0 引言

礦井通風(fēng)在礦井安全生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的作用，礦井生產(chǎn)對井下通風(fēng)有著十分嚴(yán)格的要求。局部瓦斯超限是制約礦井安全生產(chǎn)的主要安全隱患，這就需要通風(fēng)機(jī)利用風(fēng)門源源不斷地向井下輸送新鮮空氣，實(shí)現(xiàn)井下空氣的正常流通，達(dá)到稀釋和排出井下有害氣和粉塵，同時調(diào)節(jié)井下空氣溫度和濕度的目的^[1]。目前，礦井通風(fēng)希望在倒機(jī)過程中實(shí)現(xiàn)主扇的不停風(fēng)倒機(jī)，即要求兩個風(fēng)道的風(fēng)門實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，同時礦井通風(fēng)中要求風(fēng)門密閉性好、操控和維護(hù)方便、運(yùn)行平穩(wěn)。傳統(tǒng)的閘板式風(fēng)門并不能滿足上述新的要求，不適應(yīng)礦井通風(fēng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。本文在研究現(xiàn)有礦井通風(fēng)用風(fēng)門的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種新型的操控方便、密閉性優(yōu)良、能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動運(yùn)行的MZX型旋葉式風(fēng)門，該旋葉式風(fēng)門可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制、遠(yuǎn)程控制、手動控制、點(diǎn)動控制，通過聯(lián)動運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)主扇的不停風(fēng)倒機(jī)。與傳統(tǒng)的閘板式風(fēng)門相比，MZX型旋葉式風(fēng)門更適合現(xiàn)代礦井通風(fēng)自動化的要求，通風(fēng)效能也更好。

1 MZX型旋葉式風(fēng)門的結(jié)構(gòu)組成

MZX型旋葉式風(fēng)門主要由框體、扇葉、傳動構(gòu)件、電動執(zhí)行器、電控系統(tǒng)幾部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1  MZX型旋葉式風(fēng)門三維模型圖

1.框體 2.扇葉 3.齒輪 4.齒條5.軸承室

（1）框體部分

框體部分主要由傳動梁、從動梁、橫梁、傳動梁罩板、從動梁罩板、電機(jī)架等部件組成，框體部分用于支撐安裝風(fēng)門中其它部件，是整套旋葉式風(fēng)門的“骨架”。其中，傳動梁、從動梁和橫梁均由整塊HG70高強(qiáng)鋼板彎折而成，保證其有足夠的強(qiáng)度和力學(xué)性能。梁與梁的結(jié)合處夾塞泡沫密封板，橫梁的側(cè)板上要粘貼橡膠密封條，保證在工作中框體部分嚴(yán)格密封，無泄漏現(xiàn)象。

（2）扇葉部分

扇葉主要由不銹鋼鋼板、軸、支撐板、橫向密封條（B型橡膠條）、縱向密封條（P型橡膠條）、擋風(fēng)板等部件組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2  扇葉三維模型圖

1.縱向密封條 2.不銹鋼鋼板 3.擋風(fēng)板

4.橫向密封條5.軸

扇葉由整塊不銹鋼鋼板對稱折彎而成，結(jié)合處采用焊接加鉚接，扇葉外表依舊光滑平整，采用菱形流線型設(shè)計，將風(fēng)流經(jīng)過風(fēng)門時的損耗降低到最小。不銹鋼材質(zhì)保證扇葉在礦井露天工作環(huán)境下具有防銹和防腐性能，可以長時間有效工作。扇葉采用硬度和強(qiáng)度適中的B型和P型橡膠條進(jìn)行密封，密封效果良好，而且金屬與橡膠接觸噪音小，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，密封條用冷凝膠粘貼在扇葉上，再通過不銹鋼壓條鉚接固定。

（3）傳動構(gòu)件

MZX旋葉式風(fēng)門采用齒輪齒條結(jié)構(gòu)作為風(fēng)門的傳動機(jī)構(gòu)，主要由齒輪、齒條、傳動軸、托輥、軸承、軸承室等組成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3  傳動構(gòu)件三維模型圖

1.齒條 2.軸承及軸承室 3.齒輪 4.傳動軸

5.定位螺釘6.托輥

齒輪齒條配合作為傳動件具有傳動平穩(wěn)性好、傳遞力的同步性好、容易調(diào)整初始位置等優(yōu)點(diǎn)，這樣可以保證風(fēng)門開閉時運(yùn)行平穩(wěn)，振動和噪音較小，同時保證扇葉啟閉時的同步動作，而且方便進(jìn)行微調(diào)保證扇葉都關(guān)到位，避免泄露。

2 MZX型旋葉式風(fēng)門的工作原理

MZX型旋葉式風(fēng)門由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動力，扇葉均勻地布置在框體內(nèi)，每一片扇葉都有配套的傳動構(gòu)件相連接，電動執(zhí)行器工作帶動傳動構(gòu)件中的齒輪齒條進(jìn)行同步運(yùn)動，從而通過扇葉的同步轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的啟閉，其現(xiàn)場工作狀態(tài)如圖4所示。

      （a）MZX旋葉式風(fēng)門打開狀態(tài)

（b）MZX旋葉式風(fēng)門關(guān)閉狀態(tài)

圖4  MZX旋葉式風(fēng)門實(shí)物圖

在主扇進(jìn)行倒機(jī)更換通風(fēng)風(fēng)道時，當(dāng)電動執(zhí)行器帶動MZX旋葉式風(fēng)門運(yùn)行一定的角度后，風(fēng)門中的扇葉可以利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自動密閉，節(jié)省動力的同時，可以保證在風(fēng)壓作用下產(chǎn)生良好的密閉效果，MZX旋葉式風(fēng)門主要依靠扇葉與框體之間的摩擦、扇葉之間的搭接，壓迫橡膠密封條實(shí)現(xiàn)密封。

配合先進(jìn)的電動執(zhí)行器和電控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)MZX旋葉式風(fēng)門的遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場控制、點(diǎn)動控制和手動控制，既方便控制臺對風(fēng)門系統(tǒng)進(jìn)行集中有效控制，又可以保證在風(fēng)門電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時進(jìn)行人工操作，順利開啟和關(guān)閉風(fēng)門^[2]。本文中設(shè)計的MZX旋葉式風(fēng)門可以保證風(fēng)門在承受負(fù)壓的情況下在1分鐘內(nèi)順利開啟和關(guān)閉，勻速平穩(wěn)運(yùn)行，無振動和抖動現(xiàn)象^[3]。MZX旋葉式風(fēng)門的監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖5所示。

圖5  MZX旋葉式風(fēng)門監(jiān)控系統(tǒng)界面

3 MZX型旋葉式風(fēng)門實(shí)際運(yùn)行情況

MZX旋葉式風(fēng)門已經(jīng)在平煤集團(tuán)的一些礦井投入使用，實(shí)際運(yùn)行效果良好，該型號風(fēng)門不僅操控方便可靠，而且各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均符合煤礦安全生產(chǎn)的要求^[4]。表1對比列舉了MZX旋葉式風(fēng)門與傳統(tǒng)的閘板式風(fēng)門的主要性能參數(shù)。

表1  兩種類型風(fēng)門的主要性能參數(shù)

從表1可以清楚地看出，MZX旋葉式風(fēng)門的各項(xiàng)主要性能參數(shù)均優(yōu)于傳統(tǒng)的閘板式風(fēng)門，在實(shí)際應(yīng)用中的效果更好。

4 結(jié)語

MZX旋葉式風(fēng)門操作簡單可靠，設(shè)備維護(hù)方便，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，運(yùn)行動作快速，密封性能好，使用壽命較長。同時，配合先進(jìn)的電動執(zhí)行器和電控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場控制、點(diǎn)動控制和手動控制，可以進(jìn)行多個風(fēng)門的聯(lián)動操作，從而可以實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)的不停風(fēng)倒機(jī)，可以作為不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行使用。MZX旋葉式風(fēng)門在現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)行效果良好，具有使用和推廣價值。