防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)的9種通用要求
防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)的9種通用要求如下：
1、 設(shè)計(jì)原則
(1)緊固件的尺寸和材料要滿足防爆類型的結(jié)構(gòu)要求，如隔爆型設(shè)備緊固件的抗拉強(qiáng)度要承受爆炸壓力;增安型和其它設(shè)備的緊固件應(yīng)保證外殼充分壓緊，達(dá)到規(guī)定的防護(hù)等級(jí)。
(2) 鋁合金和塑料外殼的緊固件如采用輕金屬或塑料制的螺栓，則螺栓的材料和螺紋形狀要滿足緊固要求就可使用。
(3)緊固件的緊固應(yīng)保證只能用專用工具才能開啟的結(jié)構(gòu)。
2、特殊緊固件按GB3836.1-2021第9.1條規(guī)定。
——對(duì)保證專用防爆型式或用于防止觸及裸露帶電零件所必須的緊固件，應(yīng)只能用工具（如鑰匙、螺絲刀或扳手）才能松開或拆除。
——如果緊固件材料適合于外殼材料，含鋁、鎂、鈦或鋯的金屬的外殼用緊固螺釘可用鋁、鎂、鈦、鋯或非金屬材料制成。
運(yùn)行中為調(diào)節(jié)、檢查或其他操作而要求打開的蓋子或緊固螺孔，只有螺紋形狀適合于外殼材料時(shí)，才能在外殼材料上攻螺孔。
防爆電氣部件之間需用樹脂復(fù)合物進(jìn)行粘接來達(dá)到規(guī)定的接合強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮復(fù)合物的配方和工藝，并應(yīng)考慮粘接材料的極限溫度至少應(yīng)比設(shè)備表面溫度高20K。這是防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)的9種通用要求之一。
1、 金屬材料常用的有鑄鋼、鑄鐵、焊接鋼板、鑄鋁合金、不銹鋼等材料。如采用鑄鋁合金時(shí)，對(duì)Ⅰ類電氣設(shè)備外殼，鋁、鈦和鎂的總含量不允許大于15%(質(zhì)量比)，且鈦和鎂的總含量不允許超過6%;對(duì)Ⅱ類電氣設(shè)備外殼，含鎂量不允許超過6%(質(zhì)量比)。金屬外殼的厚度：對(duì)隔爆型外殼，應(yīng)能承受內(nèi)部爆壓和外部沖擊能量的考核;對(duì)其它防爆類型外殼，應(yīng)能承受外部沖擊能量的考核。2、 塑料材料塑料外殼在增安型電氣設(shè)備和本質(zhì)安全型電氣設(shè)備用的較多。主要考慮結(jié)構(gòu)輕便，抗環(huán)境化學(xué)腐蝕能力優(yōu)的特點(diǎn)。但材料的老化和變形是塑料制品的關(guān)鍵缺陷。某些塑料能克服以上的缺點(diǎn)，如DMC、SMC塑料制品已大量在防爆電氣產(chǎn)品的外殼中使用。選用塑料牌號(hào)時(shí)要考慮材料的熱穩(wěn)定性至少比設(shè)備產(chǎn)生表面溫度高20K;低溫特性至少比設(shè)備使用環(huán)境溫度下限低5-10K的條件下能耐規(guī)定的沖擊或跌落試驗(yàn)不損壞。對(duì)移動(dòng)電氣設(shè)備及可能被摩擦或擦拭的塑料表面要考慮靜電荷的影響，這可按相關(guān)的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用電纜布線方式通常需要使用電纜引入裝置，常見的電纜引入裝置有密封圈式和填料函式。（1）密封圈式電纜引入裝置通過裝置內(nèi)部的密封圈對(duì)電纜可靠壓緊實(shí)現(xiàn)與腔體內(nèi)部的密封，適用于橡套電纜穿過密封圈進(jìn)入設(shè)備腔內(nèi)。
圖1 密封圈式電纜引入裝置
（2）填料函式電纜引入裝置通過在填料筒中填塞填料實(shí)現(xiàn)與腔體內(nèi)部的隔離密封，在安裝進(jìn)線時(shí)需剝離電纜護(hù)套使芯線穿過填料筒，同時(shí)需在芯線周圍填充填料，保證芯線之間充分填充且填充長度不小于20mm。
電纜引入方式分為直接引入方式和間接引入方式。直接引入方式的電纜引入裝置直接裝在設(shè)備主腔外殼上，電纜經(jīng)引入裝置引入設(shè)備。
圖3 直接引入方式
間接引入方式是具有接線腔和主腔兩個(gè)腔體，電纜通過接線腔接線，接線腔和主腔之間采用填料密封過線，或采用接線端子連接的結(jié)構(gòu)。常見的間接引入方式多為上下兩腔結(jié)構(gòu)，上腔為設(shè)備主腔，為隔爆型結(jié)構(gòu)，用于安裝電氣元件；下腔為接線腔，可以是隔爆型，也可以是增安型。間接引入方式多用于主腔在正常運(yùn)行時(shí)存在產(chǎn)生火花、電弧、高溫的大功率設(shè)備的情況。
圖4 接線空腔為Ex d間接引入方式
3.密封圈式電纜引入裝置與填料函式電纜引入裝置的適用范圍 密封圈式電纜引入裝置安裝工序較為簡單，在確保電纜護(hù)套未提前剝離的情況下即能滿足密封要求，但其易因密封圈配合及老化問題對(duì)設(shè)備防爆性能產(chǎn)生影響，多用于內(nèi)部無火花、電弧或異常高溫的直接引入方式，或帶有接線腔的間接引入方式。 而填料函式電纜引入裝置的安裝工序涉及電纜護(hù)套剝離、分線填料等，固化后的密封填料與線芯融為一體，在設(shè)備更換、維修時(shí)操作比較繁瑣，但可以作為隔爆結(jié)構(gòu)的一部分，多用于直接引入方式，尤其是內(nèi)部具有火花、電弧或異常高溫元件的隔爆型電氣設(shè)備。4.隔爆型電氣設(shè)備的電纜引入裝置如何選擇 GB/T 3836.15-2017第10.4.2b（規(guī)定若電纜符合GB/T 3836.15-2017第9.3.2a)的致密要求，可以使用符合 GB3836.2 標(biāo)準(zhǔn)要求的隔爆型電纜引入裝置。防爆電氣設(shè)備使用密封圈式電纜引入裝置，還是使用填料式電纜引入裝置，應(yīng)按照下圖6選擇。
圖6 符合10.4.2b的電纜的隔爆外殼電纜引入裝置選型圖
選用直接引入方式：根據(jù)GB/T 3836.15-2017中圖6要求，在進(jìn)行電纜引入裝置選擇時(shí)，1)首先需判斷設(shè)備外殼內(nèi)部是否有點(diǎn)燃源（包括火花或正常運(yùn)行條件下出現(xiàn)的能夠引起點(diǎn)燃的設(shè)備表面溫度），不存在點(diǎn)燃源的設(shè)備可以使用密封圈式電纜引入裝置，存在點(diǎn)燃源的設(shè)備需判斷其安裝區(qū)域是否要求ⅡC設(shè)備（例如使用環(huán)境為氫氣環(huán)境）；2)若安裝區(qū)域要求使用ⅡC設(shè)備，安裝在2區(qū)或外殼容積小于2dm3時(shí)可以使用密封圈式電纜引入裝置。 選用間接引入方式：根據(jù)GB/T 3836.15-2017中10.4.1規(guī)定“當(dāng)接線空腔為Ex ‘d’時(shí)，電纜系統(tǒng)應(yīng)符合10.4.2要求”，此時(shí)“間接引入外殼認(rèn)為不會(huì)成為內(nèi)部點(diǎn)燃源”，接線腔可以選用密封圈式電纜引入裝置；當(dāng)接線空腔為Ex ‘e’時(shí)，應(yīng)使用符合增安設(shè)備要求的電纜引入裝置。 如果隔爆型電纜引入裝置符合 GB3836.2 的要求，并且用特定電纜試樣進(jìn)行試驗(yàn)，在外殼內(nèi)多次點(diǎn)燃可燃性氣體，在外殼外都沒有出現(xiàn)點(diǎn)燃，則不必符合上述圖6 的要求。
防爆電氣設(shè)備外殼明顯處上應(yīng)有“Ex”或“Ex+防爆級(jí)別+溫度組別”標(biāo)志的總標(biāo)志。防爆電氣設(shè)備應(yīng)有銘牌，銘牌材料用黃銅或不銹鋼材料制造，厚度無具體要求，國外儀表用塑料表牌已廣泛使用，其粘膠材料質(zhì)量相當(dāng)好。銘牌至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：2、 產(chǎn)品名稱和型號(hào)規(guī)格;6、 環(huán)境溫度：-20℃ Ta 60℃ * 當(dāng)環(huán)境溫度為-20℃～ 40℃時(shí)，該項(xiàng)無要求。 防爆電氣設(shè)備金屬外殼上應(yīng)設(shè)置內(nèi)、外接地連接件。外接地連接件應(yīng)盡量靠近電纜引入裝置處，內(nèi)接地連接件應(yīng)在接線腔內(nèi)。連接件的尺寸應(yīng)能至少和4mm2以上的保護(hù)線可靠連接，并應(yīng)有防松措施保證可靠壓緊，在接地連接件處應(yīng)設(shè)置接地符號(hào)，以示正確連接。有雙重絕緣和加強(qiáng)絕緣的電氣設(shè)備;有金屬導(dǎo)管連接的電氣設(shè)備，可不必設(shè)置接地連接件。
防爆電氣設(shè)備外部電纜或?qū)Ч艿囊?，除?電纜方法引入外，絕大部分在接線腔內(nèi)進(jìn)行的。設(shè)計(jì)接線空腔時(shí)，應(yīng)保證有足夠的尺寸，便于導(dǎo)線可靠連接。外殼的防爆型式要符合使用的爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境。接線腔內(nèi)設(shè)置的接線端子，其導(dǎo)電螺栓的規(guī)格應(yīng)有余量，防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)中較為重要。 防爆外殼、接線端子、電流表、小型開關(guān)、小型按鈕、指示燈、儀表顯示器引入裝置、等部件，如制成Ex元件，就可方便的安裝在增安型外殼內(nèi)，達(dá)到結(jié)構(gòu)輕巧，安裝維護(hù)方便的目的。 為防止防爆外殼帶電開蓋，應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖裝置，其裝置應(yīng)保證非專用工具不能打開的機(jī)構(gòu)。如無聯(lián)鎖裝置，應(yīng)設(shè)置“嚴(yán)禁帶電開蓋”的警告牌。 工業(yè)環(huán)境中，存在特殊環(huán)境的電氣設(shè)備較多，但是這樣的電氣設(shè)備極易與環(huán)境中的某些易燃易爆氣體發(fā)生爆炸，因此須做特定環(huán)境下的防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)以滿足特殊環(huán)境的使用需求。
