自动风门的应用比较广泛。在巷道中,当人或车辆到来时,风门自动打开;当人或车辆离去后,风门自动关闭。车辆在运行的过程中不必暂停或减速行驶,从而提高了工作效率。如采用电子技术,可以实现井巷在炮烟到来之时或粉尘浓度超过一定值时启闭风门。对于定时放炮的矿井,使用电子定时器可使风门在预定时间内启闭,使爆破前后的风流按不同的线路流动,加速工作面附近烟尘的排走。利用电子编码技术,可实现多道风门的集中控制。更高级的甚至可对整个井下实施闭路监控、计算机处理,真正实现通风系统的全自动控制。可见,自动风门具有很强的实用性。
自动风门的构成可以分成三部分:控制电路部分、机械传动部分、风门门体部分。
矿用自动无压风门控制电路部分
控制电路是指风门在开启或关闭过程中,完成控制信号的拾取、处理和输出控制过程所需要的电路结构。这部分是自动风门设计中的重点,技术要求高,需依据不同的井下环境条件,选用合适的电路形式和采用合适的元件。
应用于井下的电路,设计时需考虑的主要因素有粉尘浓度、湿度、温度和噪声等。
巷道空气中的粉尘会沉降在信号元件表面,严重时会阻隔光信号的传输。电路板受粉尘污染后,电路的性能会受到影响,甚至失去作用。温度、湿度的变化也会影响元件参数及电路特性,井巷湿度大时,必须对电路板进行密封防潮处理。电机车等用电设备运行时会产生干扰电波,影响无线电信号的传输,并能在线路板中感应出干扰电流,严重时会使电路产生误动作。因此只有在设计时充分考虑各种不利因素,才能在试验中对各种电路异象作出正确的分析判断并加以改进。
控制电路包括信号的拾取、放大、整形,风门状态延时,信号合成,风门状态信号反馈处理,输出控制等功能部分。不同类型的控制电路具有不同的结构,但最后的输出控制基本是一样的,即输出的信号触发可控硅或继电器,控制电机或其它机械开关,由机械传动机构将控制信号转化成空间位移,实现风门的启闭,并可显示声光信号等。
矿用自动无压风门控制信号拾取的方法很多,能用于电路设计的,有以下几种。
〈1)机械式信号触发。在电机车架空输电线旁边铺设复线,或在铁轨上埋设动触开关来获得信号(亦可包括人工触发信号)。这类触发原理简单、铺设方便。铺设复线的方式,只有在电机车通过时才能发出信号,手推车或行人通过则需另设手动开关,可用于人员或车辆较少通过的巷道中。铁轨上埋设动触开关,则是靠车轮压动开关来获取信号,同样只能用条件好,行车少的巷道中。这类触发
(2)超声波发射与接收。用超声波器件发射出特定频率的超声波信号,经接收器接收后得到控制信号。这类电路还可分为两种类型,一种是超声波发射器件安装在机车上,用于运行的机车控制前面风门的开启,遥控距离一般10m左右;电路原理比较简单。另一种是风门的控制电路发射出超声波,超声波到达物体表面被反射回来,经接收后从发射波同反射波时间差的变化中探知物体的移动,从而得到控制信号,原理同雷达探测一样。
(3)无线电遥控。将控制信号调制后,用调频或调幅波发射出去,接收电路接收电波后,进行放大解调还原出控制信号。采用这种方式主要用于运行的机车控制前面风门的开启或后面风门的闭合,遥控距离可长可短。这类电路可供参考的范例较多。调频发射波的抗于扰能力一般较好,设计中可优先考虑,并注意多采用集成电路,有利于提高电路性能和便于调试。
(4)光电式信号检取。在巷道的一侧安装红外线发射管或可见光源,在巷道的另一侧安装红外线接收管或光敏器件,当人或物通过时,隔断了光线,引起接收信号的变化,从而获得触发信号。这类电路的制作也比较容易,可应用于人行道或运输巷中,粉尘浓度高的场合则不宜采用。由于行人和车辆运行速度相差较大,当巷道既通行人又通车时,风门的启闭时间会显得很不协调。这时需要采用其它的信号检取方式,或对不同的对象采用各自独立的信号检取电路,然后再对信号进行处理合并。
(5)电磁感应技术。设计电磁振荡电路,当人或物体接近时,电路的振荡频率发生变化,从而获取触发信号。另外,目前厂家根据电磁波的多普勒效应原理开发出来的所谓雷达探测器、微波探测模块等,能对一定距离以外的移动物体反应,可以方便地应用于井下自动风门的设计中。
(6)被动式红外感应。红外线感应元件中,有一类对人体或接近于人体体温的物体特别敏感,只要人体移动就会有感应信号输出,经放大处理可用于电路的触发,可应用预人员出人频繁的(7)巷道中。红外线感应测件目前被广泛应用于防盗报警器中,探测距离2 、10m.对该种电路进行适当的改造,可以很方便地运用到风门电路的设计中。
编码集中控制。利用电子数字编码技术,给每一道风门分配一个号码或指定一个通道,控制信号经频率合成调制后,由导线输送到各道风门,再由风门的解(7)调电路解出指令,确定具体风门的启闭。编码控制也可以将风门开闭和局扇的启停一并处理。编码集中控制的信号传输可分单向传输和双向传输两种。单向传输是仅由控制台发出目标指令而已,双向传输则控制台不但发指令,同时控制台也能收到来自风门的信息,如风门是否已经打开、巷道的风速、有害气体浓度的高低等。采用单向传输方式,电路较简单,目前有许多应用于家电的编码集成电路,可供设计时参考借用。双向传输电路结构复杂,技术要求较高,业余条件下不易设计调试。
其它获取信号的方法,如利用CO气体探测件可由空气中CO浓度的变化中获得触发信号,用温触片可以从环境温度的变化中获取触发信号,方法很多。
获取信号各种电路适应条件各不相同。在特定的工作环境下,有时采用一种电路还不能解决问题,则需多种电路联合应用,才能保证风门准确、及时地启闭。
3机械传动部分
机械传动装置也是多种多样的。在设计时需考虑的问题有:行程大小,所需最大力矩或转矩,开门速度,机车速度与延时的协调关系,确定所需电机的功率、转速、变化及传动机构的其它参数。有些机械传动装置要设行程限位开关,防止风门被拉坏或电机过载烧毁。下面列出几种传动模式,可供设计时参考