矿井遥控全自动风门

本实用新型涉及一种矿井通风安全设备，尤其是一种有车辆频繁通过的矿井巷道风门。

矿井风门是保证矿井通风系统按需供风的安全生产必备的设施，一般风门都设置于运输巷道中，而开闭风门常靠电机及钢丝绳牵引及配重进行，但由于风门单位面积上受风压较大，开闭较困难，同时由于运输车辆及人员的频繁通过，这种开闭风门的结构常出故障，容易损坏，尤其是采区车场调车频繁，风门常常需要几个人才能拉开，严重影响生产及运输。近几年来也有人研究使用自动风门，如抚顺煤炭研究所与兴隆庄矿合作研制的BZF1型自动风门，见《煤矿安全》85年第8期，这种风门技术上较先进，但实用性差，只使用了三个月就解体了，这是由于井下工作环境差，使轨道压敏元件触发器灵敏度差，寿命短；电路控制系统复杂，控制元件多，维护困难，不适合于井下现场使用。

为了克服上述不足之处而设计了本遥控全自动风门，其主要特点是在普通三角对开风门上增设传动机构，并将机械传动机构设置在风门顶部传动固定架平面上，且安装在风门墙体之间，在传动固定架下面用铁板焊接密封，在铁板上设有提前降压的泄压窗装置，做成半封闭型，通过液压缸及连杆机构传动操作风门开闭；采用静水压力作为液压缸驱动风门本体及泄压窗的动力（静水压力易于从井下消防管路中获得）。采用红外线传感器作为风门自动控制触发源，使其具有功耗小，寿命长，灵敏度高特点。本装置具有两道风门互锁，防卡车、 自动开启和手动闭锁以及远、近解锁等保护系统功能，地面调度室可以遥控风门，且对井下风门的开闭状态可实现监控显示及报警。

本实用新型与现有技术比较有下列优点，它采用水压驱动，载波遥控，红外线超声波自控，1、风门本体及传动机构的结构简单，且其机械及液压传动机构设置于风门顶部框架上，结构紧凑，使用方便，并备有提前降压机构，可适用于高负压及大风门的地方。2、采用静 水压力水作推动风门动力，安全可靠，容易在矿井下消防管中获得，经济合理；3、采用红外线传感器作风门控制触发源，由于射线不可见，易聚集，功率小且发射管不易老化，使用寿命长，灵敏度高。4、具有两道风门双锁、防夹车，开启自动和手动闭锁以及远、近解锁等保护系统功能，并备有手动开关阀和手动开关按钮；5、地面调度室可以遥控风门，并且对井下风门的开闭状态可实现监控显示及报警等优点。试验证明，它可使用于区域性反风门、矿井短路反风门以及普用风门，所以本实用新型是一种比较理想的全自动遥控风门。

附图说明：

附图1是本实用新型的自动风门俯视图。

附图2是本实用新型的A向正视图。

附图3是本实用新型的减压风窗传动关系图。

附图4是本实用新型的风门滑道图。

附图5是本实用新型的连接件12的结构图。

附图6是本实用新型的传动固定架结构图。

附图7是本实用新型的滑轴10的结构图。

附图8是本实用新型的液压传动系统图。

附图9是本实用新型的液压缸结构图。

附图10是本实用新型的风门控制箱外接系统图。

附图11是本实用新型的电源线路图。

附图12是本实用新型的防夹车电子开关线路图。

附图13是本实用新型的风门一的二次控制电路图。

附图14是本实用新型的地面遥控显示报警电路图及红外信号接收线路图。

附图15是本实用新型的风门二的二次控制电路图。

下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，本遥控全自动风门是由风门本体、传动系统、液压传动系统和电气控制四部分组成的，下面将分别叙述：

一、自动风门本体结构及传动系统和液压系统，风门结构：它是由风门（1）、铁棒（1－1）、固定铁板（1－2）等组成。传动系统： 它包括工字钢跨梁（2）、传动固定架（3）、滑道（4）、传动杆（5）、减压窗（6）、滑轮（7）、钢丝绳滑道（8）、牵引钢丝绳（9）、滑动轴（10）、连接块（11）、连接件（12）等组成，其中风门（1）是用木板制成的长方型两扇对开的门体，如图2所示，两扇门里面及外面均用扁铁作加固，并于上、下各有一根横扁铁将×型架固定，再用螺栓分别将它们连接固定，在上下扁铁的一端各焊有一个门轴，以便于装在门框的轴槽中，位于两扇门的结合缝上方有一个可供电机车架线通过的孔洞u，孔洞的两边各有一块长方型铁板（1－2），用螺栓固定在门体上，并在每块铁板中间焊有一根铁棒（1－1），门体四周的结合面上均固定有胶皮作密封用。传动系统如图1及图7所示，工字钢跨梁（2）是一根普通工字钢，它的两头固定于井巷壁上，传动固定架（3）是用角钢焊制成的多边型框架，其上部为三角型，下部为长方型，框架上部有一根横角钢横撑，其上有两个园孔，横角钢下面固定有两根竖直角钢，三者均与框架焊接固定，下部架子的各边上分别固定有4个滑轮架，其上的轴销上分别装有滑轮（7），滑轮架由U型卡及轴销组成，U型卡尾部有一段螺纹轴，它与框架螺栓连接；下部架子的长边两根角钢较长（超出框架外），并将其超出框架部分角钢的水平一翼切去，用长螺栓将其垂直的一翼两两对应与矿井巷道的墙体连接固定；传动固定架底部与一块相同形状，与框架本体大小相同的铁板焊接密封，铁板右边有一长方型孔洞（泄压窗洞）；滑道（4）如图4所示，它是用4根等长的角钢及长短各四根空心管和螺栓等组成窄长的矩型滑道，将其中较长的四根空心管穿到四根较长的螺栓上再与四根角钢连接构成两组较宽的滑道，而四根较短空心管用四个较短的螺栓与上述两组滑道上角钢的另一翼连接构成矩型滑道，传动杆（5）是个窄方型且较厚的扁铁，分左右结构相同 的两根，其上一头有一个园孔，另一头有多个直径与铁棒（1－1）相同的园孔，用于调节风门的操纵杆距离，泄压窗（6）是个用钢板制成的长方型板，其上固定有两排空心导管，每排两个，作为泄压窗开闭时左右移动的导向管。风门是安装在砌璇巷道的砖墙洞中的，如图3所示，其结构为门洞顶上传动固定架以上为一段长方体墙洞，洞口向风门方向开着，右边（后面）用铁板封严，这样当关上风门时，即可使巷道分割成两段，右段为正常风压，由于风门顶部的传动固定架下是用铁板封严，只留一个泄压窗口，在通风情况下将泄压窗关闭，使左右两侧巷道保持应有风压，当需要开门时，由于左巷风压大而开门较困难，故利用先将泄压窗打开，这时左右巷道局部相通并减压，这样风门就较容易打开了。滑轮（7）是型钢制成短园柱型构件，中心有轴孔，外园周面上有绳槽，钢丝绳洞道（8）及牵引钢丝绳（9）均为普通钢丝绳，滑动轴（10），如图7所示，它包括滑轴（10）、连接块（10－1）、空心管（10－2）及螺母（10－3），其中滑轴是阶梯轴，两头有外螺纹；连接块为一块长方型园头扁铁，其一头有轴孔，另一头有小园孔与钢丝绳连接，空心管是一段普通园管，用于定位。连接块（11）是由钢板制成的长方型板，其上有三个园孔，中间孔与连接杆上U型槽两侧的孔直径相同，两边的园孔与两根传动杆（5）上的园孔直径相同；连接件（12）如图5所示，它包括U型连接杆（12－1）、空心管（12－2）、轴（12－3）、轴承（12－4）、螺母（12－5）及固定销（12－6），其中连接杆是用型钢制成的，它的一头有U型槽，槽的两侧各有一个径向同心园孔，另一头有一段螺纹轴，槽底下面有一个与槽底平行的过中心的径向轴孔，与此孔相垂直的还有一个 销孔，空心管是个园管，其一头有内螺纹，中部两侧对应各有一个长型窄槽，槽宽度稍大于滑动轴（10）的直径，以便于滑轴（10）在槽中滑动，轴是两头有外螺纹的光轴，轴承、螺母及园定位销均为标准件。气缸（13）如图9所示，它包括气缸壳（13－1）、活塞杆（13－2）、气缸尾端（13－3）、气缸端头（13－4）、端头压盖（13－5）、底座（13－6）及密封圈等，其中气缸壳（13－1）是用废旧掘进气腿制成的，其材料为铝合金，中间是通孔而两头有外螺纹，活塞杆（13－2）是园柱型钢件，其一头较大而另一头直径较小，大头表面镀铬处理，且其表面有润滑沟槽，其直径与气缸壳内径动配合，小头端部有园孔，它与滑动轴（10）直径相同，气缸端尾是用45号钢制成的园柱体，一端中心有一段不长的内螺纹盲孔，盲孔底部连接着一个L型园孔，孔的外端头部有内螺纹，气缸端头（13－4）也是用45号钢制成的园柱体，中心有阶梯孔，两头大中间小，两头大孔均为内螺纹孔，中间光孔旁一侧连接一个径向螺纹孔，与外接压风管连接，端头压盖（13－5）是用45号钢制成的园盘型构件，其一端面上有凸园，凸园外径上有螺纹，它与气缸端头螺纹连接，中心孔直径与活塞杆小头动配合，气缸底板（13－6）是用钢板制成的正方型板，其上四个角各有一个园孔，将气缸端尾置于底座中间并焊牵，在端尾内孔中加上密封圈，再使气缸壳与端尾螺纹连接，把活塞杆大头朝左装入气缸内壳，再在空气缸壳右端加上密封垫圈后使其与端头螺纹连接紧固，在端头右端孔内加上L型密封圈后，再用端头压盖与端头的右端螺纹连接压紧。

将传动固定架固定于风门顶上的墙洞中；通过螺栓并借助U型卡将气缸尾部固定在工字钢跨梁上，气缸的另一端以两个半园卡通过螺 栓及定位套固定于传动固定架上，定位套是一段空心管。将气缸活塞杆穿入连接件（12）空心管中，再使滑轴通过空心管的两侧槽及活塞杆的孔中，并依次在滑轴两头装上空心管（10－2）、连接块（10－1）后用螺母拧紧，再将连接件及滑动轴装到滑道中，使连接件中的轴承在滑道中滚动，将滑道与传动固定架用螺栓固定两道，滑道前端与固定架前横撑用空心管定位并用螺栓固定，中部也同样方法固定于固定架下部长型架上边，然后使连接块（11）分别与两传动杆及连接件的U型连接杆用螺栓连接，使传动杆的另一头园孔套到铁棒（1－1）中，使风门本体处于关门位置（三角型），将两根钢丝绳滑道（8）穿过减压窗上的导管后，其未端各固定于传动固定架两边，并使减压窗（6）置于关闭位置，再将两根牵引钢丝绳（9）绕过各滑轮后，其两根绳的末端分别固定于泄压窗两边及两个连接块（10－1）上。液压系统：如图8所示，它包括气缸（13）、电磁阀（14）、单向阀（15）、手动开关（16）、水管（17）、压力表（18）及三通接头（19），其中DF1及DF2是电磁阀（14），SF1及SF2是手动开关（16）。液压传动系统工作原理：当电磁阀DF1接通电源后，导通压力水进入液压缸（13）后腔，推动活塞杆向右运动，推动滑轴（10）在连接件（12）的空心槽中向前移动，带动牵引钢丝绳（9）通过滑轮系统的运动，使泄压窗（6）向左移动，打开泄压窗而降低了风门门体承受的风压差，当活塞杆带着滑轴（10）到达通槽的终端时，即可推动连接杆（12）和传动杆（5）开启风门，同时压力水进入液控单向阀液控口G1顶开单向阀芯，使气缸前腔的水通过卸液口y1至三通接头（19）排出。当需要关闭风门时，使电磁阀DF2（14）接通电源，通过管路（17）导通压力水进入气缸（13）的前腔，活塞杆收回，带动滑轴（10）及连接件等反方向运动，泄压窗也向右移动复位，当活塞杆收回至缸体后腔终点时风门即至全闭位置，同时压力水进入液控口G2顶开单向阀芯（15），使液压 缸（13）后腔内的水通过卸液口y2至三通接头排出。当电路发生故障时，可按动手动开关SF1通过液压传动开门，当按动手动关门开关SF2时即可通过液压传动关门。液压传动系统全部由电控通过传感器自动控制或遥控。

二、自动风门的电控系统如下：

本系统的控制电路部分是由风门启闭时序电路（21），两道风门互锁电路（22），防夹车电路（23），风门开启自动手动闭锁和解锁电路（25），手动开门和关门电路（26）所组成。并还配置了遥控开启及关闭风门电路（31）和地面遥控显示报警电路（32）。其中：控制电路部分、遥控启闭风门电路（31）中的井下载频接收机E1、E2和地面遥控显示报警电路（31）中的井下载频发射机F3、F4是组合放置在井下隔爆控制箱（27）里，并通过隔爆分线盒（28）和井下的电磁阀DF1、DF2，设置在风门开启、关闭位置的水银行程开关（29）、（30），设置在风门上的微动开关K，二相按钮开关T、Q，设置在风门控制区的红外线传感器（35）相连接，以及通过信号传输线（34）和地面遥控电路中的载频接收机E3、E4，载频发射机F1、F2相连接。

在井下隔爆控制箱（27）中的各电路连接和线路结构是：将探测红外线传感器（35）发射的红外线传感信号的探头（20）接至三极管BG1的基极，BG1的发射极接地，BG1的集电极经继电器J1接电源正端，且在继电器J1旁并接一个二极管D1。将127V交流电压经分压、整流、稳压后得到的9V直流电压，接继电器J2的常闭结点后分二路：一路接可控硅WY的阳极，另一路经微动开关K后接二极管D2的正极，D2的负极经电阻R1接至可控硅WY的控制极；可控硅WY的阴极经电阻R2后，接至定时器（24）的输入端，定时器（24）的输出经继电器J0和电阻R3、二极管D3后接续电器J2， 在继电器J2旁并接一个二极管D4。将127V交流电压接至A、B两端；A端接继电器J1的常开结点，和并接延时器S2的常闭结点、中间继电器Z1的常开结点后，一起接至Z3的常闭结点、中间继电器Z1，最后接至B端；A端接Z1的常开结点后分二路：一路接S1的常闭结点到C端，另一端接J2的常闭结点，Z2的常闭结点、延时器S1后到B端；A端接载频接收机E1的常开结点到C端，接Z2的常开结点到C端，C端接开门电磁阀DF1后到B端；A端接J1的常闭结点、S1的常开结点，Z2的常闭结点后到D端，A端经二相按钮开关的常开按钮控制开关T后接D端，A端经载频接收机E2的常开结点后分二路，一路接S3的常开结点到D端，另一路接延时器S3到B端；D端输出分二路：一路接延时器S2到B端，另一路接关门电磁阀DF2后到B端。A端经二相按钮的常闭按钮控制开关T后分二路：一路接二相按钮的常开按钮开关Q，另一路接S3的常闭结点、Z2的常开结点后一起接至中间继电器Z2，然后再接至B端。36V交流电压经水银行程开关（29）、（30）的常开结点X1、X2后，接至载频发射机的F3、F4的两端；36V交流电压接至载频接收机E1、E2通过信号传输线（34）和地面的载频接收机E3E4、载频发射机F1、F2相连接。

地面遥控启闭风门电路（31）和地面遥控显示报警电路（32）在地面控制面板上的线路连接是：220V交流电压经延时器S2、S4的常开结点接报警器（33）；36V交流电压和6.3V交流电压经扭子开关K1、K2、K3、K4的常开触点分别接至地面载频发射机F1、F2、F5、F6和红指示灯H1、H2、绿指示灯L1、L2两端；36V和6.3V交流电压经信号继电器A1（A1常闭结点）

延时器S2、S4，A3（常闭结点）后接通地面载频接收机E3、E4、E7、E8和红指示灯H3、H4，绿指示灯L3、L4。地面载频发射机、接收机通过信号传输线（34）和井下载频接收机、发射机相连接。

本系统的各电路工作原理如下：

1）风门启闭时序电路：矿车一旦进入风门一控制区间，被红外线传感器（35）检测到，触发第一道风门的控制电路，J1触点闭合，中间继电器Z1得电吸合，Z1常开结点闭合自锁，S1时间继电器得电延时，S1常闭结点给开门电磁阀DF1供电，此时风门一打开。当S1时间继电器延时到整定时间，S1常闭结点断开，电磁阀DF1断电截水，S1常开结点闭合，S2时间继电器得电延时，电磁阀DF2得电导水，风门关闭。当S2延时到整定时间，S2常闭结点断开，中间继电器Z1失电，电路停止工作。此时Z1的常用结点重新闭合，给第二道风门电路解锁，当矿车进入第二道风门的控制区间，就被红外线传感器（35）检测到，就触发第二道风门的控制电路，其动作时序与上述完全相同。当矿车从相反方向驶来，其动作过程也与前述完全相同，只是方向相反。这里：延时器S1在0～180秒内延时可调，整定时间60秒，（即风门开始开门至风门开始关的延时时间）。S2在0～180秒内可调，整定时间30秒。

2）两道风门互锁电路：当风门一控制电路处于工作状态时，即Z1通电吸合并自锁状态时，串接在风门二控制电路中的Z1常闭结点就断开，使风门二传感器信号无法输入控制电路，风门二不能打开，仅当风门一工作状态结束，Z1失电复位，才使第二道风门控制电路Z3解锁。反之，第二道风门控制电路Z3工作时，第一道风门的控 制电路被闭锁，风门不能打开，从而实现两道风门的互锁。

3）防夹车机构电路：这是由设置在风门上的微动开关K和弹性钢板以及前述电子开关线路组成，一旦车辆被正在关闭的风门夹住，微动开关K闭合，可控硅WY导通，经定时器555定时和继电器J0导通，使继电器J2得电，J2的常闭结点断开，使延时器S1断电，S1的常开触点由已闭合状态重新断开，关门电磁阀DF2断电，而S1常闭结点由已断开状态重新闭合，开门电磁阀DF1供电，使正在关闭的风门重新打开，经定时器（24）延时44秒（可调）后，J2的常开结点又重新闭合，DF1和S1供电，S1延时后又将S1的常闭结点断开，S1的常开结点闭合，DF1断电，DF2供电，风门又自动关闭。

4）风门开启手动闭锁和解锁电路：风门开启后，遇到车辆久停在风门跟前，卸料或卡住；两道风门之间是调车场，车辆进入后重车换轻车，马上要求折返；车辆过风门时脱轨等情况时，要求风门开启后能闭锁，不让自动关上，保持开启状态。在上述情况之下，当风门在开启状态时，或在关闭状态之前，触动二相按钮常开按钮开关Q，中间继电器Z2得电，Z2常开结点闭合自锁，Z2常闭结点断开，切断电磁阀DF2的供电电路，风门不能关闭，起到了风门开启后闭锁作用。当需要解锁关门时，只需按一次二相按钮T（T和T′连动），Z2失电，Z2常闭结点又闭合解锁，此时S1的常开结点已延时闭合，S1的常闭结点已延时断开，关门电磁阀DF2得电导水，风门自动关上。

5）风门开启自动闭锁和解锁电路：为解决长串列车或长串人流或列车行进慢，在规定整定时间内来不及过风门的状况，特设此电路。 当一串列车或人流不断遮挡红外线传感器（35）发射的红外线时，J1常闭结点断开，即使中间继电器被自动触发并自锁，但在S1延时后，关门电磁阀DF2也不能得电，风门因开启闭锁着不能关上，仅当一列车或长串人流全部通过时，J1不工作，J1的常闭结点闭合，此时S1常闭结点已延时闭合，故风门可开启解锁而自动关上，并延时后断电。

6）手动开门或关门电路：手动开门和关门可使用挂在风门旁的二相按钮，它与手动开启闭锁和解锁共用一个按钮。若红外线传感器（35）发生故障，人们可以直接操作按钮通过风门，当按按钮Q时，Z2得电自锁，Z2常开触点闭合，使开门电磁阀DF1得电导水，风门开启，当人车过风门后，再按按钮T，并且不放手，直至风门关上，此时，Z2失电，而DF2得电导水，风门关上，放手后，DF2即断电。

7）遥控开门：遥控开门电路主要是在反风时启用，地面遥控显示盘上K1开关合上，载频发射机F1发生f1频率，井下载频接收机E通过信号传输线（34）收到f1讯号后，将E1的常开结点闭合，开门电磁阀DF1得电导水，风门开启。

8）遥控关门：遥控关门电路主要是在平时监控管理风门时启用，也可在灾变时，调度风流时使用。如果常闭风门开启闭锁着，人车已折返离去，忘了就地解锁，或者人们好奇误按开启闭锁按钮，使风门敝开着，而另一道风门则因互锁不能开启，此时将影响矿车和人员的通行，另外风门开启闭锁也应由时间限制，为此设计此电路。当风门开启闭锁时间超过整定时间，地面控制显示板上报警器（33）就报警， 此时人们可以将K2合上，载频发射机F2发生f2频率，通过信号传输线（34）传到井下隔爆控制箱（27）中，载频接收机E2收到f2频率，E2常开触点闭合，时间继电器S3得电延时，当到达延时整定时间，S3常开结点闭合，S3常闭结点断开，并将Z2自锁结点断开，Z2失电而得到解锁，关门电磁阀DF2得电导水，风门关闭。

9）风门开闭状态显示电路：正常风门关闭时，地面绿信号灯L3常亮；当井下风门开始开启时，设置在风门传动滑道起始位置的水银行程开关（29）的常开结点X1闭合，接通载频发射机F3，发射频率信号f3，地面载频接收机E3通过信号传输线（34）收到此频率讯号，机内常开触点闭合，触发信号继电器A1，而信号继电器A1的触点经延时可周期性地接通和断开，使受控的绿信号灯L3发出闪光信号，以示风门离开闭合位置。当风门到达全开位置时，又触发水银行程开关（30），使其常开触点X2闭合，载频发射机F4发射频率f4，地面载频接收机E4接受到此信号，机内常开触点闭合，红信号灯H3亮，以示风门已全开。当风门开始关闭，水银行程开关（30）的常开触点又复位，切断F4电源，停止f4讯号发射，地面载频接收机E4常开触点重新断开，红信号灯熄灭，一直到风门全闭，绿信号灯L3由闪光灯号转为全亮信号，以示风门已复位，处于正常状态。若非正常状态，即超过延时器S2的整定时间没有关闭风门，地面就将发生报警信号。