杠桿式開啟風(fēng)門裝置

(河南能源義煤公司洛陽義安礦業(yè)有限公司 河南 新安 471800)

一、義安礦業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)簡介

義安礦業(yè)主井、副井及回風(fēng)井均為立井，設(shè)置在工業(yè)區(qū)，通風(fēng)方法為抽出式通風(fēng)，通風(fēng)方式屬中央并列式，主、副井進(jìn)風(fēng)，中央風(fēng)井回風(fēng)。全礦井現(xiàn)有2個進(jìn)風(fēng)井(副井、主井)，1個回風(fēng)井。進(jìn)風(fēng)井風(fēng)量分別為：主井:4360m3/min；副井：8595m3/min；回風(fēng)井風(fēng)量為：13045m3/min。

(一)難以正常開啟風(fēng)門

由于義安礦業(yè)東西翼軌道大巷均沒有擋風(fēng)墻和風(fēng)門，因此部分巷道風(fēng)壓大，開啟風(fēng)門困難，且義安礦業(yè)井下無自動化開啟式風(fēng)門。風(fēng)門全靠人力開啟，部分巷道的風(fēng)門需要3人以上共同努力才能打開，給行人和礦車運(yùn)送物料造成了很大的困難。甚至還會造成人員被擠壓受傷。

圖1.1 風(fēng)門門扇對風(fēng)門門墻的結(jié)構(gòu)示意圖

(二)義安礦業(yè)井下風(fēng)門構(gòu)造圖

圖1.2 風(fēng)門構(gòu)造圖

二、風(fēng)門受力分析

(一)當(dāng)風(fēng)門關(guān)閉時，作用在風(fēng)門上的力有三種，風(fēng)門兩側(cè)壓差產(chǎn)生的阻力F1，動壓產(chǎn)生的阻力F2，f是門軸的摩擦力，因此風(fēng)門的受力情況為 FA=F1+F2+f

(二)當(dāng)風(fēng)門開啟時，作用在風(fēng)門上的力有兩種，風(fēng)流產(chǎn)生的全壓作用在風(fēng)門上的力F2，門軸的摩擦阻力f。因此風(fēng)門受力情況為FB=F2+f

風(fēng)門壓力 F1=PS

ΔS=hlcosθ

因此當(dāng)人員正常開啟風(fēng)門時，自身對風(fēng)門的拉力要大于FA，才能克服兩側(cè)壓差產(chǎn)生的阻力F1，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)榭朔﨔B，完全開啟風(fēng)門。

FA>FB

因此，只要克服最初階段的阻力，將風(fēng)門進(jìn)行泄壓，則開啟風(fēng)門時將會更加省力。

三、杠桿式開啟風(fēng)門裝置的設(shè)計(jì)

根據(jù)2的分析可知，只需將風(fēng)門兩側(cè)的壓力差進(jìn)行泄壓，則可以花費(fèi)更少的力氣便將風(fēng)門打開。本人根據(jù)羊角錘拔釘子想到可以根據(jù)杠桿平衡條件撬動風(fēng)門，使風(fēng)門兩側(cè)快速泄壓，達(dá)到靜壓平衡。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力矩(力與力臂的乘積)大小必須相等。即：動力×動力臂=阻力×阻力臂，用代數(shù)式表示為F1·L1=F2·L2。

式中:F1表示動力，

L1表示動力臂，

F2表示阻力，

L2表示阻力臂。

由此，我們可以得出，當(dāng)L1?L2時，則F1?F2。更加省力。

圖3.1 杠桿式風(fēng)門結(jié)構(gòu)示意圖

上圖中，鐵質(zhì)卡板卡在風(fēng)門上，并用鉚釘使其固定，中部的限位器焊接于卡板之上，作用是防止手動杠桿向上抬起超過轉(zhuǎn)軸的水平位置時，猛然翹起打傷人員。因此，開啟風(fēng)門時，只需將手動杠桿向上抬起，利用杠桿原理將門打開。

四、本設(shè)計(jì)在井下的應(yīng)用

安裝杠桿式風(fēng)門開啟裝置后，開啟的同時進(jìn)行卸壓，壓力平衡后，風(fēng)門正常開啟，大大降低了人工開啟風(fēng)門的體能消耗，防止了傷人事故。

五、設(shè)計(jì)實(shí)施后所取得的效果

①利用杠桿平衡原理可省力并快速開啟風(fēng)門；

②在發(fā)生煤與瓦斯突出、瓦斯(煤塵)爆炸事故時風(fēng)門可及時打開工人可快速撤離。

③可節(jié)省材料、人力、保護(hù)風(fēng)門門扇。

六、結(jié)語

本設(shè)計(jì)可以極大地改善義安礦業(yè)井下部分風(fēng)門開啟困難的狀況，不再使用泄壓窗，可有效降低漏風(fēng)率，為本礦礦井安全生產(chǎn)提供了有力保障。