淺談隔爆型電氣設備上的玻璃透明件

劉丹

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司),遼寧 沈陽 110141)

淺談隔爆型電氣設備上的玻璃透明件

劉丹

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司),遼寧 沈陽 110141)

簡要介紹了隔爆型電氣設備上使用的玻璃透明件的安裝及檢驗要求。

隔爆型；玻璃透明件；襯墊；粘結接合面

1 引言

隨著我國經濟建設的高速發展，對能源的需求也日益增加。而諸如煤炭、石油及化工等能源行業的生產現場都是爆炸性危險場所，所使用的電氣設備必須是具有防爆性能的防爆電器產品。其中隔爆型電氣設備是眾多型式的防爆電器中使用最為廣泛的一種。為了使用方便，不可避免的要在隔爆外殼上安裝一些透明部件，用以觀察隔爆外殼內指示燈及顯示屏。防爆燈具更是把玻璃透明件作為其核心部件。由此可見玻璃透明件在隔爆型電器上的應用十分廣泛。本文就玻璃透明件的安裝和使用結合國家標準所提及的考核要求加以闡述。

2 隔爆型電氣設備的防爆原理

眾所周知，爆炸的三要素有：點燃源、可燃物質、助燃物質(氧氣)。隔爆型電氣設備的防爆原理是將點燃源與爆炸性氣體分隔開。將工作中產生火花、電弧或高溫的電氣設備，用具有足夠強度的外殼與外界環境隔離。即使外殼內部產生爆炸也不會引起殼外環境氣體爆炸。

隔爆外殼主要起到的作用有以下兩點：

(1)耐壓性

當外殼內部產生爆炸時，殼體不會產生變形或損壞。這與外殼的材質及殼體結構有直接關系。

(2)不傳爆性

爆炸后所產生的能量及火焰不會通過殼體傳播到周圍環境中，將爆炸性氣體點燃，乃至爆炸。

根據以上兩點可見，隔爆型電氣設備的結構對其隔爆性能起到了至關重要的作用。如何將玻璃透明件可靠的安裝到隔爆外殼上，使其既能使用方便又能達到防爆安全的效果就成為了一個擺在防爆電器設計者面前的一道難題。

3 玻璃透明件的安裝

目前就隔爆型電氣設備的玻璃透明件而言，防爆電器相關標準允許采用的安裝方式有以下兩種。

3.1 金屬或金屬包覆襯墊，如圖1所示

透明部件與殼體之間安裝具有一定強度的金屬或金屬包覆的可壓縮不燃性材料制成的襯墊。這種襯墊起防爆作用。

圖1 金屬襯墊式安裝示意圖

最為常見的是退火紫銅墊圈作彈性密封襯墊。在加工時必須注意，退火處理必須到位，否則會使墊圈變硬，安裝后不但起不到壓緊密封的作用，而且還會對玻璃產生機械應力。

3.2 粘結接合面的方式

依據標準GB3836.2-2010對透明件的安裝要求，透明件若采用膠粘方式固定，則有以下兩種方式。

(1)透明件可直接粘結到殼體上，如圖2所示。

圖2 粘結接合面式安裝示意圖

(2)透明件可粘結到一個框架上，框架再緊固到外殼，但框架和外殼之間應符合隔爆面要求。這種處理方法更有利于更換，如圖3所示。

圖3 玻璃直接粘結框架示間圖

特別要注意的是玻璃與碳鋼的線膨脹系數不同。在電氣設備運行發熱時，膠粘材料會產生剪切力，這樣就會對粘結面造成破壞。所以在GB3836.2-2010標準中規定，如果被粘合的接合面沒有粘結劑就不滿足隔爆面的要求，則膠粘后的接合面應承受耐熱和耐寒試驗。

3.3 安裝和使用中的誤區

(1)將玻璃透明件直接用框架和緊固件固定隔爆外殼上。利用玻璃板與殼體的接觸面形成隔爆面。按我國目前玻璃制造技術，這種做法不宜采用。因為玻璃都是硬質晶體，金屬框架、殼體在緊固件的作用下直接對玻璃產生擠壓。由于金屬框架、殼體變形的不均勻，必然會對玻璃產生機械應力，導致玻璃的損壞。

(2)將玻璃透明件粘結到殼體上，但不用框架壓緊。這種錯誤做法是在產品設計中最為普遍的。以為單靠膠粘的力量就可以達到防爆的作用。一旦由于膠的質量不過關、配比錯誤以及膠封工藝不合理等因素影響到膠粘的可靠性，那就對產品的安全性產生了致命隱患。因此外殼強度不能僅僅依靠粘結材料的粘結強度。在玻璃粘結到外殼上后，另一側墊一個橡膠緩沖墊，再用壓盤或框架將其壓緊，如圖2所示。這樣既達到了防爆作用，又對玻璃產生機械應力。

4 玻璃透明件的檢驗

玻璃透明件自身的性能指標對其實現隔爆性能也起到了尤為重要的作用。因此隔爆型電氣設備必須通過國家批準的具有防爆電器產品檢測檢驗資質的檢測機構認可，并發放防爆合格證后方可投入生產、銷售和使用。

隔爆型電氣設備依據標準GB3836.1-2010和GB3836.2-2010進行檢驗。被檢樣品應通過所有相關檢驗項目方視為合格。以下僅指出幾個與玻璃透明件性能要求最為密切的幾項試驗。

4.1 抗沖擊試驗

標準要求對三只玻璃透明件進行試驗。試驗應在一臺裝配完好的電氣設備上進行，但當這樣無法進行時，將部件安裝到類似的支架上進行試驗。

試驗目的是考核玻璃透明件在受到外力撞擊時，是否產生變形或損壞，由此破壞整個產品的隔爆性能。

4.2 跌落試驗

手提式或攜帶式電氣設備從1m的高度下落。

試驗目的是考核玻璃透明件在跌落到地面的情況下是否產生變形或損壞，近而破壞整個產品的隔爆性能。

4.3 熱劇變試驗

使玻璃透明件到達最高工作溫度，此時用規定溫度、水柱的水對其進行噴射。

考核玻璃在熱狀態下后遇冷是否產生破裂，近而影響隔爆性能。

4.4 外殼耐壓試驗

向試品內充入可燃性氣體，并將其點燃產生爆炸，殼內壓力迅速升高，對外殼及外殼部件施加力的作用。

此試驗是考核隔爆型電氣設備的外殼及外殼部件的承壓能力。是隔爆型電氣設備防爆性能的重要指標之一。

4.5 內部點燃的不傳爆試驗

將試品固定到一個密閉試驗罐內，向試品及試驗罐內同時充入相同的可燃性氣體，并將試品內部可燃性氣體點燃，觀察爆炸所產生的能量是否通過隔爆外殼將試驗罐內的可燃性氣體點燃。此試驗是考核隔爆型電氣設備的外殼的不傳爆性能。也是隔爆型電氣設備防爆性能的重要指標之一。

5 結束語

介于以上敘述，為了確保隔爆型電氣設備上的玻璃透明件能有效起到防爆作用，提出以下幾點建議。一是生產企業必須嚴把采購質量關，制定玻璃、襯墊、膠等原材料的入廠檢驗制度；二是合理、有效的制定裝配、膠封等重點環節的工藝流程，并保證其可靠實施；三是新研發產品必須送檢驗機構進行檢驗，確保產品的整體防爆性能。

[1] GB3836.1-2010，爆炸性環境 第1部分：設備 通用要求[S].

[2] GB3836.2-2010，爆炸性環境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設備[S].

[3] 王盡余,潘妙瓊,鐘梅.防爆電器手冊[S].化學工業出版社，2009.

[4] 陳捷頻，陳鈞 隔爆外殼上玻璃透明件的無應力安裝設計[S].

Talking about the Transparent Glass of Flame-proof Apparatus

LIUDan

(Shenyang Electrical Driving Research Institute(Co.Ltd.),Shenyang 110141,China)

The paper presents the installatioll and test requirements of the transparent class of flame-proof apparatus.

fame-proof type;transparent class;gasket;sticking binding surface

1004-289X(2015)03-0103-03

TD68

B

2015-03-27