隔爆型電氣設備在井下使用的防爆措施

隔爆型電氣設備主要在煤礦井下爆炸危險工作場所使用，其使用環境場地狹窄，搬運困難，并有巖石、煤塊冒落、撞擊的危險，其外殼不僅要具有耐爆性，還應具有足夠機械強度，才能保證設備外殼在發生內部爆炸或受到外物撞擊時，外殼不發生嚴重變形或損壞。為此，常在煤礦井下采掘工作面工作的隔爆型電氣設備的隔爆外殼必須采用鋼板或鑄鐵構成，但其他零部件或裝配后沖擊不到的或容積不超過2L的電氣設備，可用HT25-47灰鑄鐵制成。對于I類非采掘工作面用隔爆外殼也可以用HT25-47灰鑄鐵制成。對于容積不大于2L的外殼，也可以采用工程塑料制成，這種材料具有易成型、易切削加工，比重輕、易于制造等優點，但使用這種材料作隔爆外殼時必須注意到塑料在高溫下易發生分解和變形的性質。因此，在具有大量熱源和能發生大電弧的電氣設備上不宜使用塑料外殼。

隔爆外殼的幾何形狀是多樣的，大量的理論研究和實踐證明：在相同容積、不同形狀的隔爆外殼中，非球形外殼中的爆炸壓力比球形外殼中壓力低，即球形外殼的爆炸壓力最大，而長方體外殼爆炸壓力最小，外殼內的爆炸壓力是隨著容器形狀的不同而改變。這是因為隨著外形散熱表面積的增大而降低了爆炸壓力。因此，隔爆外殼以采用長方形外形為宜，這樣可以提高外殼的耐爆能力。

隔爆外殼的容積也是設計隔爆外殼的關鍵。理論和實踐都證明：在其他條件都一定的情況下，隔爆外殼的容積與外殼內的爆炸壓力無關，容積對壓力的影響不大。因此在設計制造隔爆外殼時就可以在滿足設備技術要求的前提下，盡量減小隔爆外殼的體積，既保證了外殼的耐爆性又減小了

體積、減輕了重量，更便于在煤礦井下特殊環境中使用。

一般隔爆外殼大都是由兩個或兩個以上的空腔組成，且空腔間是連通的，因此在外殼內爆炸性混合物發生爆炸時將會產生壓力重疊現象，也就是當一個空腔里的爆炸性混合物爆炸時，會使另一個空腔里的爆炸性混合物受到壓縮，而使壓力增高。如果這個空腔再爆，將會出現過壓現象，形成多空腔壓力重疊，隔爆外殼的耐爆性將受到威脅。因此，在設計制造隔爆外殼時應盡量避免采用多空腔結構，如果無法避免這種結構則應盡量增大各空腔間聯通孔的面積。因為多空腔壓力重疊的過壓大小與兩空腔容積比以及連通孔斷面積有關。當兩空腔容積比一定時，連通孔斷面積越大，過壓就愈小，從而增加外殼的耐爆性能。另外，外殼的長、寬、高尺寸之比也不要過大，以免造成外殼內的壓力重疊現象。

隔爆型電氣設備的隔爆外殼不但具有耐爆性還應具有隔爆性。隔爆外殼如何實現隔爆作用，這是研究隔爆型電氣設備的關鍵。我們知道，由于加工、制造、使用、維修等方面的需要，無論何種形狀的隔爆外殼，都不可能是一個“天衣無縫＇的整體，而是由幾部分和各種零件構成的。各部分以及零件之間都需要聯接，而聯接的縫隙勢必會成為外殼內的爆炸性產物穿過的途徑。如果對這些聯接的間隙不作特殊規定和技術要求，那么穿過間隙的殼內爆炸產物就要引燃殼外周圍爆炸性混合物，其后果不堪設想。為了阻止殼內爆炸性混合物爆炸生成物引燃殼外周圍的爆炸性混合物，就必須在外殼的各接合處，也就是聯接間隙采取一些特殊有效的措施，實現外殼隔爆性能。通常把互相聯接的接合面稱為“隔爆接合面＇，簡稱“隔爆面＇。而隔爆面之間的間隙稱為“隔爆接合面間隙＇，簡稱“隔爆間隙＇。隔爆間隙的大小是隔爆外殼能否隔爆的關鍵。通常隔爆面是采用法蘭連接的隔爆保護方式。隔爆結合面間隙有多種結構：平面形結構（開關大蓋與殼體、接線盒與殼體），圓筒形結構（電動機端蓋與機座、轉軸與轉孔），平面加圓筒形結構（煤電鉆接線盒蓋與接線盒），曲路（迷宮）結構（原蘇聯進口的開關大蓋與殼體），螺紋結構，襯墊結構（照明燈罩與金屬外殼），疊片結構（老式蓄電池箱上防爆結構），微孔結構（分析儀器傳感器用銅基、不銹鋼基粉末冶金片，不銹鋼球隔爆結構、發泡不銹鋼板），金屬網隔爆結構（多層銅網、不銹鋼網）等，如圖1所示。

利用外殼的間隙進行隔爆的理論與金屬網對火焰熄滅作用原理相仿。隔爆外殼的隔爆作用是利用外殼的法蘭間隙來實現隔爆的。為什么法蘭間隙能實現隔爆，現在理論研究上仍有兩種觀點：一種觀點認為，法蘭間隙對殼內爆炸生成物（火焰）有熄火作用，火焰在狹窄的法蘭間隙中自動熄滅，因此法蘭間隙有隔爆作用，另一種觀點則認為，法蘭間隙不僅能熄滅殼內火焰而且還能降低殼內爆炸生成物的溫度，而這些生成物是有傳爆危險的，所以法蘭間隙能起到隔爆作用。總之，理論的研究和實踐都證明了利用隔爆外殼的法蘭間隙能起到隔爆作用。既然法蘭間隙能起隔爆作用，那么間隙的大小與隔爆作用的大小又存在什么關系呢？研究證明：法蘭間隙越大，穿過間隙的爆炸產生物能量就越多，傳爆性就越強，隔爆性能就越差。相反，法蘭間隙越小，傳爆性就越弱，隔爆性能就越好。

法蘭隔爆面的長度也和法蘭間隙的隔爆性緊密相關。隔爆面越長，傳爆的可能性就愈小，隔爆面越短，傳爆的可能性就越大。為了能使隔爆外殼具有最佳隔爆性，人們對外殼法蘭間隙的大小與隔爆性能進行了試驗研究，試驗得出：最大不傳爆間隙就是最大試驗安全間隙，不同的爆炸性混

合物的最大試驗安全間隙不同（當法蘭間隙的長度為25mm）。既然法蘭最大安全間隙對隔爆有如此重要的作用，那么影響最大安全間隙又有哪些因素呢？研究證明，影響最大試驗安全間隙的因素有：1爆炸性混合物的濃度，2隔爆法蘭的長度及其表面加工粗糙度；3隔爆外殼的容積；4爆炸混合物的初始壓力、溫度和濕度；5點火源到隔爆間隙內緣的距離；6爆炸性混合物的流動狀態等諸多因素。下面逐一研究這些因素對最大安全間隙影響的程度。

A．爆炸性混合物濃度的影響。最大安全間隙試驗時使用的爆炸性混合物的濃度是最危險的濃度，當這種爆炸性混合物濃度高于或低于最危險濃度時（最大安全間隙試驗中所采用的濃度），都會使試驗安全間隙增大。爆炸性混合物濃度對最大試驗安全間隙的影響是非線性關系變化的。

B．隔爆法蘭長度的影響。法蘭長度下降；安全間隙下降，法蘭長度上升，試驗安全間隙增大。當法蘭長度從零增加到15mm時，試驗安全間隙增長很快。但當法蘭長度再度增大時，試驗安全間隙只能增大到這種爆炸性混合物的熄火距離。如果再增大法蘭面的間隙，爆炸性混合物的爆炸生成物將穿過間隙向殼外周圍傳播，那么外殼也就失去了隔爆作用。

C．隔爆外殼法蘭表面加工粗糙度的影響。法蘭表面加工粗糙度只要不影響間隙的寬度，即只要保持法蘭表面平整，不會造成間隙寬度畸形，法蘭表面略粗糙一些，對隔爆性能沒有大的影響。一般認為，隔爆面加工粗糙度達到△3.2就能滿足要求，但不能低于△3.2。在保證隔爆面平整的前提下，加工表面略粗糙些，將會降低隔爆殼內爆炸性產物在穿過隔爆間隙時的速度，這對法蘭間隙的隔爆作用是有利的，但不能過分粗糙，否則將引起安全間隙下降。

D.隔爆外殼的容積對最大試驗安全間隙的影響。在殼內點火源位置一定的前提下，隔爆外殼容積的改變對最大試驗安全間隙影響是不大的。

E.爆炸性混合物的壓力和溫度對最大安全間隙的影響。爆炸性混合物壓力提高，最大試驗安全間隙將下降；爆炸性混合物溫度的提高更易爆炸，將會使試驗安全間隙下降。

F.爆炸性混合物濕度的影響。隨著爆炸性混合物濕度的提高，間隙的傳爆的可能性減小，最大試驗安全間隙將隨之增大。

G.隔爆外殼內點火源位置對試驗安全間隙的影響。對于快速反應的爆炸性混合物，殼內點火源位置對試驗安全間隙的影響不大。但對于反應緩慢的爆炸混合物，點火源對最大試驗安全間隙有較大影響。點火源位置偏離中心，最大試驗安全間隙將隨之增大。