為解決煤礦井下風(fēng)門(mén)開(kāi)啟困難的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了氣動(dòng)風(fēng)門(mén)及氣動(dòng)閉鎖裝置。介紹了礦井氣動(dòng)風(fēng)門(mén)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(mén)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(mén)設(shè)計(jì)思路
氣動(dòng)風(fēng)門(mén)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(mén)開(kāi)關(guān)。在每個(gè)風(fēng)門(mén)兩側(cè),各安裝有操作閥。人員走近風(fēng)門(mén)時(shí),操作閥門(mén),氣缸收縮,風(fēng)門(mén)打開(kāi)。通過(guò)風(fēng)門(mén)后,操作另一個(gè)閥門(mén),氣缸伸出,風(fēng)門(mén)關(guān)閉。一組風(fēng)門(mén)中的 2 道風(fēng)門(mén)必須具有閉鎖裝置,一個(gè)風(fēng)門(mén)打開(kāi)后,另一個(gè)風(fēng)門(mén)氣缸閉鎖,風(fēng)門(mén)不能打開(kāi)。操作流程如圖 1 所示。氣動(dòng)風(fēng)門(mén)控制原理如圖 2 所示。
礦井氣動(dòng)風(fēng)門(mén)受力狀態(tài)分析
正常情況下,2 道風(fēng)門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài),作用在風(fēng)門(mén)上力的大小與風(fēng)門(mén)兩側(cè)風(fēng)壓差和風(fēng)門(mén)的面積有關(guān)。風(fēng)壓差越大,風(fēng)門(mén)面積越大,開(kāi)啟風(fēng)門(mén)所需要的力就越大; 反之,風(fēng)壓差越小,風(fēng)門(mén)面積越小,開(kāi)啟風(fēng)門(mén)所需要的力就越小。風(fēng)門(mén)開(kāi)啟后,風(fēng)門(mén)兩側(cè)風(fēng)壓相等,繼續(xù)開(kāi)啟風(fēng)門(mén)只需要很小的力即可。因此,通過(guò)測(cè)量風(fēng)門(mén)兩側(cè)風(fēng)壓差就可知道開(kāi)啟風(fēng)門(mén)所需要的力。
礦井氣動(dòng)風(fēng)門(mén)氣缸的選擇
( 1) 氣缸類(lèi)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(chēng)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(lèi)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(mén)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(mén)。
( 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(mén)受力測(cè)試結(jié)果,打開(kāi)風(fēng)門(mén)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)*關(guān)閉時(shí),另一個(gè)風(fēng)門(mén)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(mén)*關(guān)閉時(shí),再去開(kāi)下一道風(fēng)門(mén)。( 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。