杠杆式开启风门装置
2018-05-17
(河南能源义煤公司洛阳义安矿业有限公司 河南 新安 471800)
一、义安矿业通风系统简介
义安矿业主井、副井及回风井均为立井，设置在工业区，通风方法为抽出式通风，通风方式属中央并列式，主、副井进风，中央风井回风。全矿井现有2个进风井(副井、主井)，1个回风井。进风井风量分别为：主井:4360m3/min；副井：8595m3/min；回风井风量为：13045m3/min。
(一)难以正常开启风门
由于义安矿业东西翼轨道大巷均没有挡风墙和风门，因此部分巷道风压大，开启风门困难，且义安矿业井下无自动化开启式风门。风门全靠人力开启，部分巷道的风门需要3人以上共同努力才能打开，给行人和矿车运送物料造成了很大的困难。甚至还会造成人员被挤压受伤。
图1.1 风门门扇对风门门墙的结构示意图
(二)义安矿业井下风门构造图
图1.2 风门构造图
二、风门受力分析
(一)当风门关闭时，作用在风门上的力有三种，风门两侧压差产生的阻力F1，动压产生的阻力F2，f是门轴的摩擦力，因此风门的受力情况为 FA=F1+F2+f
(二)当风门开启时，作用在风门上的力有两种，风流产生的全压作用在风门上的力F2，门轴的摩擦阻力f。因此风门受力情况为FB=F2+f
风门压力 F1=PS
ΔS=hlcosθ
因此当人员正常开启风门时，自身对风门的拉力要大于FA，才能克服两侧压差产生的阻力F1，进而转变为克服FB，完全开启风门。
FA>FB
因此，只要克服最初阶段的阻力，将风门进行泄压，则开启风门时将会更加省力。
三、杠杆式开启风门装置的设计
根据2的分析可知，只需将风门两侧的压力差进行泄压，则可以花费更少的力气便将风门打开。本人根据羊角锤拔钉子想到可以根据杠杆平衡条件撬动风门，使风门两侧快速泄压，达到静压平衡。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1·L1=F2·L2。
式中:F1表示动力，
L1表示动力臂，
F2表示阻力，
L2表示阻力臂。
由此，我们可以得出，当L1≫L2时，则F1≪F2。更加省力。
图3.1 杠杆式风门结构示意图
上图中，铁质卡板卡在风门上，并用铆钉使其固定，中部的限位器焊接于卡板之上，作用是防止手动杠杆向上抬起超过转轴的水平位置时，猛然翘起打伤人员。因此，开启风门时，只需将手动杠杆向上抬起，利用杠杆原理将门打开。
四、本设计在井下的应用
安装杠杆式风门开启装置后，开启的同时进行卸压，压力平衡后，风门正常开启，大大降低了人工开启风门的体能消耗，防止了伤人事故。
五、设计实施后所取得的效果
①利用杠杆平衡原理可省力并快速开启风门；
②在发生煤与瓦斯突出、瓦斯(煤尘)爆炸事故时风门可及时打开工人可快速撤离。
③可节省材料、人力、保护风门门扇。
六、结语
本设计可以极大地改善义安矿业井下部分风门开启困难的状况，不再使用泄压窗，可有效降低漏风率，为本矿矿井安全生产提供了有力保障。
