CN101012754A - 自动开关气动连锁防撞风门及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动开关气动连锁防撞风门。它解决了目前风门不能实现可靠闭锁，给煤矿生产造成安全隐患的问题，具有结构简单，使用方便，能实现安全可靠闭锁等优点，其结构为：它包括一对风门，轨道穿过其间，所述各风门的两侧设有启动装置，在各风门上还设有风门控制器和风门闭锁开关，同时各风门两侧的轨道上分别设有阻车器，启动装置、风门控制器、风门闭锁开关和阻车器还与中央控制器连接，中央控制器对风门进行互锁控制。

Description

自动开关气动连锁防撞风门及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿通风系统中所用的风门，尤其涉及一种自动开关气动连锁防撞风门及其控制方法。

背景技术

风门是既要切断风流又要行人通车的通风构筑物。在煤矿通风系统中起到至关重要的作用。风门要求设两道以上，在有机车运输处，两道风门间距离要大于一列车的长度，以防止两道风门同时打开造成风流短路，影响通风系统的稳定。风门管理的好坏对于煤矿通风系统风流的调节，井下各用风地点风量的供给，实现通风系统的平衡稳定，保证工作人员能安全的完成各项任务具有重大的实际意义。现在的风门管理中就存在着以下几个方面的问题，不同程度地威胁着通风系统的稳定性：

1、由于井下现场客观条件的限制，在实际的操作中，两道风门极易同时被打开，虽然现场也有风门闭锁装置，但随着风门附近条件的变化不能形成可靠的闭锁系统，形同虚设。

2、在通车风门的管理中，车辆在未打开风门时撞向风门造成风门损坏的现象普遍存在，这既不利于安全又不利于保持矿井通风设施的完好，从而不能有效的阻断风流，增加了局部漏风率。

3、风门开关要人为操作，在一些负压比较大的地点，既费力又不安全，极易造成人员的伤害。

4、在现场的实际操作中，由于风门损坏造成的安全事故屡见不鲜，而且由于风门损坏而增加的维修量在通风设施的维修管理中约占80％左右。在风门撞坏维修期间，通风系统的稳定无法保证，极易造成重大事故，直接对矿井的安全生产造成威胁，影响矿井的正常生产。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前风门不能实现可靠闭锁，给煤矿生产造成安全隐患的问题，提供一种具有结构简单，使用方便，能实现安全可靠闭锁的自动开关气动连锁防撞风门。

本发明的另一目的是提供自动开关气动连锁防撞风门的控制方法，以达到最佳的使用效果。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自动开关气动连锁防撞风门，它包括一对风门，轨道穿过其间，所述各风门的两侧设有启动装置，在各风门上还设有风门控制器和风门闭锁开关，同时各风门两侧的轨道上分别设有阻车器，启动装置、风门控制器、风门闭锁开关和阻车器还与中央控制器连接，中央控制器对风门进行互锁控制。

所述启动装置包括远红外探头、手动按钮、遥控装置中的至少一个，其中远红外探头在每道风门的两边距风门2m处各放置一个，远红外探头开口角度为60°，每道风门的两边的远红外探头辐射区域相互叠加。

所述风门控制器为安装在各道风门上的气缸装置，其工作气压大于或等于0.2Mpa，气缸伸缩长度800-1000mm，气缸与风门夹角30-60°。

所述气缸装置为直开式，即气缸一端固定，气缸杆则与风门连接；或为滑槽式，即气缸固定，气缸杆一端与一拉杆连接，拉杆另一端与风门固联；或为拐臂式，即气缸一端固定，气缸杆则与两拉杆连接，其中一拉杆的另一端与风门连接，另一拉杆与墙壁固联；或为组合式，即由两个气缸组成，其中一个气缸固定，其气缸杆与另一气缸连接，该气缸的气缸杆则与风门连接；各气缸的回气管道上设有卸压截止装置，当气缸的气压值大于0.0537Mpa时，自动截断供气源。

所述风门闭锁开关安装在风门的门框处，它由闭锁插销和与之连接的气缸组成。

所述阻车器设置在距离风门两侧各2.5m处，它包括位于轨道下部的气缸，气缸两端分别与一个挡车块连接，各对阻车器间相互闭锁连接。

所述中央控制器为单片机电路，它采用手动按钮控制、遥控装置控制和远红外探头控制三种控制方式中的至少一种，对各设备进行控制。

一种自动开关气动连锁防撞风门控制方法，它的步骤为，

a、在正常情况下各风门关闭，阻车器处于阻止车辆通行状态，风门闭锁开关打开，风门控制器处于待命状态；

b、当有人或车辆要通过风门时，触发启动装置，该装置向中央控制器发出打开风门信息，中央控制器随即向该风门控制器发出动作指令，打开风门，同时该风门的阻车器打开，允许车辆通过；

c、第一道风门被打开的信息传输到中央控制器后，中央控制器发送指令到第二道风门，该风门的闭锁开关动作，闭锁此风门，同时此风门的阻车器不动作，阻止车辆靠近该风门，该风门的风门控制器则处于关闭状态，实现两风门的互锁控制，同时对二道风门的二级保护；

d、探测器在检测到车辆和人员通过第一道风门后，发送信息到中央控制器，中央控制器发出指令，使两道风门的各控制装置逆序工作，回到原始状态；

e、当车辆和人员通过启动装置打开第二道风门时，该风门的重复第一道风门的动作顺序，在远红外探头检测到车辆和人员通过后，该风门关闭，各装置恢复原始状态。

本发明在每道风门后面安装特制的风门开关气缸各一套、在每道风门的门框上安装闭锁装置各一套、在每道风门的两边距离风门2米处的轨道上安装轨道阻车器各两套、在每道风门的两边距离风门2米处的巷道的墙壁上安装风门开关按钮两个，在两道风门中间安装中央控制器，在每道风门的门框和门扇之间安装自动风门控制装置各两个。人员通过风门时，只需按住风门开关按扭，让风门自动开关装置、风门闭锁装置、阻车器顺序动作，自动完成风门开关、闭锁、阻车的全过程。原始状态为两道风门关闭，自动开关装置处于待激发状态，轨道阻车器未动作，挡在轨道上，防止在风门未被打开时车辆撞向风门。

本发明的特点为：安装气压开关风门装置，利用四种不同的开关方式在矿井风压不同的地点自动打开风门，实现了风门开关的自动化。启动自动风门装置多样化，采用红外线传感器，遥控装置，手动按钮三种方式。完善风门闭锁装置，实现了两道风门的可靠闭锁。当第一道风门打开时，第二道风门自动闭锁，只有在第一道风门完全关闭时，第二道风门闭锁解除，方可打开第二道风门。当第二道风门打开时，第一道风门自动闭锁。安装了风门防撞保护装置，在每一道风门的两边设置有阻车装置，只有在此道风门完全打开时，阻车装置动作，解除阻车状态，机车方可顺利通过。起到保护通防设施的作用。开发研制出了风门二级保护、故障保护装置。在系统无气源或自动风门系统出现故障时可人工打开风门。开发研制出了安全保护装置。在人员误操作或操作不到位时，可以人工操作风门，此风门系统具有安全性、稳定性和高可靠性。开关风门均由气缸控制，关门速度可以控制在有效的范围之内。防止在风压大的地方，关门时风门直接撞向门框造成风门损坏的现象。

本发明的有益效果是：

1、气压控制连锁风门采用均压控制方式，汽缸行程100cm，最小启动压力为0.2MPa，不会对人员开关风门造成影响，可靠性高。

2、中间连接装置的传输采用胶管传输，风门处的地质条件的变化对气压控制连锁风门系统无有影响，克服了巷道变形对连锁风门系统的冲击，适应性强。

3、风门闭锁装置采用气推弹簧装置，在气压控制连锁风门有气压时，气压推动弹簧动作，闭锁风门。在气压控制连锁风门无气压时，弹簧复原，气压控制连锁装置恢复到原始状态。

4、气压控制自动开关风门装置采用矿井压风机气源，取材简单，易于操作。

5、开关风门采用自动装置，减少了人员开关风门的劳动强度，增加了安全系数，经过风门人员需要做的只是按住风门开关按钮，让风门自动装置顺序的动作，完成风门开关的全过程。

6、气压控制连锁风门具有可靠性高，适应性强的特点，可使用于井下任何的环境条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的纵向剖视图；

图3为组合式风门控制器结构示意图；

图4为直开式风门控制器结构示意图；

图5为滑槽式风门控制器结构示意图；

图6为拐臂式风门控制器结构示意图；

图7为阻车器结构示意图。

其中，1、气压管线，2、远红外探头，3、风门，4、电源，5、中央控制器，6、手动按钮，7、风门控制器，8、风门闭锁开关，9、轨道，10、阻车器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1、图2中，它包括一对风门3，轨道9穿过其间，各风门3的两侧设有探测器2，在各风门3上还设有风门控制器7和风门闭锁开关8，同时各风门3两侧的轨道9上分别设有阻车器10，车辆探测器2、风门控制器7、风门闭锁开关8和阻车器10与中央控制器5连接，中央控制器5与设置在各风门3两侧的启动装置连接，对风门3进行互锁控制。

风门控制器7为安装在各道风门3上的气缸装置，它们与气压管线1连接，其工作气压大于或等于0.2Mpa，气缸伸缩长度800-1000mm，气缸与风门夹角30-60°。其开启风门3的方式有四种：

1、直开式，如图4所示，即气缸一端固定，气缸杆则与风门3连接；

2、滑槽式，如图5所示，即气缸固定，气缸杆一端与一拉杆连接，拉杆另一端与风门3固联；

3、拐臂式，如图6所示，即气缸一端固定，气缸杆则与两拉杆连接，其中一拉杆的另一端与风门3连接，另一拉杆与墙壁固联；

4、组合式，即由两个气缸组成，其中一个气缸固定，其气缸杆与另一气缸连接，该气缸的气缸杆则与风门3连接。

各气缸的回气管道上设有卸压截止装置，当气缸的气压值大于0.0537Mpa时，自动截断供气源。

启动装置包括远红外探头2、手动按钮6、遥控装置中的至少一个，其中远红外探头6在每道风门的两边距风门2m处各放置一个，远红外探头开口角度为60°，每道风门的两边的红外线感应传感器辐射区域相互叠加。

风门闭锁开关8安装在风门的门框处，如图2所示，它由闭锁插销和与之连接的气缸组成。

阻车器10如图7所示，设置在距离风门两侧各2.5m处，它包括位于轨道9下部的气缸，气缸两端分别与一个挡车块连接。阻车器每组风门共有4套，在每道风门的正反两边各有一道。每套阻车器10的结构相同，打开和关闭的程序相同。阻车器10的高度为高出轨面200MM。在轨道9上呈对称排列，当阻车器10打开时与轨道平行，当阻车器10关闭时与轨道9呈垂直排列。当风门3全部打开时阻车器10打开，车辆可顺利的通过风门3。在车辆全部通过风门3后，阻车器10关闭，呈关闭保护风门3状态。

中央控制器5为单片机电路，它采用人工按钮控制、遥控装置控制和远红外线感应控制三种控制方式中的至少一种，对设备进行控制。

启动装置包括设置在巷道壁上的手动6按钮或遥控装置以及探测器2。

自动开关气动连锁防撞风门控制方法，它的步骤为，

a、在正常情况下各风门关闭，阻车器处于阻止车辆通行状态，风门闭锁开关打开，风门控制器处于待命状态；

b、当有人或车辆要通过风门时，触发启动装置，该装置向中央控制器发出打开风门信息，中央控制器随即向该风门控制器发出动作指令，打开风门，同时该风门的阻车器打开，允许车辆通过；

c、第一道风门被打开的信息传输到中央控制器后，中央控制器发送指令到第二道风门，该风门的闭锁开关动作，闭锁此风门，同时此风门的阻车器不动作，阻止车辆靠近该风门，该风门的风门控制器则处于关闭状态，实现两风门的互锁控制，同时对二道风门的二级保护；

d、探测器在检测到车辆和人员通过第一道风门后，发送信息到中央控制器，中央控制器发出指令，使两道风门的各控制装置逆序工作，回到原始状态；

e、当车辆和人员通过启动装置打开第二道风门时，该风门的重复第一道风门的动作顺序，在探测器检测到车辆和人员通过后，该风门关闭，各装置恢复原始状态。

其中步骤c中二级保护是由于矿井风门均在两道以上，在每一道风门上均安装有自动开关风门装置。当第一道风门被打开时，由于此系统设有风门闭锁装置，第二道风门被闭锁，有一个气动机械装置锁固第二道风门，保证第二道风门不能被打开。但是由于第二道风门安装有自动开关风门装置，当人为的因素误操作第二道风门时，由于第二道风门被闭锁，会造成风门的人为破坏。因此在第一道风门被打开时，第二道风门的自动开关风门装置处于受控状态，暂时无气源启动第二道风门。即第二道风门处于受保护的状态。只有当第一道风门完全闭合后，第二道风门的气源才能接通。这时第二道风门才能被启动，完成一系列的开关门动作。同时，风门的动作为开门和关门，开关门要借助气缸的作用力，在开风门的时候我们需要很大的力量，作为我们选用气缸的依据。但是在关门时我们要控制关门的力量和速度，特别为由于特殊的原因人员通过风门慢或在此处停留时，风门关门时气缸的作用力有可能作用在人员或车辆的上面，因此要减小此作用力。为此，在气缸的回气管道加一卸压截止装置，当气缸的气压值大于0.0537Mpa时，自动截断供气源。使气缸的气压值始终保持在0.0537Mpa以下。使气缸产生的关门推力不会对车辆及人员造成伤害。安全可靠性高。

本发明还具有故障保护功能，在正常状态下，系统按照各自的运行轨道运行，但是在系统无气源等特殊情况下，系统如何运行，是否对风门的人工开关造成影响。直接作用于风门的气缸有两个，即开关风门气缸，风门闭锁气缸。在开关风门气缸的进气口和回气口联合设置气源微动开关，在有气源时，开关动作，接通气源，系统运行。无气源时，开关复位，开关风门气缸的进气口和回气口与外界相通。人员可以自由操作风门。风门闭锁气缸为常闭气缸，系统无气源时，自动复位。

风门保护作用，即在矿井风压大的地方在未安装此系统之前，由于风压的作用，关门速度很快，极易造成人员的挤伤等安全事故，风门由于惯性，关门时门扇以很快的速度撞在门框上，会造成风门的损坏。安装此系统之后，由于开关风门由气缸控制，关门速度可以控制在有效的范围之内。起到双重保护作用。

Claims (8)

1、一种自动开关气动连锁防撞风门，它包括一对风门(3)，轨道(9)穿过其间，其特征是：所述各风门(3)的两侧设有启动装置，在各风门(3)上还设有风门控制器(7)和风门闭锁开关(8)，同时各风门(3)两侧的轨道(9)上分别设有阻车器(10)，启动装置、风门控制器(7)、风门闭锁开关(8)和阻车器(10)还与中央控制器(5)连接，中央控制器(5)对风门(3)进行互锁控制。

2、根据权利要求1所述的自动开关气动连锁防撞风门，其特征是：所述启动装置包括远红外探头(2)、手动按钮(6)、遥控装置中的至少一个，其中远红外探头(2)在每道风门(3)的两边距风门(3)2m处各放置一个，远红外探头(2)开口角度为60°，每道风门(3)的两边的远红外探头(2)辐射区域相互叠加。

3、根据权利要求1所述的自动开关气动连锁防撞风门，其特征是：所述风门控制器(7)为安装在各道风门(3)上的气缸装置，其工作气压大于或等于0.2Mpa，气缸伸缩长度800-1000mm，气缸与风门夹角30-60°。

4、根据权利要求3所述的自动开关气动连锁防撞风门，其特征是：所述气缸装置为直开式，即气缸一端固定，气缸杆则与风门(3)连接；或为滑槽式，即气缸固定，气缸杆一端与一拉杆连接，拉杆另一端与风门(3)固联；或为拐臂式，即气缸一端固定，气缸杆则与两拉杆连接，其中一拉杆的另一端与风门(3)连接，另一拉杆与墙壁固联；或为组合式，即由两个气缸组成，其中一个气缸固定，其气缸杆与另一气缸连接，该气缸的气缸杆则与风门(3)连接；各气缸的回气管道上设有卸压截止装置，当气缸的气压值大于0.0537Mpa时，自动截断供气源。

5、根据权利要求1所述的自动开关气动连锁防撞风门，其特征是：所述风门闭锁开关(8)安装在风门(3)的门框处，它由闭锁插销和与之连接的气缸组成。

6、根据权利要求1所述的自动开关气动连锁防撞风门，其特征是：所述阻车器(10)设置在距离风门(3)两侧各2.5m处，它包括位于轨道(9)下部的气缸，气缸两端分别与一个挡车块连接，各对阻车器(10)间相互闭锁连接。

7、根据权利要求1所述的自动开关气动连锁防撞风门，其特征是：所述中央控制器(5)为单片机电路，它采用手动按钮(6)控制、遥控装置控制和远红外探头(2)控制三种控制方式中的至少一种，对各设备进行控制。

8、一种权利要求1所述的自动开关气动连锁防撞风门控制方法，其特征是：它的步骤为，

a、在正常情况下各风门(3)关闭，阻车器(10)处于阻止车辆通行状态，风门闭锁开关(8)打开，风门控制器(7)处于待命状态；

b、当有人或车辆要通过风门(3)时，触发启动装置，该装置向中央控制器(5)发出打开风门(3)信息，中央控制器(5)随即向该风门控制器(7)发出动作指令，打开风门(3)，同时该风门(3)的阻车器(10)打开，允许车辆通过；

c、第一道风门(3)被打开的信息传输到中央控制器(5)后，中央控制器(5)发送指令到第二道风门(3)，该风门(3)的闭锁开关动作，闭锁此风门，同时此风门的阻车器(10)不动作，阻止车辆靠近该风门，该风门的风门控制器(7)则处于关闭状态，实现两风门的互锁控制，同时对二道风门的二级保护；

d、探测器在检测到车辆和人员通过第一道风门后，发送信息到中央控制器(5)，中央控制器(5)发出指令，使两道风门的各控制装置逆序工作，回到原始状态；

e、当车辆和人员通过启动装置打开第二道风门时，该风门的重复第一道风门的动作顺序，在远红外探头(2)检测到车辆和人员通过后，该风门关闭，各装置恢复原始状态。

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