李祖國，孫曉磊

(1.黑龍江煤礦安全監(jiān)察局，黑龍江 哈爾濱 150001;2.華北科技學院研究生院，北京 東燕郊 101601)

礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的重要組成部分，是礦井安全生產(chǎn)的保障系統(tǒng)。而風門是礦井通風系統(tǒng)內(nèi)數(shù)量較多的通風設(shè)施。目前我國礦井使用的傳統(tǒng)風門，風壓對風門的開閉有較大影響。當風門門扇開啟方向與風向相反，門扇迎風開啟時，由于風門兩側(cè)風壓差，風門開啟很困難;當風門門扇關(guān)閉方向與風向相同，風扇順風關(guān)閉時，由于風壓與門扇本身作用，容易造成人員損傷和風門損壞?！督饘俜墙饘俚V山安全規(guī)程(GB16423－2006)》中規(guī)定:“主扇應有使礦井風流在10 min內(nèi)反向的措施。當利用軸流式風機反轉(zhuǎn)反風時，其反風量應達到正常運轉(zhuǎn)時風量的60%以上”［1］。因此，風門間如何實現(xiàn)開門卸壓，一直是煤礦未能很好的解決的技術(shù)難題。本文的目的是為解決開啟風門困難的問題，提供一種卸壓、開門可以在短時間內(nèi)一氣呵成，操作快捷方便省勁的推拉式百葉窗自動卸壓裝置。

1 百葉窗翅片參數(shù)的計算

該裝置將推拉式百葉窗應用于風門上，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)百葉窗翅片角度，造成風門兩側(cè)空氣流動，減小風門兩側(cè)風壓差。裝置設(shè)計過程中，百葉窗翅片間距對空氣流動效率有重要影響。

90世紀60年代至90年代，百葉窗翅片空氣流動實驗研究在國外得到發(fā)展。1965年，Beauvais［2］對百葉窗翅片模型進行的研究中指出，經(jīng)過百葉窗翅片的氣體的流動幾乎沿著百葉窗方向。1980 年，Davenport［3］的研究表明，雷諾數(shù)較小的時候，通過翅片的流體并沒有穿過百葉窗翅片，而是進行軸向流動;雷諾數(shù)較大的時候，流體平行百葉窗流動，百葉窗翅片流動效率是雷諾數(shù)的函數(shù)。Webb［4］觀察了百葉窗翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動的影響，推出了流動效率的經(jīng)驗關(guān)系式。

翅片間距對翅片流動效率的影響如圖1所示。不同迎面風速下，翅片的流動效率均隨著翅片間距的增大而降低，流動效率受翅片間距的影響十分厲害。從圖中可以看出，不同迎面風速下，翅片間距從1.0 mm增加到1.6 mm流動效率大約降低了50%。翅片間距越小的時候，流動效率隨翅片間距的變化越快。隨著迎面風速的增大，流動效率隨翅片間距的變化趨勢趨近一致。尤其是低流速時，翅片間距對流動效率的影響最為明顯。結(jié)合圖2可以看出來，隨著翅片間距的減小，翅片的流動效率受迎面風速的影響越來越小。從圖中可以看出，當翅片間距為1.0 mm的時候，流動效率的變化曲線幾乎呈一條平坦的直線?？梢酝茰y當翅片間距減小到一定程度的時候翅，片的流動效率可以忽略迎面風速對其的影響，即翅片流動效率只是翅片間距的函數(shù)。

圖1 翅片流動效率隨翅片間距的變化圖

圖2 不同翅片間距的翅片流動效率隨迎面風速的變化圖

2 百葉窗卸壓裝置特點

雙向手柄旋轉(zhuǎn)式百葉窗卸壓裝置與以往的卸壓裝置相比，具有如下有點:

1)該裝置主要是不用電的情況下實現(xiàn)風門的自動控制，操作簡單。與以往電控風門相比，本風門采用純機械控制方式，完全不用電，操作簡單方便，且性價比、安全可靠性能更高，特別是對高瓦斯礦井的使用，完全消除了電氣帶來的安全隱患。

2)維修率低，通風設(shè)施使用壽命延長。風門關(guān)閉時不受安設(shè)地點負壓影響勻速關(guān)閉，避免了風門快速關(guān)閉造成的風門門扇損壞及門框受劇烈撞擊墻體變形等情況的發(fā)生，同時風門掉斜現(xiàn)象也有明顯改善，職工維護量降低，工作效率提高。

3 雙向手柄旋轉(zhuǎn)式百葉窗卸壓裝置的設(shè)計

根據(jù)百葉窗翅片與風流效率的關(guān)系，將百葉窗用于礦井風門卸壓，翅片間距設(shè)定為1 mm，忽略風流對其影響，使得通風降壓效率最佳。

雙向手柄旋轉(zhuǎn)式百葉窗卸壓裝置如圖3－6所示，該裝置分別安裝在每道風門的右側(cè)單扇門上部，人員通過風門從里側(cè)向外開門時，直接推風門(14)上的推板(1)，推板(1)沿推板頁軸(16)旋轉(zhuǎn)移動且推動推板頂桿(2)前移，推板頂桿(2)前端斜面與百葉窗里部滾動軸承(3)接觸并使其外移、上移，同時使得百葉窗6沿百葉窗端軸6旋轉(zhuǎn)且拉動百葉窗連接立板(5)下移，帶動通過百葉窗連接立板銷軸(19)與其連接的百葉窗(1－6)各沿其百葉窗端軸旋轉(zhuǎn)打開，完成卸壓并隨后推開風門。百葉窗(1－6)旋轉(zhuǎn)打開的同時，百葉窗6外部斜支板(6)亦旋轉(zhuǎn)上移且?guī)影偃~窗與四連桿連板(12)僅沿其百葉窗與四連桿連板滑槽(15)上移，而不與下部四連桿角鐵立板(側(cè)面)(10)、四連桿(17)等發(fā)生連動關(guān)系，即推或拉開風門卸壓機構(gòu)即有關(guān)聯(lián)又各自獨立單元動作。過風門后，手部離開推板，百葉窗(1－6)在重力作用下自動施轉(zhuǎn)復位，并帶動百葉窗6里部滾動軸承(3)旋轉(zhuǎn)下移壓在推板頂桿(2)前端斜面上，促使推板頂桿(2)回縮，推板(1)復位。

圖3 卸壓裝置原理里部正視圖

該裝置分別安裝在每道風門的右側(cè)單扇門上部，如圖7所示。該裝置成本低、制作簡單、維修方便，是一種純機械結(jié)構(gòu)，實用性強，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

4 結(jié)語

黑龍江龍煤股份分公司鶴崗分公司井下使用的風門，由于礦井通風負壓關(guān)系影響，風門存在開啟困難的問題，增加行人過風門勞動強度。井下各分區(qū)石門、主排負壓大的地點，風門大多無卸壓裝置，少數(shù)地點風門安裝簡易插板式或門式的卸壓窗，但操作時不夠靈便，開門時較團難。開門時操作不當，易發(fā)生擠人事故，存在安全隱患。

圖4 卸壓裝置原理外部正視圖

圖5 卸壓裝置原理里部側(cè)視圖

圖6 卸壓裝置原理外部側(cè)視圖

圖7 風門卸壓示意圖

雙向手柄旋轉(zhuǎn)式百葉窗卸壓機構(gòu)，雙向旋轉(zhuǎn)手柄一體化，便于操作，利用百葉窗頁自重快速復位。旋轉(zhuǎn)拉開風門時，卸壓、開門、復位短時間一氣呵成，操作快捷、省勁、安全，減輕工人勞動強度。該裝置現(xiàn)在黑龍江龍煤股份公司鶴崗分公司井下安裝使用，取得實際效果。實用性強，作業(yè)人員過風門時，卸壓、省力、安全，減輕工人勞動強度。同時又可兼做兩道風門間嘹望窗使用，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］ 2006 G B.金屬非金屬礦山安全規(guī)程［S］［D］.2006.

［2］ Beauvais FN.An Aerodynamic Look at Automotive radiators［J］.SAE Paper No.650470，1965.

［3］ Davenport C J.Heat transfer and fluid flow in the louvered fin triangular ducts［D］.CNAA:Lanchester Polytechnic，1980.

［4］ Webb R L.Flow structure in the louvered fin heat exchanger geometry［C］.SAE Transactions，1990，99(3):1592 －1603.

［5］ 褚一武.風門推拉式百葉窗自動化卸壓機構(gòu)［J］.山東煤炭科技，2013，(2):239 －240.

［6］ 張會勇，等.微通道換熱器在家用空調(diào)中應用［J］.暖通空調(diào)，2009，39(9):80 －85.

［7］ 陳美秀，等.脫硫裝置中百葉窗式擋板門密封節(jié)能優(yōu)化方案［J］.2013，52(9):20 －24.

［8］ 焦作礦業(yè)學院.采煤概論［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1986.4(1989.4重印).

［9］ 吳業(yè)正，等.制冷原理及設(shè)備［M］.西安:西安交通大學出版社，2008.

［10］ http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2182.TB.20130711.1630.005.html.