0 引言

礦井通風在礦井安全生產中具有至關重要的作用，礦井生產對井下通風有著十分嚴格的要求。局部瓦斯超限是制約礦井安全生產的主要安全隱患，這就需要通風機利用風門源源不斷地向井下輸送新鮮空氣，實現井下空氣的正常流通，達到稀釋和排出井下有害氣和粉塵，同時調節井下空氣溫度和濕度的目的^[1]。目前，礦井通風希望在倒機過程中實現主扇的不停風倒機，即要求兩個風道的風門實現聯動，同時礦井通風中要求風門密閉性好、操控和維護方便、運行平穩。傳統的閘板式風門并不能滿足上述新的要求，不適應礦井通風現代化發展的需要。本文在研究現有礦井通風用風門的基礎上，設計一種新型的操控方便、密閉性優良、能實現聯動運行的MZX型旋葉式風門，該旋葉式風門可以實現現場控制、遠程控制、手動控制、點動控制，通過聯動運行可以實現主扇的不停風倒機。與傳統的閘板式風門相比，MZX型旋葉式風門更適合現代礦井通風自動化的要求，通風效能也更好。

1 MZX型旋葉式風門的結構組成

MZX型旋葉式風門主要由框體、扇葉、傳動構件、電動執行器、電控系統幾部分組成，其結構如圖1所示。

圖1  MZX型旋葉式風門三維模型圖

1.框體 2.扇葉 3.齒輪 4.齒條5.軸承室

（1）框體部分

框體部分主要由傳動梁、從動梁、橫梁、傳動梁罩板、從動梁罩板、電機架等部件組成，框體部分用于支撐安裝風門中其它部件，是整套旋葉式風門的“骨架”。其中，傳動梁、從動梁和橫梁均由整塊HG70高強鋼板彎折而成，保證其有足夠的強度和力學性能。梁與梁的結合處夾塞泡沫密封板，橫梁的側板上要粘貼橡膠密封條，保證在工作中框體部分嚴格密封，無泄漏現象。

（2）扇葉部分

扇葉主要由不銹鋼鋼板、軸、支撐板、橫向密封條（B型橡膠條）、縱向密封條（P型橡膠條）、擋風板等部件組成，其結構如圖2所示。

圖2  扇葉三維模型圖

1.縱向密封條 2.不銹鋼鋼板 3.擋風板

4.橫向密封條5.軸

扇葉由整塊不銹鋼鋼板對稱折彎而成，結合處采用焊接加鉚接，扇葉外表依舊光滑平整，采用菱形流線型設計，將風流經過風門時的損耗降低到最小。不銹鋼材質保證扇葉在礦井露天工作環境下具有防銹和防腐性能，可以長時間有效工作。扇葉采用硬度和強度適中的B型和P型橡膠條進行密封，密封效果良好，而且金屬與橡膠接觸噪音小，運行平穩可靠，密封條用冷凝膠粘貼在扇葉上，再通過不銹鋼壓條鉚接固定。

（3）傳動構件

MZX旋葉式風門采用齒輪齒條結構作為風門的傳動機構，主要由齒輪、齒條、傳動軸、托輥、軸承、軸承室等組成，其結構如圖3所示。

圖3  傳動構件三維模型圖

1.齒條 2.軸承及軸承室 3.齒輪 4.傳動軸

5.定位螺釘6.托輥

齒輪齒條配合作為傳動件具有傳動平穩性好、傳遞力的同步性好、容易調整初始位置等優點，這樣可以保證風門開閉時運行平穩，振動和噪音較小，同時保證扇葉啟閉時的同步動作，而且方便進行微調保證扇葉都關到位，避免泄露。

2 MZX型旋葉式風門的工作原理

MZX型旋葉式風門由電動執行機構提供動力，扇葉均勻地布置在框體內，每一片扇葉都有配套的傳動構件相連接，電動執行器工作帶動傳動構件中的齒輪齒條進行同步運動，從而通過扇葉的同步轉動實現風門的啟閉，其現場工作狀態如圖4所示。

      （a）MZX旋葉式風門打開狀態

（b）MZX旋葉式風門關閉狀態

圖4  MZX旋葉式風門實物圖

在主扇進行倒機更換通風風道時，當電動執行器帶動MZX旋葉式風門運行一定的角度后，風門中的扇葉可以利用風壓實現自動密閉，節省動力的同時，可以保證在風壓作用下產生良好的密閉效果，MZX旋葉式風門主要依靠扇葉與框體之間的摩擦、扇葉之間的搭接，壓迫橡膠密封條實現密封。

配合先進的電動執行器和電控系統，可以實現MZX旋葉式風門的遠程控制、現場控制、點動控制和手動控制，既方便控制臺對風門系統進行集中有效控制，又可以保證在風門電控系統出現故障時進行人工操作，順利開啟和關閉風門^[2]。本文中設計的MZX旋葉式風門可以保證風門在承受負壓的情況下在1分鐘內順利開啟和關閉，勻速平穩運行，無振動和抖動現象^[3]。MZX旋葉式風門的監控系統界面如圖5所示。

圖5  MZX旋葉式風門監控系統界面

3 MZX型旋葉式風門實際運行情況

MZX旋葉式風門已經在平煤集團的一些礦井投入使用，實際運行效果良好，該型號風門不僅操控方便可靠，而且各項運行參數均符合煤礦安全生產的要求^[4]。表1對比列舉了MZX旋葉式風門與傳統的閘板式風門的主要性能參數。

表1  兩種類型風門的主要性能參數

從表1可以清楚地看出，MZX旋葉式風門的各項主要性能參數均優于傳統的閘板式風門，在實際應用中的效果更好。

4 結語

MZX旋葉式風門操作簡單可靠，設備維護方便，運行平穩可靠，運行動作快速，密封性能好，使用壽命較長。同時，配合先進的電動執行器和電控系統，可以實現風門的遠程控制、現場控制、點動控制和手動控制，可以進行多個風門的聯動操作，從而可以實現主通風機的不停風倒機，可以作為不停風倒機系統中的關鍵設備進行使用。MZX旋葉式風門在現場的實際運行效果良好，具有使用和推廣價值。