转,将风门推开,当风门关闭时,气缸拉伸带动连接座旋转,将风门拉合,风门推拉装置示意图如图4。
 
风门气缸的选型
为了避免高负压导致原平衡式风门2扇风门反向开启关不严漏风打的问题,风门设计为同向开启,但由于风门内外压差较大,为了保证气缸的拉力能确保把风门推开,对气缸的选型特别重要,主要根据风门内外压差,计算出风门开启力矩,从而选出合适的气缸,另外气缸的选型还要兼顾经济适用及井下质量标准化的原则。
 
 
1)风门卸压窗驱动气缸的选取。以补连塔煤矿井下22煤三盘区辅运大巷通回风联巷风门为例。在目前的通风系统情况下,风门内外静压差达到400 pa,风门卸压窗大小为1.5 m ×0 · 3 m,窗内外巷道基本一致,根据伯努利方程可以知道卸压窗受到压力基本来自于静压差,计算得到卸压窗受到压力为 180 N,考虑到卸压窗面积较小,且泄压窗开启旋转角度较小,所以200 N的拉力即能达到卸压窗开启所需要的扭矩。计算得出需要直径为28 · 2 mm的气缸,考虑到实际应用,选用直径为30 mm的气缸。气缸活塞面积计算如下:
F=npS 0)式中为所需输出力,N;尹为系统压力,取 0 · 65 MPa,•s为气缸活塞面积“为安全系数,一般垂直使用气缸取0 · 5,水平使用气缸选取0 · 7。
2)风门驱动气缸的长度选择。在实际运用情况下,综合考虑气缸设置位置及风门推拉臂位置及长度的关系,本着经济适用的原则,选择气缸的行程为1.2 mo
3)风门驱动气缸直径及风门推拉臂的选择。以补连塔煤矿井下22煤三盘区辅运大巷通回风联巷风门为例。风门内外静压差400 Pa,在卸压窗打开后,风门内外压差1開pa,由于风门为双气缸配置, 1个气缸负责1扇门,所以在选择气缸时只考虑1 扇门所受的压力,一扇风门尺寸为2 · 2 m × 3.6 m,窗内外巷道基本一致,根据伯努利方程可以知道风门受到压力基本来自于静压差,得到风门受到压力为 792 No根据实际情况,风门在使用过程中,每扇风门完全开启旋转角度为90。,假设开启风门作用力在风门旋转轴的垂直平面内,且始终与风门保持垂直状态,则完全开启风门所需力矩为1 742 N•m;根据实际情况,综合考虑气缸的行程,风门推拉臂设置在靠近风门旋转轴位置,即靠近风门立框,选择风门推拉臂作用力点位置距风门立框0 · 5 m距离,在设计风门推拉臂时,确保风门推拉臂在旋转过程中始终保持在与风门立框垂直的平面内,在作用力方向始终保持在与风门的垂直状态,确保较小的作用力满足开启风门所需的力矩,经过计算,风门推拉臂开启风门所需的作用力大小为3 485 NO根据式(1)算出,需要直径为97 · 9 mm的气缸,考虑到实际应用,选用直径为1佣mm的气缸。
同向气动风门附属装置
每道风门门框内侧的巷道壁分别设有防挤伤装置,防止在车辆或行人通过时误动作挤压行人或车辆;每扇门的开启结束位置设有门板限位器,门板限位装器为拉簧式,当风压系统内无气源时,通过人工开启门扇后,使用门板限位器使固定门扇保持开启状态,防止造成车辆的损坏或人员的伤害;每扇门上设有关门缓冲器,减少门扇因关闭而造成的损坏;每道门框的顶部设有1个启闭警示灯,在有车辆行人通过风门时,启闭警示灯亮起,警示另一侧巷道内的行人车辆,防止因误人或无打开风门而造成安全事故;2道风门内侧设有语音报警器,当风门开启或关闭时,语音报警器发出“风门开启、请及时关闭风门"的语音报警声。
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