隔爆外殼“d”結構間隙標準化探討

楊捷

（北京中電拓方科技股份有限公司，北京100166）

隔爆外殼“d”結構間隙標準化探討

楊捷

（北京中電拓方科技股份有限公司，北京100166）

在GB3836.2-2010國家標準中，規定了隔爆電氣設備結構參數，但對隔爆間隙沒有進一步細化和系統化，未能形成一套完整的技術標準。采用有關國家標準，通過對隔爆外殼“d”結構間隙標準的制定及實踐，證明隔爆電氣設備隔爆面的間隙，是可以實現系統和系列化技術標準的，進而可以使某些隔爆專用零件的加工和原材料生產實現產業化，降低加工成本。為Ⅰ類和Ⅱ類隔爆電氣設備隔爆間隙的標準化，提供了參考。

隔爆電氣設備；結構參數；標準化

隔爆電氣設備，主要用于煤炭、石油及化工等含有易燃易爆氣體環境及有爆炸性粉塵的場所。隔爆型電氣設備的防爆性能，主要靠設備的“隔爆外殼”來保證的，該“外殼”必須具有十分可靠的耐爆性能和隔爆性能。隔爆接合面的寬度、間隙和平均粗糙度三個結構參數，是保證隔爆性能的重要因素，若其中有一個因素不符合GB3836.2-2010表1和表2以及接合面的平均粗糙度（Ra不超過6.3μ m）規定時，均可導致隔爆電氣設備的“隔爆外殼”內部爆炸損壞，并引發外部爆炸性氣體環境中的一種、多種氣體或蒸汽點燃，進而引發爆炸性環境氣體爆炸，危及人的生命和國家財產安全。

1 隔爆外殼的隔爆型式

廣泛采用的是間隙式隔爆結構，這是一種由組成隔爆外殼各零件之間的相互耦合形成的間隙。隔爆外殼的隔爆接合面（簡稱接合面）是形成間隙的主體，接合面的類型有平面接合面、圓筒接合面或止口接合面等。因此，GB3836.2-2010標準中，對隔爆外殼的接合面（L）和間隙（ic）的參數都有嚴格具體的要求，詳見表1和表2[1]。

2 隔爆接合面間隙標準化實踐

原國家標準局，于1983年8月29日公布了GB3836.1～4-1983《爆炸性環境用防爆電氣設備國家標準》之后，原機械工業部和原機械電子工業部，分別于1985年和1992年發布了JB/T4262《防爆電器用橡套電纜引入裝置》和JB/T4002《防爆低壓電器用接線端子》行業標準。這兩個標準主要針對“電纜引入裝置”和“接線端子”提出技術要求和對相關配套的零部件制定了標準，為爆炸性環境用防爆電氣設備國家標準的實施起到了重要作用。

目前，國家還沒有針對隔爆外殼“d”結構間隙按零部件幾何尺寸大小制定出系列標準，那么能不能針對隔爆接合面間隙這個重要隔爆因素也如同JB/T4262-1992[2]和JB/T4002-1992[3]機械行業標準那樣實施標準化呢？答案是肯定的。

隔爆接合面的類型有平面接合面、圓筒接合面或止口接合面等，其中平面接合面最大間隙，通常是在加工相互耦合的兩個零件的形位公差控制的，企業只要按照表1和表2規定的最大間隙值要求，嚴格執行加工工藝規程，就能達到技術要求。

表1 Ⅰ、ⅡA和ⅡB類外殼接合面最小寬度和最大間隙Table1 Minimum width and maximum gap of,ⅡA type andⅡB type enclosure joining surface

2.1 小轉軸用隔爆結構

“小轉軸是依靠手動從隔爆外殼外部對隔爆外殼內部進行主令控制的”[4]，例如，合、分閘機構、方向開關、閉鎖開關、儲能機構、隔離開關等，它們的特點是，只做轉向運動，轉向角度也不大。小轉軸的隔爆結構和結構參數，即隔爆面的最小寬度和最大隔爆間隙應符合表1和表2規定的數據?！靶∞D軸與襯套配合部分的表面粗糙度應低于Ra=3.2”[4]。

表2 ⅡC類外殼接合面最小寬度和最大間隙Table2 Minimum width and maximum gap ofⅡC type enclosure joining surface

2.2 操作桿用隔爆結構

在隔爆型電氣設備中，操作桿只做軸向運動，以實現從隔爆外殼外部操縱隔爆外殼內部的有關零部件，例如，按鈕部件、開關部件或其它功能的驅動機構。操作桿的軸與軸套（或稱襯套）的最大間隙和隔爆接合面最小寬度都有要求。因此，其隔爆參數也必須符合表1和表2的要求，操作桿外徑和軸套孔內徑的表面粗糙度應低于Ra=3.2。

小轉軸用隔爆結構中的轉軸與軸套的配合間隙以及操作桿用隔爆結構中的軸與軸套的配合間隙，實質上都屬于相互配合的孔與軸的間隙配合，完全可以在符合表1和表2的最大間隙的前提下，執行GB/T 1801-2009《產品幾何級數規范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》標準[5]，實現隔爆間隙的標準化。

著者從2010年～2014年在公司Ⅰ類隔爆電氣設備PBG1系列礦用高壓配電裝置和XBD1系列礦用隔爆型移動變電低壓側保護箱產品上的小轉軸和操作桿用隔爆結構中的軸與孔（軸套）的隔爆間隙標準化進行實驗。

實驗前，原設計圖紙標注的孔和軸的公差絕大多數都不符合GB/T 1801-2009《產品幾何級數規范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》的規定，可以說是“自定義”式的標注，能不能用？能用！但出現了許多問題，如零件互換性差、裝配效率低等，甚至出現孔（內徑）與軸（外徑）幾何尺寸小的配合隔爆間隙大，而幾何尺寸大的最大間隙反而小等情況。

在實踐過程中先后選了幾個方案，如H9/d9、H10/d10、H9/c9等，經多次實驗和優缺點對比，最后選定基孔制H9/c9間隙配合，見表3和表4。

表3 極限間隙或極限過盈Table3 Limit gap or limit interferenceμm

表4 操作桿和小轉軸最大隔爆間隙標準化表Table4 Standardization table of maximum flame-proof gap of operating arm and small shaft mm

2.3 選擇基孔制H9/c9間隙配合用于解決圓筒形接合面隔爆間隙標準化問題

（1）小轉軸和操作桿用隔爆結構的軸與孔的配合，是典型的間隙配合，從企業標準化角度，十分有必要將表1所列最大間隙，細化到現行國標GB/T 1801-2009《產品幾何級數規范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》標準中。

（2）為什么選擇基孔制？因為孔的內徑隔爆面加粗糙度不應該低于Ra=3.2，大多數軸套采用耐磨材料黃銅（H62），黃銅軸套與軸套座之間采用過盈配合，所以在黃銅軸套裝入軸套座后，黃銅軸套內徑會發生塑形變形，必須用鉸刀切削，即能達到孔的內表面粗糙度不低于Ra=3.2的要求，也能達到基孔制孔的設計偏差范圍內。

（3）在Ⅰ類電氣設備（隔爆外殼“d”保護的設備），小轉軸和操作桿的隔爆間隙標準化實踐中，按照國標GB/T 1801-2009《產品幾何級數規范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》孔與軸間隙配合種類達29種，經過H9/d9、H10/d10、H9/c9等幾種配合的實踐，考慮到最小公稱尺寸的間隙適度（即不能過大或過?。缀洼S的間隙覆蓋面大，又能滿足GB3826.2-2010表1的最大間隙標準要求，選擇H9/c9是合適的。

方案確定后，公司先后生產上千臺的Ⅰ類隔爆電氣設備，證明標準化后，從設計到生產都有章可循，設計效率提高了，零件互換性、裝配生產率及裝配合格率（達95%以上）均有較大幅度的提升。舉一反三，在Ⅱ類電氣設備（用于除煤礦瓦斯氣體之外的其他爆炸性氣體環境）實現隔爆間隙標準化，同樣可在執行GB/T 1801-2009國標，也能滿足表1和表2要求的最大間隙，選擇國標中合適的間隙配合類別，也是能夠實現Ⅱ類隔爆電氣設備隔爆間隙標準化。

圖1 操作桿（自動復位按鈕開關）Fig.1 Operating arm(automatic reset button switch)1-按鈕座；2-按鈕桿；3-按鈕；4-隔爆外殼內部

圖2 小轉軸（換向機構）Fig.2 Small shaft(reversing mechanism)1-換向轉軸；2-換向銅套（軸套）；3-換向開關；4-隔爆外殼內部

圖3 小轉軸（合閘機構）Fig.3 Small shaft(switch on mechanism)1-主軸銅套（軸套）；2-合閘主軸；3-隔爆外殼內部

圖4 小轉軸（儲能機構）Fig.4 Small shaft(energy storage mechanism)1-主軸銅套（軸套）；2-合閘主軸；3-隔爆外殼內部

3 軸套（襯套）標準化的設法

小轉軸和操縱桿所用隔爆結構的軸套結構型式，歷史上曾采用翻邊軸套，現在多數企業采用圓筒軸套。當軸套與軸套座的過盈配合，通過水壓試驗時，可以不按隔爆結構進行評價；否則此處結構參數應符合表1和表2的規定值。

現在有的企業為防止隔爆腔內產生爆炸時可能將軸套壓出殼體外而失爆，根據轉軸及操縱桿的結構，可以在軸套（襯套）腔體內的一端或腔體內外兩端，采用防止腔內爆炸將軸套（襯套）壓出的措施；如果軸套外徑與軸套座內徑選取合適的過盈配合（如S7/n8），又經水壓試驗證明軸套未發生位移，也是可行的。

綜上所述，小轉軸和操縱桿的軸套，本質上可視為滑動軸套，那么也可以按照GB/T 18324-2001《滑動軸承銅合金軸套》的標準[6]，將隔爆電氣設備上使用的所有軸套實現標準化，小轉軸及操縱桿的外徑（d）的尺寸公差，在符合表1和表2最大間隙的條件，參照GB/T 1801-2009《產品幾何級數規范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》標準中，“間隙配合”的配合類別（如H9/C9）確定。

通過對隔爆外殼“d”隔爆間隙的標準化，進而同時可將隔爆電氣設備上使用的各種小轉軸、操縱桿等隔爆結構中的小轉軸（含操縱桿）、軸套、軸套座三個零件的結構尺寸以及孔與軸的公差配合都實施了標準化，對提高和落實隔爆電氣設備的隔爆性能意義很重要。

在實現隔爆間隙參數標準化基礎上，進而可把用于加工軸、軸套及軸套座等的原材料也進行標準化，例如，當前加工軸套多采用黃銅棒、加工軸套座采用圓鋼或厚壁無縫鋼管等。

那么，有了軸套、軸套座等零件標準后，軸套加工可采用H62冷拔無縫銅管，軸套座可選用低碳鋼無縫鋼管等，只不過它的尺寸公差要符合軸套、軸套座等的公差與配合的要求。這樣，就可使零件加工做到無切削或少切削，極大的提高原材利用率，節約大量的有色金屬和鋼材，降低加工成本。如能在把軸套和軸套座等零件的加工，實現產業化生產，防爆電氣制造企業就可以從社會上采購這些標準零件，其社會經濟效益更加可觀。

［1］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局/國際標準化管理委員會.GB3836.2-2010《爆炸性環境第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設備》[S].北京：中國標準出版社，2010,14（10）.

［2］中華人民共和國機械行業標準JB/T 4262-1992[S].機械科學研究院,1993-02.

［3］中華人民共和國機械行業標準JB/T 4062-1992[S].機械科學研究院,1993-02.

［4］張顯力.防爆電氣概論[M].第2版.北京：機械工業出版社，2014-12：117-118.

［5］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局/國際標準化管理委員會.GB/T 1801-2009《產品幾何級數規范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》[S].北京：中國標準出版社，2010,1（11）.

［6］國家質量技術監督局GB/T 18324-2001[S].北京：中國標準出版社，2001-10．

環保促使鈦白粉行業兼并重組將進一步加速

對于目前鈦白粉市場的火爆，仁者見仁智者見智，但業內人士一致表示，在環保政策趨嚴的背景下，鈦白粉行業的集中度將持續提升，中小企業生存空間將被進一步壓縮。

2017年國家宏觀上的總體經濟指導思想是“穩中求進”，專家說：穩中求進就是告訴大家，今年的困難會更多，下行壓力還十分嚴重，因為，目前的結構調整和改革還沒有很大的起色，同時外部環境發生了很大的變化。2017年應對通脹就不得不收緊貨幣，從而導致原材料價格高，融資成本也會高。這些都會增加企業經營的困難。

今年以來，鈦白粉價格上漲勢頭仍在延續。鈦白粉價格持續大漲受多方面因素影響。目前原材料方面比較突出，鈦礦主要產地受到的環保監管壓力持續加大，產能持續受到擠壓。海外進口鈦礦因部分國家和地區停產導致價格持續攀升，國內鈦白粉企業成本壓力持續增長。采購鈦礦成本規模企業與弱勢企業差別很大。

環保政策趨嚴將進一步壓縮中小企業生存空間。根據規定，環保設施必須與主體工程同時設計、同時施工、同時投產使用。由于硫酸法鈦白粉副產需要進一步處理，對資源綜合利用和環保配套設施的要求較高，環保投入的加大和后期運行成本方面將面臨較大的壓力。

Discussion on the Standardization of the Gap of“d”Structure Flame-proof Enclosure

YANG Jie
（Beijing Zhongdian Tofung Technology Co.,Ltd.,Beijing 100166,China）

The structure parameters of flame-proof equipment are specified according to the GB3836.2-2010 national standards.However,such standards have failed in refinement and systematization of the flame-proof gap in order to form a complete set of technical standard.Development and practice of standards for the gap of“d”structure flame-proof enclosure by using the relative national standards have approved that the standardization of the gap of proof surface of flame-proof equipment can be realized.So the industrialization of machining and production process of flame-proof parts can be achieved to reduce processing costs.This paper will provide a certain reference for the standardization of the flame-proof gap of typeⅠand typeⅡflame-proof equipments.

Flame-proof equipment;Structure parameters；Standardization

TQ 052

A

1671-0460（2017）03-0542-04

2017-02-08

楊捷（1934-），男，遼寧沈陽人，享受政府特殊津貼專家，1957年畢業于北京礦業學院機電專業，從事防爆電氣設計審查工作。E-mail:o8YANGJIE@163.com。