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怎样设计防爆箱壳体?
点击次数:2879 发布时间:2015-09-08

               怎样设计防爆箱壳体?

    近几年,由于煤矿形势好转,生产矿用防爆产品的厂家大量增加,在这中间,有许多的厂家是初次生产防爆产品,由于对于防爆产品并不了解,设计出来的产品并不能满足防爆标准的要求,浪费了大量的人力物力。本文就针对这类情况,根据国家标准和力学结构的要求,提出隔爆型防爆电气产品的设计方法,供大家参考。

     具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备,隔爆外壳即能承受内部混合爆炸性气体被引爆所产生的爆炸压力,又能防止内部爆炸火焰和高温气体通过隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性气体混合物,隔爆型电气设备的标准编号为GB3836.2。  隔爆外壳一般由若干零件组成。零件与零件的接合,就必然留下接合间隙。为了不使外壳内部发生的爆炸传到外部,对于接合面的长度、间隙和粗糙度都必须符合规定。这种能够起到隔爆作用的接合面,就叫隔爆接合面。隔爆接合面之所以能起到隔爆作用,形象地说,就是隔爆外壳把火焰罩住,隔爆外壳内发生的爆炸就不会传到外部了。科学地说,就是隔爆接合面间隙破坏了可燃性混合物燃烧和爆炸的火焰反应带,另外,火焰在间隙传播中又失去了热量,因此,火焰经过隔爆接合面间隙传播之后大大地变小变弱,温度降低,它就不能点燃隔爆外壳外部的爆炸性气体混合物了。为了保证隔爆性能,GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分:隔爆型“d"》对隔爆面的zui大间隙或直径差、隔爆接合面zui小有效长度、隔爆接合面边缘至螺孔边缘的zui小有效长度隔爆接合面的平面度、粗糙度都作了相应的规定。
    一..对外壳的基本要求 (1)不传爆性能(防爆性能)  隔爆型外壳主要是根据间隙隔爆的原理设计。实际产品中外壳与门结构大致分为两种,即快开门与螺栓紧固,其接合面都有间隙存在。因此,要求隔爆接合面的间隙在标准规定的范围内,例如,对快开门结构,通常要求其间隙在0.25mm左右。   粗糙度   隔爆接合面平均粗糙度不超过 6.3um,(转轴3.2um)完全满足防爆的要求,隔爆接合面必须通过圆车,立车,立铣加工,表面是圆盘型刀纹构成,车出的零件表面粗糙度较高,具有较小的峰谷,和较小的间距组成的微观几何特征,好比筑起一道道屏障,有助于火焰从 
   火焰通道喷出,由此可见 隔爆结合面不是越光滑越好  在进行法兰平面加工时,一般是用车床、镗床加工,在保证机床精度的前提下应先进行粗加工,然后松一次卡盘爪,以消除粗加工时的内应力,然后再卡紧,同时卡紧力稍减一些,再进行精加工,切削用量一般为0.1—0.3 Im为宜,平面度应≤0.06 mrs。此外还应注意应增大刀具的前后角、减小刃口圆弧半径,提高切削速度,适当减小进给量,并采取冷却润滑措施。这些都会降低隔爆面的应力。  (2)结构强度(耐爆性能)
  隔爆外壳的主要作用就是使内部的爆炸限制在外壳之内,因此外壳必须具有足够的结构强度,以承受爆炸时所产生的爆炸压力。
  对矿用产品而言,爆炸性气体混合物的主要成分是甲烷(CH4),爆炸压力通常在0.8Mpa左右, 在设计时,通常取1MPa。

  
       隔爆型或增安型或两者都同时存在的防爆结构的产品在防爆电器产品中占有绝大部分,适当的防水防尘性能是产品必须具备的功能之一,在设计、生产、检验、维护的过程中,如何保证产品具有这一功能且有效,是一个重要的课题。
 
 
  隔爆外壳的隔爆接合面经常采用的结构有平面隔爆、圆筒面隔爆、止口隔爆和螺纹隔爆四种,如图1、图2、图3和图4所示。在未设置密封件的情况下, 其防护等级达到IP54,这可满足一般的要求,若要提高其防护等级,增设密封件是一种既经济,效果又好的方式。


 隔爆接合面是隔爆外壳不同部件相对应的表面配合在一起(或外壳连接处)且火焰或燃烧生成物可能会由此传到外壳外部的部位,也是爆炸性气体进出外壳的通路,在此设置密封件,须确保其应有的功能不受任何有害的影响。因此密封件及壳体相应沟槽的截面积应适当,且密封件在无氧或低氧情况下不可燃烧。

    现在密封件材质通常选用硅橡胶、三元乙丙橡胶。一般温升高的产品硅橡胶,发热不大温升小的产品,为了降低成本,则选三元乙丙橡胶。根据沟槽的截面积波动大小,密封件材料状态的选择分为发泡和非发泡两种。沟槽预先由压铸模具加工好,后面工序不加工或半加工,则它的截面积波动会较大,选择发泡的橡胶比较好,这样具有较大压缩体积的发泡橡胶能够保证所有密路径防护性能达到规定的要求,并且任何一处的密封压力也不会对有可能产生的爆炸物由外壳内部排出外壳造成有害影响。沟槽完全为机械加工而成,其截面积大小基本无波动,则选择发泡或非发泡的橡胶均可,若隔爆接合面是隔爆螺纹,则选用发泡的橡胶较好,这样在装配、安装、维修过程中,拧动壳盖或壳体的力的大小容易控制。
   
对于增安型壳体而言,不需要考虑爆炸物排发的问题,因为这是增安型防爆型式所决定的,所以密封件的选择只要考虑除此之外的其它要求,如温度、耐候性、加工工艺性等。
 
   密封件的如何选择非常重要,其在壳体接合面的具体位置也很关键。下面就列举几种典型结构,并做简要分析以供参考。
 
 
 
  图5所示,密封件在隔爆接合面内,接合面的隔爆间隙可以用塞尺直接检测,而图6所示则由于受密封件阻隔而不能直接检测,只能间接检测并通过其它途径确保隔爆间隙符合规定的要求。图5所示的接合面由于在密封件外,所以受外界水、蒸汽等的有害影响比图6要严重,因而要具有相应的防腐性能。
      图7所示,密封件设在壳体圆筒面根部的槽内,在装配与安装维修过程中,也不会掉落,同时隔爆接合面完全处于保护之下。图8所示为圆筒面隔爆结构中, 操作轴的密封。在轴上加工槽,“O"型密封圈放在槽内,安装方便,轴的转动不受影响。
 
  
   
  
   图9所示,密封件设在隔爆接合面外,这是zui佳位置,若设在圆筒部位,其加工、 安装的难度都会增加;若设在圆筒与平面转角处,则接合面被一分为二,隔爆面的有效尺寸就只能是其中的一部分了,显而易见,这样的结构造成了浪费。
      图11和图12所示为增安型壳体接合处的两种密封结构,前者通常用于防爆灯具接线箱,后者用于防爆配电箱接线箱。壳体接合面的沟槽和凸缘可由模具直接压铸加工而成,后面工序不再机械加工。沟槽内放置发泡的密封件,既能确保防护性能(可达IP66),又能使壳盖与壳体接合处不会出现影响外观的缝隙。若放置非发泡密封件,由于其压缩比小,则会出现整个密封路径上有的地方凸缘不能完全压下而出现缝隙,有的地方压力不够而出现防护性能不能满足要求的缺陷。


        图13为增安型壳体操作轴的密封结构,是在参考库柏公司一负荷开关轴的防护结构基础上改进而来的。当水从进水通道进入手柄座空间1内时,手柄座中间部分较高,水会沿着四周低的部位从泄水通道排出,若进入的水多,漫过凸起部位达到密封件2的唇口部位,由于其唇口是以一定压力紧贴在手柄组件的圆弧面上的,因而水也不会进入空间2内。当水以较大压力作用于密封件2时,由于其反唇口设计,水压越大则唇口圆弧面在手柄组件上的压也越大,所以水也不会进入空间2内。另外的进入通道,由密封件1密封。通过防护试验检测,该结构可达IP66。


      放置密封件的沟槽截面积及形状与密封件的材质状态和防护等级密切相关。    乐清市依客思电气有限公司位于中国电器之都——乐清市,是一家集研发、制造、贸易、服务于一体的民营科技型企业。 公司主要经营厂用防水防尘电器
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