為使風(fēng)門(mén)系統(tǒng)開(kāi)閉方便、動(dòng)作靈活、減小破損、延長(zhǎng)使用壽命，設(shè)計(jì)了平行四連桿機(jī)構(gòu)、左右門(mén)扇同步異向開(kāi)閉的無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)，分析了自動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)門(mén)系統(tǒng)裝置組成、工作原理、設(shè)備布置和動(dòng)作過(guò)程。風(fēng)門(mén)系統(tǒng)工作可靠能滿(mǎn)足礦井通風(fēng)系統(tǒng)和安全生產(chǎn)要求。

為保證掘進(jìn)機(jī)在全巖巷施工中成功使用，積累巖巷綜掘經(jīng)驗(yàn)該機(jī)安裝試用以來(lái)通過(guò)加強(qiáng)培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)管理截至2014年11月累計(jì)進(jìn)尺1 008 mo特別是11月份單月最高進(jìn)尺達(dá)到40L6 m，最高日進(jìn)尺巧·2 m，打破了原巖巷單月最高掘進(jìn)30L5 m 的集團(tuán)紀(jì)錄，創(chuàng)下了集團(tuán)公司同類(lèi)巷道施工的最好成績(jī)。相對(duì)原有炮掘施工月進(jìn)尺巧0 m的進(jìn)度提高了2·5倍。司機(jī)位置總粉塵降塵率達(dá)91％，能有效預(yù)防和減少危害作業(yè)人員身體健康的矽肺病和威脅人身安全的瓦斯煤塵爆炸，保證了司機(jī)的截割視線和工人的身體健康，為我國(guó)巖巷掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)也為我國(guó)全巖巷懸臂式掘進(jìn)機(jī)的推廣與應(yīng)用提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

自動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)系統(tǒng)中設(shè)有2道單式的風(fēng)門(mén)結(jié)構(gòu)主體，每道單式風(fēng)門(mén)主體又由一套門(mén)框、左右兩門(mén)扇、平衡機(jī)構(gòu)、滑輪、鋼絲繩、重錘配重裝置及擋板等組成。其中平衡機(jī)構(gòu)包括左右門(mén)軸、支撐直臂、支撐彎臂和連桿機(jī)構(gòu)·，對(duì)開(kāi)結(jié)構(gòu)的左右兩扇門(mén)通過(guò)支撐直臂、支撐彎臂和連桿實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，分別向2個(gè)相反方向同步開(kāi)啟和閉合。為防止風(fēng)流反向時(shí)吹開(kāi)風(fēng)門(mén)，有擋板焊接在風(fēng)門(mén)開(kāi)啟方向的異側(cè)。風(fēng)門(mén)門(mén)框及門(mén)扇用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，外部表面做噴塑處理，可以防止井下腐蝕。

（2）自動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén),氣動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)平衡機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)的左右2扇門(mén)通過(guò)支撐直臂、支撐彎臂及連桿組成一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，在風(fēng)門(mén)左右2扇門(mén)打開(kāi)關(guān)閉過(guò)程中整個(gè)機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)，即總力矩為0。如能夠使左右門(mén)扇打開(kāi)閉合時(shí)的速度和角度始終保持一致，在平衡機(jī)構(gòu)作用下，左右門(mén)扇的風(fēng)門(mén)所受風(fēng)壓作用力為0。其中風(fēng)門(mén)軸對(duì)門(mén)扇的支撐力不能轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)扇，風(fēng)壓對(duì)風(fēng)門(mén)的推力可以轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)扇，風(fēng)門(mén)所受作用力只有開(kāi)啟風(fēng)門(mén)的氣動(dòng)力和配重裝置重錘的重力

圖2是無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)在初始狀態(tài)閉合位置和末狀態(tài)打開(kāi)位置的機(jī)構(gòu)俯視圖，設(shè)直臂才刀距左門(mén)扇軸心距離仂：，彎臂BEC距右門(mén)扇軸心距離B02：  ，彎臂BEC的BC連線與右門(mén)扇之間夾角為先若要保證風(fēng)門(mén)在初始閉合位置狀態(tài)時(shí)，連桿c與左右門(mén)扇平行，即刀C/／仂仂，必須滿(mǎn)足乃：BE或刀： BCsin 90在風(fēng)門(mén)完全打開(kāi)的過(guò)程中，風(fēng)門(mén)門(mén)軸位置始終不變，左右門(mén)扇逐步被打開(kāi)，直至左右門(mén)扇垂直于連桿，即月點(diǎn)轉(zhuǎn)移至A'占B點(diǎn)轉(zhuǎn)移至點(diǎn)c點(diǎn)轉(zhuǎn)移至c'點(diǎn)，D點(diǎn)轉(zhuǎn)移至刀 '點(diǎn)后；若要使連桿仍然平行于左右門(mén)扇風(fēng)門(mén)，即c' //仂02，必須滿(mǎn)足 B'c'cos A'仂+B' 02：·+佝整體結(jié)構(gòu)是一平行四連桿機(jī)構(gòu)，即利用平行四邊原理，當(dāng)其中一扇門(mén)被拉開(kāi)或推開(kāi)時(shí)，則另一扇門(mén)同步朝相反的方向開(kāi)啟，風(fēng)門(mén)左右門(mén)扇有固定的打開(kāi)方向.

（a）初始狀態(tài)閉合位置
（b）末狀態(tài)打開(kāi)位置圖2無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)機(jī)構(gòu)俯視圖

（3）無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)的工作原理無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)系統(tǒng)每道單式風(fēng)門(mén)主體均采用連桿平衡機(jī)構(gòu)，左右門(mén)扇同步異向打開(kāi)和關(guān)閉，不論風(fēng)流朝向如何，風(fēng)流的推力和壓力均同時(shí)作用在兩扇門(mén)上，并且大小相等，左右門(mén)扇風(fēng)門(mén)所受的作用力就轉(zhuǎn)化為內(nèi)力并一直平衡。氣缸為風(fēng)門(mén)連桿運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力源是井下壓風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)有信號(hào)發(fā)送給控制主機(jī)，控制主機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使電磁閥換向，氣缸伸出，推動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟。重錘配重裝置與風(fēng)門(mén)連桿相連，產(chǎn)生的牽引力減輕風(fēng)門(mén)閉合時(shí)的阻力，起到復(fù)原平衡作用，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門(mén)的自動(dòng)關(guān)閉。

自動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén),氣動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)控制系統(tǒng)主要由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型風(fēng)門(mén)控制裝置、礦用防爆控制按鈕、礦用本質(zhì)安全型光電式接近傳感器、礦用本質(zhì)安全型電感式傳感器、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型語(yǔ)音聲光報(bào)警器和礦用隔爆型氣動(dòng)電磁閥等組成。

圖3是風(fēng)門(mén)控制系統(tǒng)中各主要裝置設(shè)備之間的關(guān)系圖。礦用隔爆兼本安型風(fēng)門(mén)控制器接收處理礦用本安型光電式接近傳感器及礦用本安型電感式傳感器的開(kāi)關(guān)信號(hào)后，輸出指令信號(hào)控制氣動(dòng)電磁閥動(dòng)作，同時(shí)向礦用本質(zhì)安全型語(yǔ)音聲光報(bào)警器發(fā)出語(yǔ)音信號(hào)和顯示信號(hào)。礦用本安型光電式傳感器監(jiān)視有無(wú)行人或車(chē)輛通過(guò)風(fēng)門(mén)，礦用本安型電感式傳感器確定左右門(mén)扇風(fēng)門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)。礦用隔爆型氣動(dòng)電磁閥接收控制主機(jī)信號(hào)，從而改變壓風(fēng)氣流方向使氣缸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉。

自動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén),氣動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)工作原理

風(fēng)門(mén)氣動(dòng)動(dòng)力來(lái)源于井下管網(wǎng)壓風(fēng)系統(tǒng)，壓縮空氣經(jīng)過(guò)空氣濾清器和油霧器后，通過(guò)二位五通電磁閥和單向節(jié)流閥進(jìn)人氣缸。通過(guò)電控二位五通閥可以改變其閥芯位置，進(jìn)氣方向的改變可塞桿伸出或縮回，氣缸上的節(jié)流閥通過(guò)控制氣體流量控制風(fēng)門(mén)的開(kāi)閉速度。

風(fēng)門(mén)系統(tǒng)安裝在需要風(fēng)量控制的巷道中，設(shè)有2道風(fēng)門(mén)A和B ,每道風(fēng)門(mén)兩側(cè)的巷道壁上都安裝有隔爆按鈕和光電式接近傳感器，同時(shí)每道風(fēng)門(mén)也安裝有檢測(cè)風(fēng)門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)的電感式接近傳感器。初始時(shí)2道風(fēng)門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)巷道中人員或礦車(chē)需要通過(guò)風(fēng)門(mén)A 時(shí)，風(fēng)門(mén)A外側(cè)光電式接近傳感器SCI檢測(cè)到有人員或礦車(chē)信號(hào)后，風(fēng)門(mén)控制器接收到該信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁閥，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸A開(kāi)啟風(fēng)門(mén)，電感式接近傳感器SD2檢測(cè)到風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟。此時(shí)，語(yǔ)音聲光報(bào)警裝置A發(fā)出警示語(yǔ)“請(qǐng)注意安全，風(fēng)門(mén)已開(kāi)啟"且綠色指示燈亮，另一道風(fēng)門(mén)B的閉鎖電磁閥啟動(dòng)，語(yǔ)音聲光報(bào)警裝置B有提示語(yǔ)“請(qǐng)您稍候，前方風(fēng)門(mén)已打開(kāi)"且紅色指示燈亮。經(jīng)過(guò)適當(dāng)延時(shí)，風(fēng)門(mén)A 內(nèi)側(cè)光電式傳感器SC2檢測(cè)到行人或礦車(chē)通過(guò)后，風(fēng)門(mén)控制器釋放電磁閥，風(fēng)門(mén)A關(guān)閉，待電感式接近傳感器SDI檢測(cè)到風(fēng)門(mén)A完全關(guān)閉后，語(yǔ)音聲光報(bào)警器停止報(bào)警提示，進(jìn)人待機(jī)狀態(tài)。同理，行人或車(chē)輛通過(guò)另一道風(fēng)門(mén)B時(shí)動(dòng)作過(guò)程相同。反向通過(guò)兩道風(fēng)門(mén)時(shí)控制過(guò)程一樣，只要確保同一時(shí)間內(nèi)至少有一道風(fēng)門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。  

  手動(dòng)操作狀態(tài)下，按下風(fēng)門(mén)一側(cè)的隔爆按鈕，風(fēng)門(mén)完全打開(kāi)到位后，松開(kāi)隔爆按鈕，待行人或礦車(chē)通過(guò)，操作風(fēng)門(mén)另一側(cè)隔爆按鈕關(guān)閉風(fēng)門(mén)，關(guān)閉到位后松開(kāi)隔爆按鈕，通過(guò)另一道風(fēng)門(mén)時(shí)的操作同理。

自動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén),氣動(dòng)無(wú)壓平衡風(fēng)門(mén)結(jié)語(yǔ)

（1)自動(dòng)無(wú)壓風(fēng)門(mén)系統(tǒng)開(kāi)啟力與風(fēng)壓大小及方向無(wú)關(guān)，行人或車(chē)輛通過(guò)時(shí)，風(fēng)門(mén)可以自動(dòng)打開(kāi)，待行人或車(chē)輛通過(guò)后自動(dòng)關(guān)閉，無(wú)需人力開(kāi)啟、費(fèi)力小方便實(shí)用；

（2）無(wú)壓風(fēng)門(mén)系統(tǒng)設(shè)有互相閉鎖的2道風(fēng)門(mén)，同一時(shí)間只能一道風(fēng)門(mén)開(kāi)啟，并且優(yōu)先關(guān)閉，無(wú)須再設(shè)反向風(fēng)門(mén)，雙向隔風(fēng)有效解決了通風(fēng)系統(tǒng)短路運(yùn)行問(wèn)題；

（3）利用壓力平衡原理，采用壓縮空氣為動(dòng)力，無(wú)壓風(fēng)門(mén)在重錘作用下，關(guān)閉平穩(wěn)可靠，如遇停氣，可打開(kāi)緊急排氣閥，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉風(fēng)門(mén)；

（4）無(wú)壓風(fēng)門(mén)系統(tǒng)有較好的防潮濕、防腐蝕、防火隔爆性能且具備語(yǔ)音提示和LED顯示2種報(bào)警方式。