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隔爆外壳防爆原理

更新时间:2020-08-10点击次数:1124

当电气设备在使用时,由于导体电阻的热效应,电气部件及线路会发热;由于开关、继电器等电气元件正常工作时引起的电路通断,会产生电气火花或电弧;由于电气部件之间的绝缘或间距不够,不同电势的导电部件之间会发生短路、击穿等故障而发热、产生电气火花或电弧,这些在普通环境中可能仅仅引起设备故障、线路故障等,但如果在爆炸性环境中,将可能点燃爆炸性环境中爆炸性物质而爆炸。因此,有必要采取措施,防止电气设备引起爆炸事故。
直接的措施是,不考虑设备的工作原理、功率大小,将电气设备都安装在一个足够坚固的外壳内部,即使电气设备引起其周围的爆炸性物质的爆炸,由于被外壳包裹,爆炸产生的高温、高压不会扩散到整个环境中,从而不会导致更加严重的后果。
因此,这个外壳首先应当具有足够的强度,以承受内部爆炸产生的压力,在GB3836.2“爆炸性环境 由隔爆外壳“d”的保护的设备”中,该隔爆外壳需要至少承受1.5倍内部爆炸压力。
另外,设备在爆炸性环境中使用时,外壳本身也不应当成为点燃源。长期的运行时,设备外部的表面不应有足以引起点燃的高温。设备内部的高温即使引起点燃,也无法传播到外部,无需考虑其点燃风险,但应当防止断电后马上开盖,高温表面的温度还没有下降到低点燃温度以下,因此,有必要在外壳外部施加警告标志,需要断电足够时间后方可打开盖板。
当外壳采用金属材料制造时,如果受到外部的敲击、摩擦,可能会产生机械火花,引起点燃。铝、镁、钛锆等轻金属被生锈的铁碰撞后,极易产生高温的机械火花,因此,应当严格控制金属外壳材料中的轻金属成分的比例。需要注意的是,虽然大部分情况下,铜及铜合金都是不发火,被其它金属碰撞后不会产生高温机械火花,经常被用作防爆工具,但是铜可以和乙炔形成乙炔化物,受到摩擦、碰撞后,乙炔化物会剧烈燃烧,因此,如果设备预计用于有乙炔的环境,外壳材料应控制铜的含量不超过65%。
外壳还应当具有足够的稳定性,不应在日常使用中发生腐蚀,活性高的锌及锌含量超过80%的合金就不适合制造防爆设备的外壳。
当外壳采用除玻璃、陶瓷以外非金属材料制作时,除了需要考虑其在长期工作中,因承受高温、低温而引起的性能下降外,对用于煤矿井下的灯具透明件、非矿用场所的外壳,还需要考虑其因暴露在紫外线中而引起的性能下降。另外,非金属受到摩擦后会积聚静电,当静电在足够高的电势放电时,将点燃环境中的可燃性物质。因此,需要避免产生静电或防止静电积聚,可以选择防静电材料或尽快将静电释放的措施来降低静电点燃的风险。
电气设备在制造、使用时,不可避免地需要打开外壳进行安装、调试、检修等工作,不可能将外壳焊接成一个*封闭的整体,在外壳上就不可避免地形成了两个不同部件接合的结构,在接合的位置上存在着间隙,为了防止设备内部的爆炸火焰从接合部位的间隙传播到周围环境中,需要对接合的结构进行特殊的设计。根据已有的研究,火焰沿着狭窄的缝隙传播时,间隙越小,越能降低传播到外部的能量,当间隙足够小,内部的火焰将无法通过接合部位引起外部环境的点燃。另外,火焰通道的长度越大,对火焰能量的降低效果越好。在防爆标准中,这样的火焰通道被称为隔爆接合面,根据大量的试验,得出了不同防爆等级的隔爆接合面宽度及其相应间隙的安全值,当接合面宽度大于这些小值、间隙小于大值,隔爆外壳是可以有效地防止内部火焰传播到设备周围环境中的。
隔爆接合面的型式主要有平面型、圆筒型、止口型、螺纹型、粘结型。无论是哪种型式,都是内部爆炸火焰向外传播的通道,在设计时,应当考虑不利条件下的情况。
由于紧固方式多种多样,平面接合面的宽度及距离的位置也有多种变化,常见的主要有外固定式、内固定式、连通腔体固定。

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