隔爆外殼防爆原理

當(dāng)電氣設(shè)備在使用時(shí)，由于導(dǎo)體電阻的熱效應(yīng)，電氣部件及線路會(huì)發(fā)熱；由于開(kāi)關(guān)、繼電器等電氣元件正常工作時(shí)引起的電路通斷，會(huì)產(chǎn)生電氣火花或電??；由于電氣部件之間的絕緣或間距不夠，不同電勢(shì)的導(dǎo)電部件之間會(huì)發(fā)生短路、擊穿等故障而發(fā)熱、產(chǎn)生電氣火花或電弧，這些在普通環(huán)境中可能僅僅引起設(shè)備故障、線路故障等，但如果在爆炸性環(huán)境中，將可能點(diǎn)燃爆炸性環(huán)境中爆炸性物質(zhì)而爆炸。因此，有必要采取措施，防止電氣設(shè)備引起爆炸事故。
直接的措施是，不考慮設(shè)備的工作原理、功率大小，將電氣設(shè)備都安裝在一個(gè)足夠堅(jiān)固的外殼內(nèi)部，即使電氣設(shè)備引起其周?chē)谋ㄐ晕镔|(zhì)的爆炸，由于被外殼包裹，爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓不會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)環(huán)境中，從而不會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。
因此，這個(gè)外殼首先應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受內(nèi)部爆炸產(chǎn)生的壓力，在GB3836.2“爆炸性環(huán)境 由隔爆外殼“d”的保護(hù)的設(shè)備”中，該隔爆外殼需要至少承受1.5倍內(nèi)部爆炸壓力。
另外，設(shè)備在爆炸性環(huán)境中使用時(shí)，外殼本身也不應(yīng)當(dāng)成為點(diǎn)燃源。長(zhǎng)期的運(yùn)行時(shí)，設(shè)備外部的表面不應(yīng)有足以引起點(diǎn)燃的高溫。設(shè)備內(nèi)部的高溫即使引起點(diǎn)燃，也無(wú)法傳播到外部，無(wú)需考慮其點(diǎn)燃風(fēng)險(xiǎn)，但應(yīng)當(dāng)防止斷電后馬上開(kāi)蓋，高溫表面的溫度還沒(méi)有下降到低點(diǎn)燃溫度以下，因此，有必要在外殼外部施加警告標(biāo)志，需要斷電足夠時(shí)間后方可打開(kāi)蓋板。
當(dāng)外殼采用金屬材料制造時(shí)，如果受到外部的敲擊、摩擦，可能會(huì)產(chǎn)生機(jī)械火花，引起點(diǎn)燃。鋁、鎂、鈦鋯等輕金屬被生銹的鐵碰撞后，極易產(chǎn)生高溫的機(jī)械火花，因此,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制金屬外殼材料中的輕金屬成分的比例。需要注意的是，雖然大部分情況下，銅及銅合金都是不發(fā)火，被其它金屬碰撞后不會(huì)產(chǎn)生高溫機(jī)械火花，經(jīng)常被用作防爆工具，但是銅可以和乙炔形成乙炔化物，受到摩擦、碰撞后，乙炔化物會(huì)劇烈燃燒，因此，如果設(shè)備預(yù)計(jì)用于有乙炔的環(huán)境，外殼材料應(yīng)控制銅的含量不超過(guò)65%。
外殼還應(yīng)當(dāng)具有足夠的穩(wěn)定性，不應(yīng)在日常使用中發(fā)生腐蝕，活性高的鋅及鋅含量超過(guò)80%的合金就不適合制造防爆設(shè)備的外殼。
當(dāng)外殼采用除玻璃、陶瓷以外非金屬材料制作時(shí)，除了需要考慮其在長(zhǎng)期工作中，因承受高溫、低溫而引起的性能下降外，對(duì)用于煤礦井下的燈具透明件、非礦用場(chǎng)所的外殼，還需要考慮其因暴露在紫外線中而引起的性能下降。另外，非金屬受到摩擦后會(huì)積聚靜電，當(dāng)靜電在足夠高的電勢(shì)放電時(shí)，將點(diǎn)燃環(huán)境中的可燃性物質(zhì)。因此，需要避免產(chǎn)生靜電或防止靜電積聚，可以選擇防靜電材料或盡快將靜電釋放的措施來(lái)降低靜電點(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)。
電氣設(shè)備在制造、使用時(shí)，不可避免地需要打開(kāi)外殼進(jìn)行安裝、調(diào)試、檢修等工作，不可能將外殼焊接成一個(gè)*封閉的整體，在外殼上就不可避免地形成了兩個(gè)不同部件接合的結(jié)構(gòu)，在接合的位置上存在著間隙，為了防止設(shè)備內(nèi)部的爆炸火焰從接合部位的間隙傳播到周?chē)h(huán)境中，需要對(duì)接合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)。根據(jù)已有的研究，火焰沿著狹窄的縫隙傳播時(shí)，間隙越小，越能降低傳播到外部的能量，當(dāng)間隙足夠小，內(nèi)部的火焰將無(wú)法通過(guò)接合部位引起外部環(huán)境的點(diǎn)燃。另外，火焰通道的長(zhǎng)度越大，對(duì)火焰能量的降低效果越好。在防爆標(biāo)準(zhǔn)中，這樣的火焰通道被稱(chēng)為隔爆接合面，根據(jù)大量的試驗(yàn)，得出了不同防爆等級(jí)的隔爆接合面寬度及其相應(yīng)間隙的安全值，當(dāng)接合面寬度大于這些小值、間隙小于大值，隔爆外殼是可以有效地防止內(nèi)部火焰?zhèn)鞑サ皆O(shè)備周?chē)h(huán)境中的。
隔爆接合面的型式主要有平面型、圓筒型、止口型、螺紋型、粘結(jié)型。無(wú)論是哪種型式，都是內(nèi)部爆炸火焰向外傳播的通道，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮不利條件下的情況。
由于緊固方式多種多樣，平面接合面的寬度及距離的位置也有多種變化，常見(jiàn)的主要有外固定式、內(nèi)固定式、連通腔體固定。