CN220621935U - 煤矿风窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿风窗，包括：窗框，窗框内部形成有风道；扇叶，扇叶至少具有第一状态、第二状态和第三状态。在本方案中，通过活动连接在窗框上的扇叶实现风道的开启与关闭；通过第一驱动组件和第二驱动组件为扇叶的活动提供动力，进而通过改变扇叶姿态达到开启或关闭风道的目的；通过第一驱动组件和第二驱动组件中的至少一者驱动部分扇叶保持第三状态，配合第一驱动组件和第二驱动组件中的另一者控制扇叶保持第一状态或第二状态，实现对风道的可通风窗口面积的精细化控制；由于用于驱动扇叶保持第三状态的设施成本高于仅需驱动扇叶在第一状态和第二状态之间转换的设施的成本，因此，本设计还降低了建设成本。

Description

煤矿风窗

技术领域

本实用新型涉及矿井安全的技术领域，特别涉及一种煤矿风窗。

背景技术

矿井通风已经是安全生产的要素之一，但在实际生产中，矿井内部根据生产条件的不同对于气体流速也有不同的要求。于矿井通风用设备而言，其使用寿命受工况影响低于常规工况下的其他设备，因此需要一种既能够兼顾经济性，又能够精准控制矿井内通风用气体流速的设施。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种煤矿风窗，可以通过第一驱动组件和第二驱动组件控制扇叶的开启程度，达到精准调控气体流速的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种煤矿风窗，包括：

窗框，所述窗框内部中空并贯通，形成供气流通过的风道；

扇叶，至少有两个，所述扇叶与所述窗框活动连接，所述扇叶至少具有第一状态和第二状态；所述扇叶处于所述第一状态时，所述风道被所述扇叶遮挡封闭；所述扇叶处于所述第二状态时，所述风道开启至最大程度；

第一驱动组件，与所述窗框固定，并用于驱动至少一所述扇叶自所述第一状态转换为所述第二状态；

第二驱动组件，与所述窗框固定，并用于驱动其他所述扇叶自所述第一状态转换为所述第二状态；

所述第一驱动组件或所述第二驱动组件用于驱动至少一所述扇叶停留于第三状态，所述第三状态区别于所述第一状态和所述第二状态，所述第三状态对应于所述扇叶自所述第一状态向所述第二状态转换过程中的任一姿态。

优选地，所述第一驱动组件包括气动马达，所述气动马达与所述扇叶固定连接，并用于驱动所述扇叶自所述第一状态转换为所述第二状态。

优选地，所述第二驱动组件包括与所述扇叶固定连接的连杆以及用于驱动所述连杆转动的气缸，所述气缸与所述连杆活动连接。

优选地，所述连杆自其连接扇叶的一端向其连接气缸的另一端缩径设置。

优选地，所述第一驱动组件包括行程编码器，所述行程编码器与所述气动马达同轴设置，所述行程编码器用于记录所述扇叶的转动角度信息。

优选地，所述行程编码器与气动马达分设于所述扇叶的转轴的两端。

优选地，所述扇叶转动连接于所述窗框内部，不同所述扇叶的转动轴线互相平行。

优选地，所述扇叶的边缘处形成较其他位置更薄的避让区，任一所述扇叶上的避让区均与其相邻的另一所述扇叶上的避让区适配，所述扇叶处于第一状态时，相邻所述扇叶上的避让区互相贴靠。

优选地，所述窗框具有容置空间，所述第一驱动组件以及所述第二驱动组件均内置于所述容置空间内部。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的煤矿风窗，通过活动连接在窗框上的扇叶实现风道的开启与关闭；通过第一驱动组件和第二驱动组件为扇叶的活动提供动力，进而通过改变扇叶姿态达到开启或关闭风道的目的；通过第一驱动组件和第二驱动组件中的至少一者驱动部分扇叶保持第三状态，配合第一驱动组件和第二驱动组件中的另一者控制扇叶保持第一状态或第二状态，实现对风道的可通风窗口面积的精细化控制；由于用于驱动扇叶保持第三状态的设施成本高于仅需驱动扇叶在第一状态和第二状态之间转换的设施的成本，因此，本设计还降低了建设成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的扇叶处于第二状态时的煤矿风窗的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的扇叶处于第一状态时的煤矿风窗的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的为表示行程编码器位置的煤矿风窗的示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的扇叶的结构示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的煤矿风窗的调节方法的逻辑控制图。

附图标记：

1、窗框；11、边框；12、风道；13、容置空间；2、扇叶；21、避让区；22、转轴；3、第一驱动组件；31、气动马达；4、第二驱动组件；41、气缸；42、连杆；5、行程编码器。

具体实施方式

本实用新型公开了一种煤矿风窗，可以通过第一驱动组件和第二驱动组件控制扇叶的开启程度，达到精准调控气体流速的目的。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本公开示例性的实施例中提供一种煤矿风窗，如图1所示，图1是根据一示例性实施例示出的扇叶处于第二状态时的煤矿风窗的结构示意图；图2是根据一示例性实施例示出的扇叶处于第一状态时的煤矿风窗的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的为表示行程编码器位置的煤矿风窗的示意图；图4是根据一示例性实施例示出的扇叶的结构示意图；图5是根据一示例性实施例示出的煤矿风窗的调节方法的逻辑控制图。下面结合图1至图5进行介绍。

下文中记载的一些具体实施方式目的在于便于本领域技术人员理解本实施例，本实施例并不以下文中记载的一些具体实施方式为限。

参照图1，本公开一示例性实施例提供的一种煤矿风窗，煤矿风窗包括：

窗框1、扇叶2、第一驱动组件3和第二驱动组件4。窗框1内部中空并贯通，形成供气流通过的风道12。扇叶2至少有两个，扇叶2与窗框1活动连接，扇叶2至少具有第一状态和第二状态。扇叶2处于第一状态时，风道12被扇叶2遮挡封闭；扇叶2处于第二状态时，风道12开启至最大程度。第一驱动组件3与窗框1固定，并用于驱动至少一扇叶2自第一状态转换为第二状态。第二驱动组件4与窗框1固定，并用于驱动其他扇叶2自第一状态转换为第二状态。第一驱动组件3或第二驱动组件4用于驱动至少一扇叶2停留于第三状态，第三状态区别于第一状态和第二状态，第三状态对应于扇叶2自第一状态向第二状态转换过程中的任一姿态。

示例性的，参照图1和图2，窗框1具有四个首尾相连的边框11并呈方正的框体状，风道12形成于四个框体围成的区域。扇叶2有三个且均活动连接于四个边框11围成的空间内。第一驱动组件3和第二驱动组件4固定于同一边框11上，第一驱动组件3的动力输出端与一扇叶2固定，第二驱动组件4有两个，每一第二驱动组件4均与一扇叶2对应，且第二驱动组件4的动力输出端与其对应的扇叶2固定。当三个扇叶2均处于第一状态时，三个扇叶2共同地将风道12在风道12的长度方向遮挡，由于扇叶2位于边框11环绕区域的内部，因此边框11能够将扇叶2侧边的空间封闭，风道12被扇叶2封闭。当扇叶2处于第二状态时，扇叶2转换至对风道12遮挡最小的姿态，风道12被开启至最大程度，沿风道12长度方向流动的气流在经过风道12时具有最大面积的流动窗口。第一驱动组件3和第二驱动组件4均能够驱动扇叶2自第一状态转换至第二状态，其中，第一驱动组件3还能够驱动扇叶2自第一状态转换至第三状态，扇叶2处于第三状态时，扇叶2对风道12的遮挡程度处于最大值和最小值之间，例如单一扇叶2对风道12的最大遮挡程度为M，单一扇叶2对风道12的最小遮挡程度为m，第三状态时扇叶2对风道12的遮挡程度为q，M＞q＞m。

本实施例中，三个扇叶2共同作用于风道12并实现风道12的关闭。用于驱动扇叶2达到第三状态的第一驱动组件3其功能较第二驱动组件4更为复杂，因此成本通常较高，故选择仅配置一个第一驱动组件3用于控制扇叶2保持第三状态，其他扇叶2则通过成本较低的第二驱动组件4实现在第一状态和第二状态之间的转换。如此，当预期通风面积占风道12的通风窗口面积的50％时，可以选择通过一第二驱动组件4驱动一扇叶2自第一状态转换至第二状态，此时实际通风面积占风道12的通风窗口面积33％，之后通过第一驱动组件3驱动一扇叶2自第一状态转换至实际通风面积占风道12的通风窗口面积17％的第三状态，即可达到实际通风面积与预期通风面积一致的目的。同理，当预期通风面积小于33％时，第二驱动组件4驱动扇叶2保持第一状态不变，仅通过第一驱动组件3控制扇叶2自第一状态转换至第三状态即可。

本实施例中的第三状态对扇叶2的开启程度不做具体限定，第三状态可以是扇叶2自第一状态向第二状态转换过程中的任一姿态，及根据实际所需的扇叶2姿态不同，第三状态还包括了第四状态、第五状态、第六状态等。

本公开一示例性实施例中，参照图1和图2，第一驱动组件3包括气动马达31，气动马达31与扇叶2固定连接，并用于驱动扇叶2自第一状态转换为第二状态。

示例性的，参照图1和图2，扇叶2转动连接于窗框1内部，不同扇叶2的转动轴线互相平行。

气动马达31固定连接于窗框1上，气动马达31的动力输出端贯穿一边框11伸入风道12区域内并与扇叶2固定连接，扇叶2随气动马达31的运转进而自第一状态向第二状态转换，扇叶2处于第一状态时，扇叶2以最大的表面积的侧壁正对于风道12内部的气体流动方向，扇叶2处于第二状态时，扇叶2以最小的表面积的侧壁正对风道12内部的气体流动方向。

本实施例中，气动马达31相对于常规电机而言，对于运行环境要求更低，适用于煤矿等容易产生污染物的环境，且气动马达31运行所需的压缩气体可以就地取材，相对于液压马达而言，具有更小的体积和更少的配套设施，减少了对巷道空间的占用。

本公开一示例性实施例中，参照图1和图2，第二驱动组件4包括与扇叶2固定连接的连杆42以及用于驱动连杆42转动的气缸41，气缸41与连杆42活动连接。

示例性的，额外参照图4，扇叶2具有转轴22，转轴22的端部伸出扇叶2的端部外。与第二驱动组件4连接的扇叶2的转轴22一端贯穿边框11并延伸至第二驱动组件4处，连杆42的一端与扇叶2伸出边框11的这一端固定连接，连杆42的另一端与气缸41的活塞杆的动力输出端铰接，气缸41的缸体与窗框1铰接，气缸41的缸体的铰接端位于气缸41的缸体背离活塞杆的一端，且气缸41的缸体的转动轴线与连杆42的转动轴线平行。

本实施例中，气缸41的活塞杆伸出时，由于气缸41的两端分别铰接连杆42和边框11，因此气缸41在自身整体发生偏转的同时，气缸41的活塞杆还会带动与其铰接的连杆42转动，同步地，扇叶2随连杆42一同发生转动。由于气缸41的活塞杆的行程难以精准控制，因此为了配合第一驱动组件3对扇叶2开启程度的精准控制，连接第二驱动组件4的扇叶2仅被配置为在封闭风道12的第一状态和完全开启的第二状态之间转换。

本公开一示例性实施例中，参照图1和图2，连杆42自其连接扇叶2的一端向其连接气缸41的另一端缩径设置。

示例性的，参照图1和图2，连杆42铰接气缸41的活塞杆一端的外径小于连杆42固定扇叶2一端的外径，连杆42呈横置的锥柱体状。

本实施例中，由于连杆42与气缸41的活塞杆端部铰接，因此在气缸41的活塞杆做功时，连杆42与气缸41的活塞杆之间的夹角会产生变化。将连杆42铰接气缸41活塞杆的一段的外径设置的更小，能够减小气缸41的活塞杆在伸缩过程中连杆42与气缸41的活塞杆之间产生干涉的可能，提高运行稳定性。

在其他实施例中，还可以在气缸41的活塞杆的动力输出端开设避让槽，同理，在连杆42上设置避让槽，或将连杆42与活塞杆上下交错设置亦能够减小连杆42与气缸41的活塞杆之间干涉卡住的可能。

本公开一示例性实施例中，参照图2和图3，第一驱动组件3包括行程编码器5，行程编码器5与气动马达31同轴设置，行程编码器5用于记录扇叶2的转动角度信息。

示例性的，参照图2和图3，与气动马达31同轴设置的行程编码器5能够更加准确的获知并记录气动马达31的输出轴的角度信号，进而更为精准的获知并记录扇叶2的姿态，通过角度的收集和反馈实现扇叶2姿态的精准控制。

本公开一示例性实施例中，参照图2和图3，行程编码器5与气动马达31分设于扇叶2的转轴22的两端。

示例性的，参照图2和图3，行程编码器5固定于扇叶2背离气动马达31的一端，且行程编码器5与扇叶2的转轴22端部连接。气动马达31的输出轴与扇叶2同轴固定连接，例如通过联轴器将气动马达31的输出轴与扇叶2的转轴22固定。

本实施例中，当行程编码器5固定于扇叶2连接有气动马达31的一端时，扇叶2这一端的布局更为拥挤，行程编码器5与气动马达31的散热需求不能得到保证。且随着扇叶2的不断转动，扇叶2与气动马达31之间的连接可能产生松动，即气动马达31的输出轴的角度信号与扇叶2的实际姿态不符，因此将行程编码器5直接连接于扇叶2背离气动马达31的一端的转轴22，既能够满足散热空间和安装空间的需求，又能够直接获取扇叶2的角度信息，减小受配合间隙影响造成的角度信息误差，以达到精准获知并可进一步精准调控扇叶2角度的目的。

本公开一示例性实施例中，参照图2和图4，扇叶2的边缘处形成较扇叶2上其他位置更薄的避让区21，任一扇叶2上的避让区21均与其相邻的另一扇叶2上的避让区21适配，扇叶2处于第一状态时，相邻扇叶2上的避让区21互相贴靠。

示例性的，参照图2和图4，扇叶2的转轴22竖直设置，避让区21位于扇叶2上转轴22的两侧，扇叶2的厚度自其中心位置向扇叶2的边缘逐渐降低，扇叶2的横截面呈棱形。三个扇叶2均处于第一状态时，三个扇叶2的边缘沿其三者的分布方向依次搭设，相邻两扇叶2上的避让区21贴合。

本实施例中，避让区21的设置能够降低扇叶2的边缘厚度，进而减小扇叶2在转动过程中与相邻扇叶2之间产生干涉的可能，使扇叶2能够顺畅稳定的转动。同时，所有扇叶2自第一状态转换至第二状态时的转动方向一致。当仅需要开启一个或两个扇叶2时，沿扇叶2分布方向依次搭设的扇叶2能够顺畅开启，降低了某一扇叶2被另一扇叶2搭设时转动受阻无法开启的可能，提高了运行稳定性。

本公开一示例性实施例中，参照图1和图2，窗框1具有容置空间13，第一驱动组件3以及第二驱动组件4均内置于容置空间13内部。

示例性的，参照图1和图2，容置空间13开设于窗框1顶部的边框11顶面，气缸41、连杆42以及气动马达31均固定于内置空间内部，部分扇叶2的转轴22贯穿边框11延伸至内置空间内，并与连杆42固定连接。

本实施例中，容置空间13为第一驱动组件3和第二驱动组件4提供了安装空间和安装基础，并能够减小外界环境中的粉尘污染第一驱动组件3和第二驱动组件4的可能。同时，容置空间13的顶端开口，便于对第一驱动组件3和第二驱动组件4的养护维修。

本公开实施例还提供一种煤矿风窗的调节方法，参照图5，预期通风面积为a，第一驱动组件和第二驱动组件中任一所能够开启的最大通风面积为b。煤矿风窗的调节方法包括：

若a等于扇叶全部开启状态下的通风面积，则通过第一驱动组件和第二驱动组件驱动扇叶自第一状态开启至第二状态。

若a＞b，则通过第一驱动组件和第二驱动组件中的一者控制部分扇叶开启至第二状态，并通过第一驱动组件和第二驱动组件中的另一者控制其他至少一扇叶开启至第三状态，以使实际通风面积与计划通风面积a相等。

若a＜b，则通过第一驱动组件和第二驱动组件中的一者控制部分扇叶开启至第三状态，以使实际通风面积与计划通风面积a相等。

若a＝b，则通过第一驱动组件或第二驱动组件驱动一扇叶自第一状态开启至第二状态。

若a＝0，则通过第一控制组件和第二控制组件驱动扇叶保持第一状。

示例性的，参照图5，当预期通风面积为33％时，可以通过气动马达31控制一扇叶2转动至第二状态，此时这一扇叶2完全开启，由于窗框1内设置了三个扇叶2，因此单一扇叶2开启至第二状态时，实际通风面积即占风道12的通风窗口面积的33％，此时实际通风面积与预期通风面积一致。同理，也可以通过气缸41的活塞杆伸出驱动另一扇叶2转动，是该扇叶2转动至第二状态，亦能够达到相同目的。

当预期通风面积为60％时，可以通过一气缸41的活塞杆伸出，进而通过连杆42带动一扇叶2转动至第二状态，使实际通风面积达到33％，并通过气动马达31控制另一扇叶2转动一定角度后保持在第三状态，使对应扇叶2开启至实际通风面积为27％的程度，通过两个扇叶2的开启达到实际通风面积与预期通风面积一致的目的。

当需要最大程度的通风时，可以通过三个扇叶2全部转换至第二状态的方式实现。

本实施例中，既可以通过人工调控的方式控制气缸41和气动马达31的工作，也可以通过设置控制器的方式实现气缸41和气动马达31的自动控制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种煤矿风窗，其特征在于，包括:

窗框(1)，所述窗框(1)内部中空并贯通，形成供气流通过的风道(12)；

扇叶(2)，至少有两个，所述扇叶(2)与所述窗框(1)活动连接，所述扇叶(2)至少具有第一状态和第二状态；所述扇叶(2)处于所述第一状态时，所述风道(12)被所述扇叶(2)遮挡封闭；所述扇叶(2)处于所述第二状态时，所述风道(12)开启至最大程度；

第一驱动组件(3)，与所述窗框(1)固定，并用于驱动至少一所述扇叶(2)自所述第一状态转换为所述第二状态；

第二驱动组件(4)，与所述窗框(1)固定，并用于驱动其他所述扇叶(2)自所述第一状态转换为所述第二状态；

所述第一驱动组件(3)或所述第二驱动组件(4)用于驱动至少一所述扇叶(2)停留于第三状态，所述第三状态区别于所述第一状态和所述第二状态，所述第三状态对应于所述扇叶(2)自所述第一状态向所述第二状态转换过程中的任一姿态。

2.根据权利要求1所述的煤矿风窗，其特征在于，所述第一驱动组件(3)包括气动马达(31)，所述气动马达(31)与所述扇叶(2)固定连接，并用于驱动所述扇叶(2)自所述第一状态转换为所述第二状态。

3.根据权利要求1所述的煤矿风窗，其特征在于，所述第二驱动组件(4)包括与所述扇叶(2)固定连接的连杆(42)以及用于驱动所述连杆(42)转动的气缸(41)，所述气缸(41)与所述连杆(42)活动连接。

4.根据权利要求3所述的煤矿风窗，其特征在于，所述连杆(42)自其连接扇叶(2)的一端向其连接气缸(41)的另一端缩径设置。

5.根据权利要求2所述的煤矿风窗，其特征在于，所述第一驱动组件(3)包括行程编码器(5)，所述行程编码器(5)与所述气动马达(31)同轴设置，所述行程编码器(5)用于记录所述扇叶(2)的转动角度信息。

6.根据权利要求5所述的煤矿风窗，其特征在于，所述行程编码器(5)与所述气动马达(31)分设于所述扇叶(2)的转轴(22)的两端。

7.根据权利要求1所述的煤矿风窗，其特征在于，所述扇叶(2)转动连接于所述窗框(1)内部，不同所述扇叶(2)的转动轴线互相平行。

8.根据权利要求7所述的煤矿风窗，其特征在于，所述扇叶(2)的边缘处形成较所述扇叶(2)上其他位置更薄的避让区(21)，任一所述扇叶(2)上的避让区(21)均与其相邻的另一所述扇叶(2)上的避让区(21)适配，所述扇叶(2)处于第一状态时，相邻所述扇叶(2)上的所述避让区(21)互相贴靠。

9.根据权利要求1所述的煤矿风窗，其特征在于，所述窗框(1)具有容置空间(13)，所述第一驱动组件(3)以及所述第二驱动组件(4)均内置于所述容置空间(13)内部。