煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置的制作方法

本发明涉及一种出风口调控装置，尤其是涉及一种煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置。

背景技术：

掘进工作面通风是煤矿安全生产的重要环节，承担着预防煤尘及瓦斯爆炸、降低煤尘对矿工的伤害以及提供舒适工作环境的重要职责。随着掘进规模及机械化程度提高以及对煤矿安全和矿工工作环境的日益重视，掘进工作面通风的精细化管理变得越来越重要，实现掘进工作面安全、节能、绿色通风是目前绿色矿山建设的重要环节之一。

掘进工作面是一个独头巷道，通风回路不完整，稀释和排除来自煤体涌出的瓦斯和作业时产生的粉尘是靠由局部通风机和风筒组成的局部通风系统给端头区域压入的新鲜风流来实现的。目前，“煤矿安全规程”规定了掘进工作面人员通风量和巷道的风流风速范围，解决断面尺寸扩大及超长距离掘进对通风需求增加的方式主要还是实施局部“通风总量”控制，也就是不断提高局部通风机功率和加大风筒直径。但在风量一定情况下，掘进不同阶段的风筒沿程阻力损失、出风口风速、有效射程等都不同，随着掘进巷道不断延伸，风筒沿程阻力增加，风能损失也随之增大，通风有效射程末端风流往往不能有效稀释瓦斯和粉尘聚集。同时，风筒出风口结构过于简单，出风方向和角度不能改变，直径和前后距离不能随时动态变化，造成死角区瓦斯粉尘聚集现象严重。

风量不足或分布不合理不仅会引起掘进工作面局部瓦斯和煤尘超标，从而给掘进工作面带来瓦斯和煤尘爆炸的隐患。而且，也会导致矿工活动区域的粉尘浓度超标，造成掘进工作面尘肺病率居高不下。另一方面，风量过大，不仅不利于节能的要求，对矿工的工作环境还带来负面影响，曾经出现过由于风量过度加大，矿工安全帽被吹飞和颈部风力过大造成身体不适等现象。这都说明目前的通风管理方式已不能完全适应综掘工作面长距离大断面掘进通风需求。因此，需要采用更为合理的掘进工作面局部风场综合管理模式，为此设计一种煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其可以降低掘进通风瓦斯和粉尘聚集，提高通风效率，为井下人员活动区创建健康舒适的通风环境。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：包括叶片式风筒、刻度盘挂顶框、工字滑轨和单向滑动小车，所述单向滑动小车设置在工字滑轨上且能够沿着工字滑轨滑动，所述刻度盘挂顶框的顶部与单向滑动小车的底部固定连接，所述叶片式风筒沿工字滑轨的长度方向设置，所述叶片式风筒穿过刻度盘挂顶框，所述叶片式风筒包括从前至后依次设置的出风口调节筒、叶片连接环、风筒主体、骨架风筒和软质风筒，所述风筒主体包括风筒主体框架，所述骨架风筒的两端分别与软质风筒的前端和风筒主体框架的后端连接，所述风筒主体框架的前端与叶片连接环固定连接，所述出风口调节筒为圆台形结构，所述圆台形结构的小端设置在靠近叶片连接环处，所述出风口调节筒包括多个口径调节外叶片，相邻两个所述口径调节外叶片之间留有距离，相邻两个所述口径调节外叶片之间的内侧设置有口径调节内叶片，所述口径调节外叶片和口径调节内叶片的后端均与叶片连接环铰接，所述风筒主体框架的顶部与刻度盘挂顶框之间设置有用于调节所述风筒主体水平转动的水平转向机构。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述风筒主体框架外设置有pvc风筒布，所述风筒主体框架包括前圈和后圈，所述前圈和后圈的上部之间通过上连接板固定连接，所述前圈和后圈的底部之间通过下连接板固定连接，所述上连接板的中心开有第一过孔，所述下连接板的中心开有第二过孔；所述后圈通过第一风筒快速连接器与骨架风筒的前端连接，所述骨架风筒的后端通过第二风筒快速连接器与软质风筒的前端连接。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述前圈和后圈之间还固定连接有多根加强筋，所述前圈的内侧竖直固定有支撑筋，所述支撑筋的中部开有第三过孔，所述前圈的前侧均匀固定有叶片环连接钩。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述刻度盘挂顶框为圆形框架结构，所述刻度盘挂顶框的底部安装有角度刻度盘，所述风筒主体框架的底部设置有功能操纵杆，所述功能操纵杆的上端与下连接板固定连接，所述功能操纵杆的下端穿过角度刻度盘，所述角度刻度盘上设置有多个用于调节所述风筒主体俯仰角度的风筒俯仰角度固定销，所述功能操纵杆的上部开有第四过孔，所述功能操纵杆为空心结构，所述功能操纵杆上开有第一通孔和第二通孔。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述水平转向机构包括转动收紧架、上仰转动销联接件、止推轴承托架、止推轴承连接件和止推轴承，所述转动收紧架的上部为u型结构，所述止推轴承托架设置在所述u型结构内，所述上仰转动销联接件的下部伸入止推轴承托架内且通过第一销子与止推轴承托架连接，所述止推轴承连接件的下部伸入转动收紧架的下部内且通过第二销子与转动收紧架连接，所述止推轴承安装在止推轴承托架内底部，所述止推轴承连接件的上部穿过止推轴承且位于止推轴承托架内，所述u型结构的两侧对称设置有夹紧片，所述夹紧片的上端通过第三销子与所述u型结构铰接，所述第三销子上安装有夹紧件回弹扭簧，所述夹紧件回弹扭簧的一端顶紧在夹紧片上，所述夹紧件回弹扭簧的另一端顶紧在转动收紧架上，所述夹紧片的中部通过连接杆固定有摩擦块且摩擦块能够将止推轴承托架夹紧，所述夹紧片的下端连接有水平转动拉紧固定绳，所述水平转动拉紧固定绳依次穿过转动收紧架的底部、第一过孔、第二过孔、第四过孔和第一通孔后与风筒水平转动固定手柄连接，所述风筒水平转动固定手柄连接在功能操纵杆上；所述上仰转动销联接件与刻度盘挂顶框的上端连接，所述转动收紧架的底部与上连接板固定连接。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述叶片连接环包括叶片环主体，所述叶片环主体的后侧一周均匀安装有多个风筒主体连接片，所述叶片环主体的前侧一周安装有多个外叶片连接钩和多个内叶片连接钩，多个所述外叶片连接钩均匀设置，多个所述内叶片连接钩均匀设置，所述外叶片连接钩和内叶片连接钩间隔布设，所述内叶片连接钩上安装有第一弹簧连接钩，所述风筒主体连接片通过螺栓与叶片环连接钩连接。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述口径调节外叶片为弧形口径调节外叶片，所述弧形口径调节外叶片的中部设置有拉紧绳连接环，所述口径调节外叶片的大端设置有叶片环外连接钩，所述叶片环外连接钩与外叶片连接钩铰接，所述拉紧绳连接环上设置有一端与其连接的叶片收缩拉紧绳，所述叶片收缩拉紧绳的另一端依次穿过第三过孔、第二过孔和第一通孔后与叶片收缩拉紧绳固定钩连接，所述叶片收缩拉紧绳固定钩安装在功能操纵杆上，所述功能操纵杆的数量为多个，多个所述叶片收缩拉紧绳固定钩由上至下依次设置。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述口径调节内叶片为弧形口径调节内叶片，所述口径调节内叶片的中部设置有第二弹簧连接钩，所述口径调节内叶片的大端设置有叶片环内连接钩，所述叶片环内连接钩与内叶片连接钩铰接，所述第二弹簧连接钩与第一弹簧连接钩之间连接有弹簧。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述工字滑轨的前端底部设置有第一限位板，所述工字滑轨的后端底部设置有第二限位板，所述工字滑轨的前端顶部设置有第一连扳，所述工字滑轨的后端顶部设置有第二连扳，所述工字滑轨上均匀设置有多个挂环组，每个所述挂环组由紧挨设置的两个挂环组成，所述挂环组的其中一个所述挂环上连接有吊索，所述吊索上连接有锚杆。

上述的煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置，其特征在于：所述单向滑动小车包括滑动小车主体和单向滑动卡，所述滑动小车主体的左右两侧均安装有两个沿工字滑轨滑动的滚轮，所述单向滑动卡设置在滑动小车主体的左侧后部，所述单向滑动卡的下端通过螺栓与滑动小车主体铰接，所述单向滑动卡的上端与设置在工字滑轨底部的限位块相配合且限位块用于限制滑动小车主体向后滑动。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明将之前只有一层叶片、且只有六个叶片的结构，现在设计为内外两层结构，即口径调节内叶片和口径调节外叶片分别为六个叶片，这样做的目的有利于叶片之间的契合，增加了风口的严密性，减少了漏风，且采用这种结构减小了加工的复杂性。

2、本发明将之前采用连杆机构来控制叶片开闭，改为现在采用内叶片外表面连接弹簧，使叶片维持张开状态，当需要收缩时，拉叶片收缩拉紧绳(叶片收缩拉紧绳只连接到外叶片)，采用固定在不同叶片收缩拉紧绳固定钩来控制风口的大小。

3、本发明通过在刻度盘挂顶框的底部固定角度刻度盘，功能操纵杆的下端穿过角度刻度盘，通过调节功能操纵杆在角度刻度盘上的不同位置，调节好后并后风筒俯仰角度固定销锁紧，来可控制风筒出风口的俯仰角度；另外，刻度盘挂顶框采用圆形结构，减少了应力集中，减小了空间占用。

4、本发明通过水平转向机构来调节风筒主体的水平转向，当风筒水平转动固定手柄处于水平状态时，风筒主体可以水平转动；当风筒水平转动固定手柄向下掰下时，拉紧水平转动拉紧固定绳，从而使风筒主体无法转动，调节方式类似于自行车手刹，调节简单方便。

5、本发明将风筒主体改为框架结构，外层蒙上pvc风筒布，减轻了整体重量；导轨改为滑轨，用单向滑动小车改变了原先轨道滑动摩擦为滚动摩擦，减小阻力，单向滑动卡防止风筒反向滑动。

综上所述，本发明有效解决了采用不断提高局部通风机功率和加大风筒直径易造成循环风、工作区域局部风速过高、工作条件劣化的问题，可合理控制巷道内风流场，且调节方式简单方便。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的a处放大图。

图3为本发明去除pvc风筒布、吊索和锚杆后的结构示意图。

图4为图3的b处放大图。

图5为本发明风筒主体框架的结构示意图。

图6为本发明刻度盘挂顶框和角度刻度盘的位置关系示意图。

图7为本发明功能操纵杆的结构示意图。

图8为本发明水平转向机构的结构示意图。

图9为本发明水平转向机构的局部剖视图。

图10为本发明叶片连接环的结构示意图。

图11为本发明口径调节外叶片的结构示意图。

图12为本发明口径调节内叶片的结构示意图。

图13为本发明工字滑轨的结构示意图。

图14为本发明单向滑动小车的结构示意图。

附图标记说明:

1—口径调节内叶片；1-1—第二弹簧连接钩；1-2—叶片环内连接钩；

2—口径调节外叶片；2-1—拉紧绳连接环；2-2—叶片环外连接钩；

3—弹簧；4—叶片连接环；4-1—外叶片连接钩；

4-2—第一弹簧连接钩；4-3—叶片环主体；4-4—内叶片连接钩；

4-5—风筒主体连接片；5—叶片收缩拉紧绳；6-1—支撑筋；

6-11—第三过孔；6-2—叶片环连接钩；6-3—上连接板；

6-31—第一过孔；6-4—前圈；6-5—后圈；

6-6—加强筋；6-7—下连接板；6-71—第二过孔；

7—刻度盘挂顶框；8—角度刻度盘；9—风筒俯仰角度固定销；

10—功能操纵杆；10-1—第一通孔；10-2—第二通孔；

10-3—第四过孔；11—风筒水平转动固定手柄；

12—叶片收缩拉紧绳固定钩；13—水平转动拉紧固定绳；

14-1—第一风筒快速连接器；14-2—第二风筒快速连接器；

15—水平转向机构；15-1—止推轴承连接件；15-2—止推轴承托架；

15-3—摩擦块；15-4—夹紧件回弹扭簧；15-5—上仰转动销联接件；

15-6—夹紧片；15-7—转动收紧架；15-8—止推轴承；

15-9—第一销子；15-10—第二销子；15-11—第三销子；

16—单向滑动小车；16-1—滚轮；16-2—螺栓；

16-3—单向滑动卡；16-4—滑动小车主体；17—工字滑轨；

17-1—第一连扳；17-2—第二连扳；17-3—第一限位板；

17-4—第二限位板；17-5—限位块；17-6—挂环；

18—吊索；19—锚杆；20—骨架风筒；

21—软质风筒；22—风筒主体框架；23—pvc风筒布。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明包括叶片式风筒、刻度盘挂顶框7、工字滑轨17和单向滑动小车16，所述单向滑动小车16设置在工字滑轨17上且能够沿着工字滑轨17滑动，所述刻度盘挂顶框7的顶部与单向滑动小车16的底部固定连接，所述叶片式风筒沿工字滑轨17的长度方向设置，所述叶片式风筒穿过刻度盘挂顶框7，所述叶片式风筒包括从前至后依次设置的出风口调节筒、叶片连接环4、风筒主体、骨架风筒20和软质风筒21，所述风筒主体包括风筒主体框架22，所述骨架风筒20的两端分别与软质风筒21的前端和风筒主体框架22的后端连接，所述风筒主体框架22的前端与叶片连接环4固定连接，所述出风口调节筒为圆台形结构，所述圆台形结构的小端设置在靠近叶片连接环4处，所述出风口调节筒包括多个口径调节外叶片2，相邻两个所述口径调节外叶片2之间留有距离，相邻两个所述口径调节外叶片2之间的内侧设置有口径调节内叶片1，所述口径调节外叶片2和口径调节内叶片1的后端均与叶片连接环4铰接，所述风筒主体框架22的顶部与刻度盘挂顶框7之间设置有用于调节所述风筒主体水平转动的水平转向机构15。

如图1和图5所示，所述风筒主体框架22外设置有pvc风筒布23，所述风筒主体框架22包括前圈6-4和后圈6-5，所述前圈6-4和后圈6-5的上部之间通过上连接板6-3固定连接，所述前圈6-4和后圈6-5的底部之间通过下连接板6-7固定连接，所述上连接板6-3的中心开有第一过孔6-31，所述下连接板6-7的中心开有第二过孔6-71；所述后圈6-5通过第一风筒快速连接器14-1与骨架风筒20的前端连接，所述骨架风筒20的后端通过第二风筒快速连接器14-2与软质风筒21的前端连接。风筒主体采用框架结构，减小了风筒主体的尺寸，减小了整体装置的重量。

如图5所示，所述前圈6-4和后圈6-5之间还固定连接有多根加强筋6-6，所述前圈6-4的内侧竖直固定有支撑筋6-1，所述支撑筋6-1的中部开有第三过孔6-11，所述前圈6-4的前侧均匀固定有叶片环连接钩6-2。

如图1、图5、图6和图7所示，所述刻度盘挂顶框7为圆形框架结构，所述刻度盘挂顶框7的底部安装有角度刻度盘8，所述风筒主体框架22的底部设置有功能操纵杆10，所述功能操纵杆10的上端与下连接板6-7固定连接，所述功能操纵杆10的下端穿过角度刻度盘8，所述角度刻度盘8上设置有多个用于调节所述风筒主体俯仰角度的风筒俯仰角度固定销9，所述功能操纵杆10的上部开有第四过孔10-3，所述功能操纵杆10为空心结构，所述功能操纵杆10上开有第一通孔10-1和第二通孔10-2。

如图8和图9所示，所述水平转向机构15包括转动收紧架15-7、上仰转动销联接件15-5、止推轴承托架15-2、止推轴承连接件15-1和止推轴承15-8，所述转动收紧架15-7的上部为u型结构，所述止推轴承托架15-2设置在所述u型结构内，所述上仰转动销联接件15-5的下部伸入止推轴承托架15-2内且通过第一销子15-9与止推轴承托架15-2连接，所述止推轴承连接件15-1的下部伸入转动收紧架15-7的下部内且通过第二销子15-10与转动收紧架15-7连接，所述止推轴承15-8安装在止推轴承托架15-2内底部，所述止推轴承连接件15-1的上部穿过止推轴承15-8且位于止推轴承托架15-2内，所述u型结构的两侧对称设置有夹紧片15-6，所述夹紧片15-6的上端通过第三销子15-11与所述u型结构铰接，所述第三销子15-11上安装有夹紧件回弹扭簧15-4，所述夹紧件回弹扭簧15-4的一端顶紧在夹紧片15-6上，所述夹紧件回弹扭簧15-4的另一端顶紧在转动收紧架15-7上，所述夹紧片15-6的中部通过连接杆固定有摩擦块15-3且摩擦块15-3能够将止推轴承托架15-2夹紧，所述夹紧片15-6的下端连接有水平转动拉紧固定绳13，所述水平转动拉紧固定绳13依次穿过转动收紧架15-7的底部、第一过孔6-31、第二过孔6-71、第四过孔10-3和第一通孔10-1后与风筒水平转动固定手柄11连接，所述风筒水平转动固定手柄11连接在功能操纵杆10上；所述上仰转动销联接件15-5与刻度盘挂顶框7的上端连接，所述转动收紧架15-7的底部与上连接板6-3固定连接。

采用止推轴承增加了转动的连贯性，且水平转向机构15可实现任意角度转动的可行性。

如图10所示，所述叶片连接环4包括叶片环主体4-3，所述叶片环主体4-3的后侧一周均匀安装有多个风筒主体连接片4-5，所述叶片环主体4-3的前侧一周安装有多个外叶片连接钩4-1和多个内叶片连接钩4-4，多个所述外叶片连接钩4-1均匀设置，多个所述内叶片连接钩4-4均匀设置，所述外叶片连接钩4-1和内叶片连接钩4-4间隔布设，所述内叶片连接钩4-4上安装有第一弹簧连接钩4-2，所述风筒主体连接片4-5通过螺栓与叶片环连接钩6-2连接。增加叶片连接环增加了装置的可拆卸性，当装置叶片损坏时不需要整个装置拆卸。

如图11所示，所述口径调节外叶片2为弧形口径调节外叶片，所述弧形口径调节外叶片的中部设置有拉紧绳连接环2-1，所述口径调节外叶片2的大端设置有叶片环外连接钩2-2，所述叶片环外连接钩2-2与外叶片连接钩4-1铰接，所述拉紧绳连接环2-1上设置有一端与其连接的叶片收缩拉紧绳5，所述叶片收缩拉紧绳5的另一端依次穿过第三过孔6-11、第二过孔6-71和第一通孔10-1后与叶片收缩拉紧绳固定钩12连接，所述叶片收缩拉紧绳固定钩12安装在功能操纵杆10上，所述功能操纵杆10的数量为多个，多个所述叶片收缩拉紧绳固定钩12由上至下依次设置。

如图12所示，所述口径调节内叶片1为弧形口径调节内叶片，所述口径调节内叶片1的中部设置有第二弹簧连接钩1-1，所述口径调节内叶片1的大端设置有叶片环内连接钩1-2，所述叶片环内连接钩1-2与内叶片连接钩4-4铰接，所述第二弹簧连接钩1-1与第一弹簧连接钩4-2之间连接有弹簧3。

如图13所示，所述工字滑轨17的前端底部设置有第一限位板17-3，所述工字滑轨17的后端底部设置有第二限位板17-4，所述工字滑轨17的前端顶部设置有第一连扳17-1，所述工字滑轨17的后端顶部设置有第二连扳17-2，所述工字滑轨17上均匀设置有多个挂环组，每个所述挂环组由紧挨设置的两个挂环17-6组成，所述挂环组的其中一个所述挂环上连接有吊索18，所述吊索18上连接有锚杆19。

如图14所示，所述单向滑动小车16包括滑动小车主体16-4和单向滑动卡16-3，所述滑动小车主体16-4的左右两侧均安装有两个沿工字滑轨17滑动的滚轮16-1，所述单向滑动卡16-3设置在滑动小车主体16-4的左侧后部，所述单向滑动卡16-3的下端通过螺栓16-2与滑动小车主体16-4铰接，所述单向滑动卡16-3的上端与设置在工字滑轨17底部的限位块17-5相配合且限位块17-5用于限制滑动小车主体16-4向后滑动。采用单向滑动小车改变了原先轨道滑动摩擦为滚动摩擦，减小阻力，单向滑动卡防止风筒反向滑动。

本发明的工作原理为：使用时，将锚杆19固定在巷道内壁上，则煤矿综掘工作面风筒出风口叶片式机械调控装置整体吊在巷道内壁上。通过连接在第二弹簧连接钩1-1与第一弹簧连接钩4-2之间的弹簧3来保持叶片处于扩张状态，通过与口径调节外叶片2连接的叶片收缩拉紧绳5来牵引叶片收缩，调节叶片开闭大小，进而达到控制风筒出风口的大小。通过调节功能操纵杆10在角度刻度盘8上的不同位置，调节好后并后风筒俯仰角度固定销9锁紧，即可控制风筒出风口的俯仰角度。通过水平转向机构15来调节风筒主体的水平转向，调节好后将风筒水平转动固定手柄11向下扳动靠至功能操纵杆10上即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。