[发明专利]一种同步配重盖式防爆门设计方法

说明书

本发明公开了一种同步配重盖式防爆门的设计方法，属于矿井通风系统设计领域。根据压力容器设计中的强度理论，给出了计算防爆盖板用钢板厚度的方法。首次介绍了配重比和行程比的概念，并给出了计算配重比和行程比范围的方法，以合理地确定配重系统的配重、防爆盖行程与配重块行程的大小，通过防爆盖与配重块的行程可以进一步确定改向轮架与配重架的高度。本发明提供的同步配重盖式防爆门设计计算方法计算简单，减小了设计时的计算量，创造性的提出了配重比和行程比的概念，可以避免同步配重盖式防爆门设计的盲目性，具有很强的工程实践可行性和有效性。

技术领域

本发明涉及矿井通风系统防爆门设计方法领域，具体是一种同步配重盖式防爆门设计方法。

背景技术

矿井防爆门是与回风井主通风机平行安装的一种特殊密封装置，是矿井通风系统中最重要的安全部件之一。防爆门主要由防爆盖、改向轮架、配重块等部件组成，如图1所示为矿井防爆门的具体结构，图1中：1、防爆门基础，2、油封槽，3、防爆盖，4、改向轮架，5、钢丝绳，6、调绳装置，7、改向轮，8、配重架，9、导轨，10、配重机构，11、配重机构配重块。和传统其他领域的防爆门相比，改向轮架下面不是配重块，而是改向滑轮。和防爆盖相连的4根钢丝绳经多个滑轮的改向均引入到同一个配重块，各钢丝绳均有调节绳长短的调绳装置，因平衡块沿立柱导向运动不易倾斜，这样，钢丝绳将随配重块同步运动。

防爆门可以防止地下爆炸事故的扩大。其主要作用为正常通风时，防爆门保持关闭，防止气流短路；当主风机停止运行时，防爆门自动打开，矿井利用自然风压进行通风；井下发生爆炸时，防爆门也自动开启，保护风机不受爆炸气体冲击而损坏。煤矿瓦斯爆炸常因防爆门不起作用，导致通风系统短路，主扇风机不能工作。爆炸释放出的大量有毒、有害气体不能及时排到地面，二氧化碳中毒导致伤亡个人数增加，以致事故扩大。因此，采用科学的设计方法设计防爆门，具有重要的研究价值。

现有的同步配重盖式防爆门设计中参数的选取多数凭借经验选取，为了避免设计的盲目性，急切的需要一种同步配重盖式防爆门主要参数的计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种同步配重盖式防爆门设计方法，以解决现有技术同步配重盖式防爆门仅依靠经验盲目选取设计参数的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种同步配重盖式防爆门设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、确定同步配重盖式防爆门中防爆盖的有效厚度和厚度附加量，通过将有效厚度和厚度附加量相加计算得到同步配重盖式防爆门中防爆盖的实际厚度；

(2)、根据同步配重盖式防爆门所处环境的压力参数、钢丝绳与转向滑轮之间的摩擦参数、防爆盖的重量参数M、防爆盖的面积参数S，构建同步配重盖式防爆门的配重比范围公式，所述配重比为同步配重盖式防爆门中配重块质量和防爆盖质量之比，具体过程如下：

设m为配重块质量；M为防爆盖的质量；i为当量摩擦面数量；f为钢丝绳与转向滑轮之间的摩擦系数；P₀为防爆盖外表面气体压力，通常为空气压力；P₁为防爆盖内表面气体压力；S为防爆盖的表面积；g为重力加速度。则配重比范围公式为：

设配重比χ＝m/M，当量摩擦系数f_e＝if，则公式(1)可以转化为下式：

(3)、依据经验确定使步骤(2)得到的配重比范围为有效配重比时当量摩擦系数f_e的条件，如下式所示：

公式(3)中，β是与防爆盖连接的钢丝绳与垂直方向的夹角，β随f防爆盖的升高而变化，当防爆盖关闭时，β取β_min，当防爆盖打开时，β取为β_max；