隔爆型防爆灯具的原理和设计

隔爆型防爆灯具的原理和设计

        随着石油、化工等产业的飞速发展，照明灯具在生产、仓储、救援中的使用越来越广泛，品种越来越多。在爆炸性气体危险场所里如何防止照明灯具事故性爆炸的发生已经成为十分重要的课题。由于照明灯具在工作时不可避免地产生电火花或形成炽热的表面，它们一旦与生产或救援现场的爆炸性气体混合物相遇，就会导致爆炸事故的发生，直接危及国家财产和公民的生命安全。因此，作为使用zui广泛的照明灯具，它的防爆技术问题早已引起了人们的普遍关注和高度重视。吴

　　2隔爆型的原理根据欧洲标准EN13463-1：2002《爆炸性环境用非电气设备第1部分：基本方法与要求》的防爆概念和防火类型，隔爆型是采取措施允许内部爆炸并阻止火焰传爆的一种防爆型式，是zui常用的一种防爆类型。由于这种防爆类型的灯具外壳一般使用金属材料制造，散热性好，外壳强度高和耐用性好，很受用户欢迎。而且，许多增安型防爆灯具部件，如灯座、联锁开关等，也采用隔爆型结构。具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。如果爆炸性气体混合物进入隔爆外壳并被点燃，隔爆外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播。这是一种间隙防爆原理，即利用金属间隙能阻止爆炸火焰的传播和冷却爆炸产物的温度，达到火焰熄灭和降温，抑制爆炸的扩展的原理设计的一种构造（见图1）。吴

　　3隔爆灯具的设计在进行隔爆灯具的结构设计时，制造者往往重点放在隔爆外壳的外形和强度设计上，却往往忽略了与外壳构成整体的紧固件、引入装置、透明件、悬挂装置、标志等其它器件的设计。下面，根据GB3838.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第!部分：隔爆型“d”》的要求，在结构设计方面来分析需要注意的一些问题：⑴外壳紧固件用螺栓紧固的的隔爆外壳有二种型式：平面和止口。对于平面结构，螺栓不仅起紧固作业，还要保证平面间隙。对于止口结构，当隔爆面只考虑圆筒部分时，螺栓只起紧固作用；当隔爆面需要考虑圆筒加平面时，螺栓不仅起紧固作业，同时起保证平面部分间隙作用。当在外壳上直接攻螺纹时必须注意：紧固件螺孔尽量不要穿过隔爆外壳，穿过外壳时螺孔底部应留有3mm以上的余量；在使用铝合金等轻合金材料作隔爆外壳时，由于铝合金强度较低，因此，经常打开（如更换光源需要打开）的隔爆外壳上使用螺钉紧固时，不应在铝合金外壳上直接攻螺纹，应通过预埋防松的内外螺纹钢套，来增加螺孔强度，并防止因螺纹烂牙而失效；不需要用户在更换光源中或维修时打开，且出厂时已经安装好的螺栓，可以在外壳上直接攻紧固螺孔，但是不能使用细牙螺纹，尽量使用粗牙螺纹，且有足够的啮合扣数来满足紧固要求。吴

　　总之，在设计外壳紧固件时，应首先分清其在隔爆外壳中的作用，是只起紧固作用，还是既起紧固同时还起保证平面间隙的作用，然后确定螺栓的zui大轴向载荷选用合适的螺栓。⑵引入方式与引入装置灯具电缆和导线的引入可以按下述二种方法进行连接：a）间接引入，用接线盒或插接装置连接的方式；b）直接引入，将电缆和导线直接接入主外壳的连接方式。值得注意的是，密封圈老化或压不紧的情况下可以直接产生燃烧或传爆。因此，在正常工作时产生危险火花、电弧或危险温度且外壳容积大于2000cm3或GB3836.1《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》第4条划为ⅡC级的防爆灯具，不适合采用弹性密封圈压紧式直接引入方式。尽管GB3836.2没有对此说明，GB3836.15-2000《爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》对此作出了规定。通过引入装置引入到灯具的电缆，从安装到使用整个过程中，如果有可能受到拉力，引入装置的压紧螺母上或靠近引入装置的灯具内部增加电缆防拔脱压板，阻止力传递到接线端子上和防止电缆可能产生的移动，防止电气连接的接触不良或失效。灯具在设计时可能需要提供一个以上引入装置，方便用户不同的安装要求。出厂时，应将全部的引入装置都安装好封堵件，封堵件的结构必须适合防爆型式。或者，仅安装一个引入装置，将其余（引入装置拆除后的）孔用适合防爆型式的闷头代替。这样，不会因多余的引入装置忘记封堵而造成隔爆外壳的失效。⑶透明件的安装防爆灯具离不开透明件，而透明件又是外壳部件中强度zui低的部件，因此透明件安装是否可靠直接影响防爆灯具的安全性能。下面分析一下三种常用的透明件安装方式：a）直接密封在外壳内，与外壳形成一个整体。这种方法简单实用、使用广泛。密封材料应选用耐温、耐油的橡胶件，或使用环氧树脂等胶粘剂将透明件密封在外壳内并压紧。b）用衬垫或不用衬垫，直接将透明件紧固在外壳内。不用衬垫时透明件接合面的平整度要求很高，一般适合小型平板玻璃且将玻璃结合部位同时磨平，不然玻璃受力不均，容易碎裂。c）密封或胶粘在一个框架上，框架紧固在外壳内，这样可以将透明件作为整体更换。这种结构在灯具中使用很少，在一些须要经常更换透明件的大型设备上，将透明件和框架作为一个整体部件更换。透明件与框架的密封可以参考a）的型式。在结构上，应尽量使透明件受到的（内部爆炸产生的）力直接传递到金属外壳上，通过透明件的压板和或螺钉再传递到金属外壳上是不合适的，同时，透明件安装后不能受到应力，这样才能保证透明件与外壳结合可靠。

吴