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技術(shù)文章

氣動風(fēng)門閉鎖裝置的工作原理

閱讀:126          發(fā)布時間:2025-5-28

氣動風(fēng)門閉鎖裝置是通過壓縮空氣驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu),,實(shí)現(xiàn)對風(fēng)門開關(guān)狀態(tài)的聯(lián)鎖控制,,防止井下風(fēng)流短路或瓦斯積聚的安全設(shè)備。其工作原理可從動力傳遞,、閉鎖邏輯,、安全聯(lián)鎖三個核心環(huán)節(jié)展開解析,以下結(jié)合典型結(jié)構(gòu)與控制流程詳細(xì)說明:

一,、動力系統(tǒng):氣源驅(qū)動與能量轉(zhuǎn)換

1. 氣源供應(yīng)與處理

  • 動力來源:礦井壓風(fēng)系統(tǒng)提供 0.4-0.8MPa 的壓縮空氣,,經(jīng)主氣管路接入裝置。

  • 預(yù)處理流程:
    空氣→空氣過濾器(去除粉塵,、水分)→減壓閥(穩(wěn)定氣壓)→油霧器(為氣動元件注油潤滑)→執(zhí)行元件,。

  • 關(guān)鍵作用:潔凈穩(wěn)定的氣源是保證氣缸動作精準(zhǔn)的前提,氣壓不足會導(dǎo)致閉鎖力失效,,雜質(zhì)則會磨損氣缸內(nèi)壁,。

2. 氣動執(zhí)行元件動作原理

  • 氣缸驅(qū)動機(jī)制:

    • 左腔進(jìn)氣→活塞桿伸出(閉鎖風(fēng)門);右腔進(jìn)氣→活塞桿縮回(解鎖風(fēng)門),。

    • 單作用氣缸(彈簧復(fù)位型):通氣時活塞桿伸出,,斷氣時靠彈簧縮回,常用于簡單閉鎖場景,。

    • 雙作用氣缸(更常見):通過換向閥切換左右腔進(jìn)氣,,實(shí)現(xiàn)活塞桿的伸出 / 縮回,,如:

  • 力的傳遞:氣缸活塞桿通過連桿、銷軸等機(jī)械結(jié)構(gòu)與風(fēng)門閉鎖機(jī)構(gòu)(如鎖鉤,、插銷)連接,,將氣體壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械閉鎖力。

二,、閉鎖邏輯:風(fēng)門狀態(tài)的聯(lián)鎖控制

1. 單組風(fēng)門的基本閉鎖

  • 常態(tài)閉鎖:無氣或斷電時,,氣缸靠彈簧力或機(jī)械鎖死結(jié)構(gòu)保持閉鎖狀態(tài),防止風(fēng)門因風(fēng)壓或人為誤開,。

  • 解鎖開啟流程:

    1. 觸發(fā)信號(如人員接近傳感器,、手動按鈕)→換向閥換向→氣缸進(jìn)氣→活塞桿縮回→機(jī)械鎖鉤松開風(fēng)門。

    2. 人員通過后,,松開按鈕 / 信號消失→換向閥復(fù)位→氣缸排氣→活塞桿伸出→重新閉鎖風(fēng)門,。

2. 多組風(fēng)門的互鎖機(jī)制(核心功能)

  • 防風(fēng)流短路原理:當(dāng)巷道設(shè)置兩組風(fēng)門時,裝置通過 “互鎖邏輯" 確保兩扇風(fēng)門無法同時開啟:

    • 風(fēng)門 A 開啟時,,氣缸驅(qū)動機(jī)械結(jié)構(gòu)鎖定風(fēng)門 B,,使其無法動作;

    • 風(fēng)門 A 關(guān)閉并重新閉鎖后,,風(fēng)門 B 才能解鎖開啟,。

  • 控制邏輯實(shí)現(xiàn):

    • 機(jī)械互鎖:通過連桿、凸輪等機(jī)械結(jié)構(gòu)直接連接兩扇風(fēng)門的閉鎖裝置,,一方開啟時頂死另一方的氣缸或鎖鉤,。

    • 氣路互鎖:利用梭閥、順序閥等氣動元件構(gòu)建互鎖氣路,,如:風(fēng)門 A 開啟時,,其氣缸排氣推動氣控閥,切斷風(fēng)門 B 的進(jìn)氣通路,。

三,、安全保護(hù):故障狀態(tài)下的可靠性設(shè)計(jì)

1. 失壓保護(hù)機(jī)制

  • 被動鎖死:氣源中斷時,氣缸內(nèi)殘余氣壓推動活塞桿保持閉鎖狀態(tài)(雙作用氣缸需配合單向閥),,或通過機(jī)械鎖止塊(如棘爪,、插銷)自動鎖死風(fēng)門。

  • 案例:某煤礦井下停風(fēng)時,,裝置靠氣缸彈簧力維持閉鎖,,防止風(fēng)門被負(fù)壓吸開導(dǎo)致瓦斯逆流。

2. 限位與反饋系統(tǒng)

  • 位置檢測:通過行程開關(guān),、磁性開關(guān)等傳感器監(jiān)測風(fēng)門開閉狀態(tài),,確保閉鎖到位。

    • 當(dāng)風(fēng)門未 關(guān)閉時,,傳感器觸發(fā)報警,,同時禁止另一扇風(fēng)門解鎖,。

  • 氣路反饋:若氣缸動作異常(如卡滯),氣路壓力變化會被壓力開關(guān)檢測,,切斷控制信號并啟動保護(hù)程序,。

3. 防爆與防護(hù)設(shè)計(jì)

  • 井下專用場景:在煤礦等易燃易爆環(huán)境中,裝置采用防爆型氣動元件(如防爆換向閥),,氣路接頭做防脫處理,,避免摩擦火花。

  • 環(huán)境適應(yīng)性:氣缸表面經(jīng)防腐處理(如鍍鋅,、噴塑),,密封圈選用耐油、耐候材料,,適應(yīng)潮濕,、粉塵環(huán)境。

五,、核心部件協(xié)同工作原理

部件功能工作關(guān)聯(lián)
氣缸將氣壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,,驅(qū)動閉鎖桿伸出 / 縮回與換向閥聯(lián)動,受氣路壓力控制
換向閥控制氣缸進(jìn)氣方向,,切換閉鎖 / 解鎖狀態(tài)接收傳感器信號或手動按鈕指令
機(jī)械鎖鉤直接卡住風(fēng)門門框,實(shí)現(xiàn)物理閉鎖由氣缸活塞桿推動,,與風(fēng)門限位槽配合
互鎖連桿連接兩組風(fēng)門的閉鎖裝置,,實(shí)現(xiàn)互鎖邏輯當(dāng)一扇風(fēng)門開啟時,通過連桿頂死另一扇
壓力開關(guān)監(jiān)測氣源壓力,,失壓時觸發(fā)保護(hù)機(jī)制與報警器聯(lián)動,,氣壓低于 0.3MPa 時報警

六、不同場景下的原理差異

1. 手動控制 vs 自動控制

  • 手動裝置:通過人工扳動換向閥手柄驅(qū)動氣缸,,適用于行人少的巷道,,原理簡單但需人工操作。

  • 自動裝置:集成紅外傳感器,、光控開關(guān)等,,檢測到人員 / 車輛時自動觸發(fā)解鎖,原理復(fù)雜但安全性高,。

2. 純氣動 vs 氣電聯(lián)動

  • 純氣動裝置:僅靠氣路邏輯實(shí)現(xiàn)互鎖(如用梭閥,、順序閥),無需電源,,適合無電場景,,但互鎖功能較單一。

  • 氣電聯(lián)動裝置:通過 PLC 或繼電器控制電磁換向閥,,可實(shí)現(xiàn)延時閉鎖,、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能,,原理更靈活,但需防爆電控箱,。

 

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