隔爆兼本質安全型控制箱及水壓試驗機的設計,隔爆兼,本質,本色,安全,控制箱,水壓試驗,設計 隔爆兼本質安全型控制箱及水壓試驗機的設計 摘要 本文闡述了礦用自動風門系統(tǒng)總體方案設計和隔爆兼本質安全型控制箱及水壓試驗機的設計。礦用自動風門系統(tǒng)的總體方案設計和水壓試驗機的設計只作為簡單介紹。而重點在于介紹隔爆兼本質安全型控制箱的設計，主要闡述了隔爆型電氣設備和本質安全型電氣設備的隔爆原理、隔爆結構參數(shù)、隔爆外殼附件和對隔爆外殼的檢驗。 關鍵詞: 風門 隔爆 控制箱 水壓試驗機 Abstract This thesis mainly to describe the design of the system of automatic throttle which are used in mine. And the design of explosion-proof enclosure and the experiments machine using water pressure. The former is the simple introduction. The point lies in the introduction of the design of explosion-proof enclosure. It’s mainly to talk about the principle of explosion-proof equipments and the intrinsic safety equipments used in mine. Key words: throttle explosion-proof enclosure experiments machine 目錄 摘要 Abstract 第一章 緒論 1.1 課題的目的及意義 1.2 我國煤礦隔爆外殼的發(fā)展狀況 1.3 本次畢業(yè)設計的主要內容 第二章 礦用自動風門系統(tǒng)總體方案設計 2.1 系統(tǒng)組成 2.2 門體結構形式 2.3 傳動系統(tǒng) 2.4 控制箱 2.5 檢測及控制系統(tǒng) 2.6 系統(tǒng)的工作過程 第三章 自動風門隔爆兼本質安全型控制箱的設計 3.1 隔爆型電氣設備 3.1.1 概述 3.1.2 電氣設備外殼內的沼氣爆炸 3.1.3 隔爆原理 3.1.4 隔爆型電氣設備的隔爆結構參數(shù) 3.1.5 隔爆型電氣設備的外殼附件 3.1.6 隔爆型電氣設備防爆性能的保證 3.1.7 隔爆型電氣設備的試驗 3.2 本質安全電路和本質安全型電氣設備 3.2.1 本質安全電路的基本知識 3.2.2 本質安全型電氣設備的防爆原理 3.2.3 本質安全型電氣設備的部件 3.2.4 本質安全型電氣設備的結構要求 第四章 水壓試驗機的設計 4.1 水壓試驗機的組成及工作原理 4.2 水壓試驗機的工作過程 4.3 電機、水泵、管件和閥門的選型設計 結論 致謝 參考文獻 第一章 緒論 1.1 課題的目的及意義 本畢業(yè)設計題目為礦用自動風門系統(tǒng)設計。設計本課題的目的在于通過本課題的設計，可以使我們對礦用自動風門系統(tǒng)有所了解。而對自己所選的專題應該是有全面的了解。 為使風流在礦井內得到合理分配和流動,需要設置一系列的裝置來引導風流、遮斷風流或控制風流，這類裝置叫通風構筑物。通風構筑物的選擇和維護管理的好壞，在很大程度上決定了礦井通風系統(tǒng)的完善和通風效果。因此，通風構筑物是礦井通風工作中重要的一環(huán)。 符合于空氣動力要求的通風構筑物是具有最小的阻力和允許非常少的漏風。一切通風構筑物可分為兩類： 1）通過風流的構筑物——扇風機的風峒、風橋、反風裝置、調節(jié)口； 2）遮斷風流運動的建筑物——風墻、風門、井蓋、雙重風門、風閘、閥門、通風井筒的井上密閉建筑物。 由于本畢業(yè)設計任務是設計礦用自動風門系統(tǒng)，因此這里只介紹一種遮斷風流運動的建筑物——風門。 風門設在需要隔斷風流、平時又需要行人的巷道內。根據(jù)巷道寬度不同，風門有一扇的和兩扇的。風門可分為臨時風門和永久風門兩種。風門門窗安在擋風墻門垛的門框上，門扇由木質、金屬材料或混合材料制成，按開啟方式分為普通風門和自動風門。普通風門用人力開啟，一般多用木質構成，門扇與門框呈斜面沿口接觸，與水平面成80～85°傾角，接觸面用可縮性襯墊，迎風開啟。自動風門是借助于各種動力開啟與關閉的一種風門，按其開啟動力可分為撞桿式、氣動式、電動式和水動式等。自動風門靈活、可靠，可實行載波遙控與集中監(jiān)視。 風門是煤礦主要的通風設施，它一方面起到調度風流的作用，另一方面在災變時期還起著控制災害范圍的作用，特別是在火災、瓦斯爆炸時期，利用各種可控制的風門進行風流調度，防止災害擴大都起到越來越大的作用。為了適應礦井平時及災變時期對風門的需求，很多單位研制和開發(fā)出各種特色的風門，并已獲得礦井的應用。以下介紹幾種典型的自動風門。 （1）光控壓風自動風門 光控壓風自動風門的動力部分由汽缸、電磁閥、壓風軟管、滑輪、鋼絲繩等組成。電磁閥不通電時，汽缸的前腔通入壓縮空氣，后腔與大氣相通?；钊麠U縮回，風門處于關閉狀態(tài)。當電磁閥通電時，切換氣路，汽缸前腔與大氣連通，后腔通入壓縮空氣，活塞桿伸出，鋼絲繩通過滑輪便打開風門。 該風門的特點是自動風門與其它機械風門比較，具有所占空間小，動作靈活、可靠等優(yōu)點，適用于不能通過風流且需行人和通車的巷道。 （2）微波監(jiān)控電動風門 平頂山七礦使用有微波監(jiān)控自動風門，它主要由控制部分和執(zhí)行部分組成。 此類風門特點是風門與傳動裝置之間為剛性聯(lián)接，在正常情況下能真正實現(xiàn)風門開啟自動化和風門間的閉鎖；結構簡單、使用方便、對安裝和維護技術要求不高；可靠性好。 （3）壓力平衡式自動風門 中國煤博四方技術公司開發(fā)的FM-CK系列壓力平衡式自動風門，由壓力平衡式風門、CK防爆兼本安型程控組合開關、霍爾行車傳感器、紅外門阻傳感器及聲光信號系統(tǒng)組成。 該風門具有以下特點：電腦程控，適用于多種來往通過模式；傳感可靠，在泥中、水中均能使用；聲光信號，指示人車安全通過；兼容手動，斷電時可由人力開啟。 1.2 我國煤礦防爆外殼的發(fā)展狀況 建國以來，我國煤炭工業(yè)取得了世界矚目的成就，一直以較快的速度向前發(fā)展。我國煤炭業(yè)的發(fā)展主要是依靠科學技術的進步。而科學技術的發(fā)展主要是提高機械化水平和礦井技術裝備水平，不斷采用新技術。不斷提高礦井的綜合生產(chǎn)能力和抗災能力，改善煤礦的安全生產(chǎn)狀況。 通過對國外防爆外殼先進技術的多年實踐摸索，目前，我國該類產(chǎn)品質量和技術水平已經(jīng)大大縮短了與國際先進水平的差距，部分產(chǎn)品已經(jīng)接近或趕上國際先進水平。 機械加工工藝提高。多數(shù)企業(yè)的大部分產(chǎn)品基本上都注意了防爆部位和零部件的機械加工質量，基本能夠按照國家標準的規(guī)定進行加工，例如：隔爆面的加工精度和長度、緊固螺栓的旋入長度、內外接地裝置的直徑等。 1.3本次畢業(yè)設計的主要內容 本次畢業(yè)設計（論文）題目為礦用自動風門系統(tǒng)設計。所要設計的內容分為四個專題，即： 專題一 隔爆兼本質安全型電氣控制箱及其水壓試驗機的設計 1 控制箱總方案設計 2 隔爆外殼設計 3快開門結構設計（左右開門或上下開門） 4機械聯(lián)鎖裝置設計 5水壓試驗機總體方案設計 6電機、水泵選型設計 專題二 自動控制風門系統(tǒng)電氣設計 1 控制箱總體方案設計 2 本體總體方案設計 3 電氣控制回路及保護回路設計 4 電器元件及PLC選型設計 專題三 風門結構及機械傳動系統(tǒng)設計 1風門結構總體方案設計 2 門體、上下導軌、導向輪及張緊裝置設計 3 傳動系統(tǒng)總體方案設計 1） 電機 2） 采用電液推桿 4 電機、減速器、聯(lián)軸器、電液推桿選型設計 5 摩擦傳動結構及手搖機構設計 專題四 先導式風門結構及驅動系統(tǒng)設計 1風門結構總體方案設計 2 行人便門結構設計 3 行人便門驅動系統(tǒng)總體方案設計 4 直線電機的選型設計 我所選的是專題一：隔爆兼本質安全型電氣控制箱及其水壓試驗機的設計。設計內容主要有礦用自動風門控制箱（見圖00）、左右開門快開門機構（見圖01）、水壓試驗機外觀圖（見圖10） 第二章 礦用自動風門系統(tǒng)總體方案設計 2.1 系統(tǒng)組成 自動風門是借助于各種動力開啟與關閉的一種風門，按其開啟動力可分為撞桿式、氣動式、電動式和水動式等。但風門系統(tǒng)的組成基本類似。自動風門靈活、可靠，結構簡單，使用方便。 自動控制風門系統(tǒng)組成如圖1所示，由兩道門、來車識別裝置、狀態(tài)檢測裝置、防夾車裝置，隔爆兼本安控制箱等部分組成。每道門如圖2所示，由兩扇門體、道軌組合、滑輪組合、驅動裝置、牽引鋼絲繩、張緊裝置等組成。 2.2 門體結構形式 門體采用輕型槽鋼焊接成骨架，用3㎜厚鋼板覆蓋做門面，骨架及門面板在制造時做防銹處理，在其中的一扇門上設有行人便門，門扇周邊采用橡膠帶密封。上導軌采用20號槽鋼，下導軌采用18公斤道軌。另外門體的高度應與巷道的高度相適應，人行門應不低于1.8～2.0米。為避免列車通過時對風門的碰撞，風門全開時的凈寬應為列車最大寬度再加400㎜。 2.3傳動系統(tǒng) 本次畢業(yè)設計中采用的傳動系統(tǒng)有兩類：一類是采用電液推桿；另一類是采用電機。 2.4控制箱 控制箱是用來放控制元件的部分?？刂葡渲饕蓛刹糠纸M成，一部分是上面的接線腔，另一部分是下面的箱體。接線腔內主要放有一些接線裝置，比如九芯接線柱，螺桿接線柱等。箱體內放有電氣控制設備，由于本畢業(yè)設計中采用的是可編程控制器輸入輸出信號，因此箱內還放有可編程控制器及一些其他裝置。由于該控制箱是用于煤礦井下，因此要滿足煤礦安全規(guī)程的要求。在控制箱的設計中主要用了快開門機構和聯(lián)鎖裝置。所謂快開門機構是指防爆電氣設備外殼上只需解除少量螺栓或不需要解除螺栓，通過簡單的操作即可在短時間內打開的門或蓋（本設計中是門）。聯(lián)鎖裝置可以防止因誤操作而產(chǎn)生的明火引爆沼氣、人身觸電和機電設備事故。聯(lián)鎖裝置的目的是為了保證操作順序，防止誤操作。對它的要求是：設備帶電時，可拆卸部分不能拆卸；可拆卸部分打開時，該設備送不上電。它還應具有使用一般工具不能解除其聯(lián)鎖功能的結構。另外，為防止電氣設備外殼帶電而危及人身安全，因此電氣設備的金屬外殼應設外接地端子，接線盒內應設有內接地端子。接地端子處應標出接地符號。 2.5檢測及控制系統(tǒng) 據(jù)目前礦山使用的觸發(fā)信號，多以電機車架線旁加設附線，其次是光電和軌道接點幾種。繼電器控制系統(tǒng)，雖然附線式觸發(fā)信號簡單，便宜，并多數(shù)采用二段開門雙附線也較可靠，但有局限性，即當?shù)V車或人員通過風門時尚需手動。光電式觸發(fā)信號雖能當?shù)V車或人員通過風門時，均可自動開閉風門，靈敏度也高，但受到礦井塵霧、潮濕影響限制了使用，目前礦用光電管（光敏電阻）易老化，還不理想，尚需改進。軌道觸點觸發(fā)器，易于損壞，受潮濕而失靈，維修量大。 以上幾種均不理想，今后發(fā)展趨勢是超聲波或激光繼電裝置，并由繼電觸發(fā)器控制系統(tǒng)過渡到無觸點控制或簡易順序控制系統(tǒng)。 本次設計中采用的是可編程控制器控制系統(tǒng)。來車檢測靠燈光脈沖光照射傳感裝置，可編程控制器根據(jù)傳感信號控制電機的啟動以打開風門，開門的停止信號來自于開門限位開關；風門的關閉靠可編程定時控制，關門的停止信號同樣來自于關門限位開關。在每道門的兩側設有光電開關，檢測關門障礙，以防關門時夾車夾人。 2.6系統(tǒng)的工作過程 整個系統(tǒng)的工作過程如下： 1.上行車輛或下行車輛通過車燈脈沖光照射申請開門時，系統(tǒng)均發(fā)出申請信號，A，B門申請開門信號以先到者有效，后到者保持。 2.A門（或B門）申請信號有效時，執(zhí)行開門操作，同時有燈光指示，門開后延時15～30秒，此期間若還有申請信號，再延時15秒，在檢測無障礙情況下，執(zhí)行關門操作。A門（或B門）關閉后，延時2秒，B門（或A門）執(zhí)行開門操作，同時有燈光指示，門開后延時30秒，在檢測無障礙情況下執(zhí)行關門操作。 3.當下行車輛通過B門（或上行車輛通過A門）期間，若有上行車輛申請B門開門信號（或下行車輛申請A門開門信號）則B門（或A門）繼續(xù)延時30秒，上行車輛（或下行車輛）可進入B門（或A門），然后再執(zhí)行后續(xù)程序。 第三章 自動風門隔爆兼本質安全型控制箱的設計 1.1隔爆型電氣設備 1.1.1概述 很多礦山電氣設備都有難以密封的結合面，例如電動機的旋轉軸、開關的操縱桿等。當電氣設備的外殼存在間隙并且周圍沼氣濃度超限時，由于氣體的擴散作用，設備周圍的爆炸性氣體混合物就通過設備外殼的間隙進入設備內部，電氣設備內部的沼氣濃度會逐漸接近外殼外部的沼氣濃度。圖3-1所示為外殼周圍沼氣濃度為9.8%時沼氣滲入外殼達到的濃度與時間和法蘭結合面間隙的關系曲線。 由于電氣設備通電運行時溫度升高和停電時溫 度降低而產(chǎn)生的“呼吸”作用以及對流作用，更加 快了爆炸性氣體向電氣設備外殼內的擴散。此外， 電氣設備發(fā)生故障，其內部有機絕緣物的分解也會 產(chǎn)生大量爆炸性氣體。 因此，電氣設備內部的爆炸性氣體的爆炸是很 難避免的，但是，當電氣設備的外殼采用特殊的結 構后，可以使電氣設備內部的爆炸限制在機殼內部， 而不致引起機殼外部的爆炸性氣體混合物爆炸，這 種作用就叫做隔爆。 本世紀初，德國科學家貝林加提出了隔爆間隙的 熱傳導理論，并且進行了具有一定接合面長度和間隙的外殼隔爆試驗，通過試驗得出結論：間隙隔爆的方法是可靠的，隔爆型電氣設備就是在此基礎上誕生的。 隨后，各國科學工作者對隔爆外殼的隔爆理論進行了深入的研究，得到了隔爆接合面長度與間隙的關系和隔爆外殼臨界間隙的近似表達式等研究成果。這些成果為隔爆電氣設備的安全運行及隔爆電氣設備性能的改進提供了理論基礎。 我國對隔爆外殼的安全間隙也進行了大量的試驗和研究，并在此基礎上制訂了國家標準。為了確保防爆電氣設備的性能安全可靠，機械工業(yè)部和煤炭工業(yè)部1965年聯(lián)合頒發(fā)了《礦用防爆電氣設備制造檢驗規(guī)程》；1976年機械工業(yè)部、煤炭工業(yè)部、石油化學工業(yè)部聯(lián)合修訂防爆規(guī)程；1977年國家標準局頒布了《防爆電氣設備制造檢驗規(guī)程》（GB1336-77）；1983年國家標準局又頒布了《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備》國家標準：GB3836.1-83（通用要求）、GB3836.2-83（隔爆型電氣設備）等五項國家標準；1987年又連續(xù)頒布了GB3836.5-87…等四項防爆電氣設備標準。 隔爆型電氣設備的共同特征是：將正常工作或事故狀態(tài)下可能產(chǎn)生火花的部分放在一個或分放在幾個外殼中。這種外殼除了將其內部的火花、電弧與周圍環(huán)境中的爆炸性氣體隔開外，殼內各零件間的連接具有一定的結構尺寸，它還應具有一定的結構強度。當進入殼內的爆炸性氣體混合物被殼內的火花、電弧引爆時外殼不致被炸壞，也不致使爆炸產(chǎn)物通過聯(lián)接縫隙引爆周圍環(huán)境中的爆炸性氣體混合物。這種能夠承受內部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并阻止內部爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播的電氣設備外殼叫“隔爆外殼”。具有外殼的電氣設備叫“隔爆型電氣設備”，其標志為“d”。 由于制造、安裝、使用和維護等方面的原因，隔爆外殼不可能是“天衣無縫”的一個整體，而是有許多零件組成的。零件間聯(lián)接的縫隙會給殼內的爆炸產(chǎn)物引燃殼外的爆炸性混合物提供通道，并且爆炸產(chǎn)物總是沿著最短的路徑通過這些縫隙。這些縫隙也叫“火焰通道”。為了防止殼內的爆炸引起設備周圍環(huán)境爆炸性混合物的爆炸，火焰通道必須符合一定的結構尺寸，叫做“隔爆參數(shù)”。符合隔爆參數(shù)要求的隔爆外殼各部件相對表面配合在一起的接合面叫隔爆接合面。有的隔爆接合面經(jīng)過多次試驗得出了保證安全的參數(shù)范圍，對此在GB3836.2中作了明確的規(guī)定。還有一些因素對其保證安全的參數(shù)了解還不夠，則必須通過防爆試驗來證明其安全性。 隔爆型電氣設備的發(fā)明和防爆理論的完善促進了煤礦生產(chǎn)電氣化的進程。在具有沼氣、煤塵爆炸危險的礦井中，隔爆型電氣設備的數(shù)量可達礦井電氣設備的75%以上。因此弄清其防爆原理，學會正確使用和維護隔爆型電氣設備，對于搞好煤礦安全生產(chǎn)具有重大意義。 1.1.2電氣設備外殼內的沼氣爆炸 爆炸性氣體混合物在爆炸時產(chǎn)生大量氣體和熱量，這些氣體受熱后體積迅速膨脹形成壓力波，壓力波對其傳播路徑上的一切障礙都將產(chǎn)生壓力。由于隔爆型電氣設備內部的沼氣爆炸是不可避免的，因此我們有必要了解電氣設備外殼內的沼氣爆炸有什么特點。 一、沼氣爆炸產(chǎn)生的高溫和高壓 沼氣只有與空氣按一定比例混合后，才具有爆炸性，其反應過程如下： 點燃 CH+2（O+4N） 2H 上式左邊的是初始混合物，右邊的為反應生成物和反應放出的熱量Q?；旌衔镏械模∣+4N）為空氣的近似組成。上式說明，為了使1mol的沼氣完全反應，需要2mol的氧氣和8mol的氮氣。這樣沼氣在空氣混合物中的濃度為 CH 實際上，由于空氣中氧氣所占的比例略大于20%，所以沼氣空氣混合物完全反應的比例約為9.8%。偏離這個比例，也能發(fā)生反應。這個偏離界限就是爆炸界限，其上限為16%，下限為5%。 沼氣與空氣混合物爆炸時產(chǎn)生的高溫和高壓可根據(jù)反應方程和波義爾-馬略特定律粗略地計算出來。當沼氣的濃度為9.5%時，痄腮密閉絕熱的情況下溫度可達2100～2200℃，壓力可達840kPa左右。 以上數(shù)據(jù)是在絕熱狀態(tài)下密封容器內爆炸取得的。由于爆炸發(fā)生時通過外殼散發(fā)掉一部分熱量，所以實際測得的溫度和壓力均低于理論計算值。例如9.5%左右的沼氣空氣混合物，在常壓下引爆后測得的溫度為1850℃，爆炸壓力為740kPa。爆炸壓力測定系統(tǒng)如圖3-2所示，壓力波形如圖3-3所示。 當沼氣的濃度小于9.8%時，混合物中的沼氣得到充分燃燒，剩余氧氣未參加反應；當沼氣的濃度大于9.8%時，因混合物缺少氧氣，沼氣不能完全燃燒。因此這兩種情況下產(chǎn)生的壓力均小于最大值。 二、 影響外殼內壓力的因素 外殼內爆炸壓力的大小是決定外殼材料、結構和形狀的重要因素，因此必須了解影 響爆炸壓力的因素。 在爆炸性混合物的濃度、初始壓力、初始溫度等相同的條件下，影響外殼內爆炸壓力的主要因素有外殼的間隙、外殼的容積和外殼的形狀。 1、 外殼間隙的影響 電氣設備的外殼存在間隙，所以當外殼內沼氣爆炸時，燃燒表面對新鮮混合物的壓 縮使新鮮混合物通過間隙而被部分地釋放掉了，因此使容器中的爆炸壓力下降。在容積相同時，間隙越大產(chǎn)生的壓力越小。圖3-5所示為濃度為9.5%左右的沼氣-空氣混合物引爆時爆炸壓力與間隙的關系。為了使電氣設備的外殼能夠隔爆，通常希望間隙越小越好，因此外殼必須能承受較大的壓力，另外，當隔爆外殼上使用襯墊時，由于襯墊的存在使得間隙的泄壓作用消失，所以對其外殼的強度要求就更高。 2、 容積的影響 由于混合物爆炸時總是通過外殼壁產(chǎn)生熱量的損失，因此爆炸產(chǎn)生的壓力和容積是 有聯(lián)系的。一般用外殼內表面積S（即熱損失面積）與容積V（爆炸混合物的體積）之比表示散熱的效果。對于球形容器（圖3-6）： （式3-1） 式中 D——球形容器的直徑，㎜。 式3-1表明，容積小時單位體積散熱面積相對較大，因此爆炸壓力相對較低。容積大時，損失掉的熱量與總的爆炸熱量相比不算大，因此容積對壓力的影響不大。圖3-7表明爆炸壓力與外殼容積的關系。 圖3-7中的關系僅適用于容積小于 64L的情況。對于較大的容積，在爆炸 時由于引爆點的不同以及在各方向上爆 炸速度不同回造成較大的壓力分布不平 均。如在內徑為340㎜，容積245L的圓 筒形容器中，點火側的壓力為350kPa， 而在相對側，測得的爆炸壓力達900 kPa。 混合物爆炸時，會從外殼的間隙中漏氣而降低壓力。當間隙一定時，爆炸壓力和容積的大小也有聯(lián)系?？梢杂寐饷鍿和容積V的比表示泄壓效果。對于圖3-6所示的球形容器： （3-2） 式中 D——球形容器的內直徑，㎜； d——間隙高度，㎜。 式3-2表明外殼容積越小，單位體積所具有的漏氣面積越大，爆炸時壓力就越低。若容積較大，就較小，漏氣較少，則壓力就較大， 總之，由于容積較小時單位體積的散熱和漏氣都比較多，所以其內部壓力較低。這種現(xiàn)象在外殼容積0.5L以下時尤為顯著。 3、 外殼形狀的影響 在容積相同、外殼形狀不同的條件下，由于爆炸時產(chǎn)生的熱量相同，而散熱面積不同，所以產(chǎn)生的壓力也不同。在其它 條件都相同的條件下，不同形狀的容器內爆炸壓力的差異如表3-1所示。 由表可知，圓球形的爆炸壓力最大，長方形的爆炸壓力較小。這是因為球形容器的散熱面積最小，而長方形的容器表面積較大。 三、隔爆外殼的壓力重疊 沼氣與空氣的混合物在隔爆外殼內爆炸，如果外殼內為多空腔結構，還將產(chǎn)生爆炸 壓力重疊現(xiàn)象。壓力重疊是個復雜的物理過程。 如圖3-8所示，A、B兩個空腔之間以孔連通，A腔容積遠大于B腔容積。A、B腔內均充以爆炸性混合物，并在A腔點火引爆。起爆后，壓力波的傳播速度快（約330m/s），而爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷s3.39 m/s左右）。所以A腔起爆后壓力波首先傳到B腔，使B腔內爆炸性混合物的壓力升高，然后火焰?zhèn)鞯紹腔，使B腔內被壓縮的氣體引爆。這時B腔內產(chǎn)生的壓力是原來壓力的幾倍，甚至幾十倍，這種現(xiàn)象叫壓力重疊。 事實上，在同一容器內，由于容器內的結構原因影響爆炸火焰的正常傳播時就會出現(xiàn)壓力重疊現(xiàn)象。例如某平行六面體的外殼，空殼時按國家標準進行耐爆試驗，三次試驗后外殼完好無恙。六面體外殼內裝入電氣元件后，將完整的空腔分割成三部分，各部分之間是狹長的縫隙。當在某一端點火試驗時，壓力為470 kPa，而點火對面?zhèn)鹊谋▔毫_2700 kPa，外殼遭到嚴重破壞。 1.1.3隔爆原理 所謂隔爆，就是當電氣設備外殼內部發(fā)生爆炸時，火焰經(jīng)各接合面噴出，而不使殼外面的爆炸性混合物爆炸。隔爆外殼的間隙隔爆機理與金屬網(wǎng)對火焰的熄滅作用相仿。法蘭間隙能起隔爆作用的機理現(xiàn)仍有兩種觀點：一種觀點認為隔爆是由于法蘭間隙的熄火作用；另一種觀點認為隔爆是由于法蘭間隙的熄火作用和法蘭間隙對爆炸產(chǎn)物的冷卻共同作用的結果。從這一試驗來看，后一種觀點的理由更充分些。 一、間隙熄火作用 爆炸性氣體混合物火焰在狹小間隙中熄滅的理論是建立在觀道中火焰?zhèn)鞑ソ缦薜膶嶒炑芯炕A上的。對于不同的爆炸性氣體混合物，都有一個對應的臨界熄火直徑值d。當管子的直徑超過臨界值時，這種爆炸性氣體混合物的火焰即可沿著這個管道傳播，否則火焰熄滅。在管子中心火焰溫度最高，為T，沿火焰表面的溫度為T，即氣體燃燒所需最低溫度。在火焰外一定距離到管壁之間氣體的溫度為T，所以這個區(qū)域的氣體不燃燒，這是因為反應產(chǎn)生的熱量被管壁及未燃燒氣體吸收所致。隨著火焰的傳播，火焰前方的氣體相繼開始燃燒，而靠近管壁的區(qū)域y的氣體始終不燃燒，這個區(qū)域叫做“死區(qū)”。當管子的直徑減小時，死區(qū)逐漸向中間靠攏，火焰面進一步彎曲。若管徑再減小一點，火焰的傳播就不可能了，這個直徑即稱臨界直徑d 式中 氣體混合物熱擴散率，3.6×10㎡/s; u-火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?.39m/s; E-活化能，對于沼氣E=146600J/mol; R-氣體常數(shù)，4.37J/mol·K; e-自然常數(shù)，2.718； T-最大燃燒溫度，對于沼氣T=2100K。 在管道熄弧的基礎上，蘇聯(lián)學者B.C.克拉夫琴科教授提出了平面間隙結構的臨界間隙S表達式： （3－4） 可見，臨界間隙未臨界管徑的一半。 火焰在間隙中熄滅是因為熱量經(jīng)過氣體傳給結構間隙的表面的結果。所以公式3－3和3－4與構成間隙的材料無關，而僅與氣體混合物的種類有關。對于火焰?zhèn)鞑ニ俣群腿紵郎囟榷驾^高的氣體混合物，其臨界直徑和間隙較低，例如氫氣，其臨界間隙約為沼氣的1/10。 公式3－3和3－4還表明了管子和狹窄間隙對火焰有影響的各個參數(shù)之間的定性關系。根據(jù)分層燃燒火焰?zhèn)鞑l件導出的公式未考慮實際隔爆外殼中出現(xiàn)的一系列因素（爆炸過程中壓力的變化、爆炸生成物噴出的紊流性質、間隙出口處壓力的降低等）。因此從公式中得出得數(shù)據(jù)和實際是有差別的。例如，按公式3－4計算沼氣－空氣混合物的臨界間隙為2㎜，而按試驗數(shù)據(jù)，寬25㎜平面法蘭外殼的最大試驗安全間隙為1.14㎜。 二、間隙的冷卻作用 當接合面間隙小于臨界間隙時，殼內的爆炸火焰經(jīng)過間隙即被熄滅，但是如果穿出間隙的爆炸產(chǎn)物的溫度達到引燃爆炸性氣體混合物所需要的高溫時仍然能夠引起外殼周圍的爆炸性氣體混合物爆炸。例如一氧化氮爆炸時，其火焰不可能穿過0.8mm的間隙，但它卻使容器外的沼氣-空氣混合物引爆。這說明，間隙對爆炸產(chǎn)物的冷卻作用與外殼的隔爆性能有直接關系。 點燃爆炸性混合物的必要條件是 在有限的燃燒生成物中要有足夠的能 量。當法蘭間隙中的火焰通道足夠長 時，由于間隙的冷卻作用，穿過間隙 的火焰得到充分的冷卻，其溫度降低 到點燃外殼外部的爆炸性混合物所需 的最低溫度以下，所以不會傳爆。試 驗表明，從外殼中噴出的爆炸產(chǎn)物溫 度高于1020℃以上時才能點燃沼氣-空 氣混合物。如圖3-10a所示，在接合 面長度L=25㎜的鋼制平面法蘭的球形 外殼內，點燃沼氣濃度為8.5%的爆炸 性混合物進行試驗。在正對著點燃點 的間隙內外測得的溫度與時間的關系 如圖3-10b所示。 從圖中可以看出：外殼內部的最高溫度為1630℃，平均溫度為1440 ℃；殼外的最高溫度為950℃，而平均溫度為700℃，均低于1020℃。這證明隔爆間隙還有一個重要作用就是對爆炸產(chǎn)物進行冷卻。 下面具體分析一下間隙中爆炸產(chǎn)物被冷卻的程度，可燃性氣體通過間隙時的冷卻程度可利用熱損失Q與爆炸時產(chǎn)生的熱量Q之比Q/ Q來衡量。 如圖3-11所示，取出對著點燃點的接合面周長上的一小段d(爆炸時在這一段上噴出的氣體較多，有代表意義)。爆炸生成物從接合面d段上噴出的數(shù)量為： （3-5） 式中 ——爆炸生成物從接合面d段上噴出的數(shù)量，m； V——外殼的凈容積，m； P——法蘭接合面的周長，m; d——法蘭接合面單元長度，m. 式3-5是假設外殼內爆炸生成物全部噴出外殼而得出的。 在以下的試驗中全部采用濃度為8.5%的沼氣——空氣混合物。沼氣的燃燒值為892.6kJ/mol，所以容積為 的沼氣與空氣混合物完全燃燒放出的熱量為： （J） 氣流通過法蘭接合面d段間隙時，由于法蘭的熱傳導作用，產(chǎn)生餓熱損失可按下式計算： （3-6） 式中 C——氣體的定壓比熱容； ——外殼內氣體進入間隙時的平均溫度； ——氣體出口時的平均溫度。 由式3-5和3-6可得： 對于不同的間隙值，爆炸后外殼內外的溫度與熱損失情況如表3-2所示。 表3-2 爆炸后外殼內外的溫度與熱損失的關系 間隙S 平 均 溫 度 相對熱損失 每厘米接合面間隙的熱損失 （㎜） Q（KJ） 0.2 1662 355 58.2 153.7 0.3 1526 525 44.6 117.7 0.5 1440 786 24.6 78.3 1.5 1360 1078 13.2 31.7 通過以上分析計算可以看出：隨著間隙的加大，熱損失降低，隔爆外殼間隙處的出口溫度增加，逐漸失去隔爆作用。 三、最大試驗間隙 關于隔爆間隙的理論目前還不很完善從理論上得到的數(shù)據(jù)和實際試驗得到的還有些差 異。因此目前生產(chǎn)的隔爆型電氣設備所采用的結構參數(shù)仍然是以上試驗得到的數(shù)據(jù)為依據(jù)。 整個試驗裝置在承受1.5Mpa壓力的情況下，保證被試間隙不致有明顯的變化。在圓柱形爆炸試驗槽b內放有球形的被試腔a。被試腔上的k和l組成相互平行的長為25mm的法蘭間隙，l與千分尺相連。調整c可以得到所需要的被試驗法蘭間隙。 在標準規(guī)定的試驗條件下，向被試腔和試驗槽內通入爆炸性氣體——空氣混合物。當被試腔內爆炸性氣體或蒸氣與空氣的混合物被點燃后，通過長度為25mm的標準法蘭接合面不能點燃試驗殼外爆炸性氣體混合物的最大試驗間隙即為最大試驗安全間隙。 各種不同氣體的最大試驗間隙都須經(jīng)過多次反復試驗才能確定下來。 四、 影響最大試驗安全間隙的因素 最大試驗安全間隙是制訂隔爆外殼中隔爆接合面安全間隙的基礎，明了其影響因素 對隔爆外殼的安全使用極為重要。 影響最大試驗安全間隙的主要因素有：隔爆法蘭的長度和爆炸性氣體混合物的濃度等。 隔爆法蘭長度L對最大試驗安全間隙W的影響如 圖3-13所示。隨著法蘭長度的增加，爆炸產(chǎn)物穿過 間隙時的能量損失相對增加，所以使得試驗安全間 隙增大。當法蘭長度進一步增大時，試驗安全間隙 只能增大到這種混合物的熄火距離。因為間隙進一 步增大，火焰將沿著間隙直接傳播。 爆炸性氣體混合物的濃度對于最大試驗安全間隙 的影響如圖3-14所示，在確定最大試驗安全間隙的 標準試驗中所使用的爆炸性氣體混合物總是采用最危 險的濃度。對于沼氣——空氣混合物， 這個危險濃度為8.2%。當沼氣濃度高于 或低于這個濃度時，都會使試驗間隙增大。 此外爆炸性氣體混合物的初始壓力、 初始溫度和試驗外殼的容積對最大試驗安 全間隙也都有影響。 需要說明的是隔爆接合面加工的粗糙度， 對于隔爆性能的影響不大，表面粗糙度只要 不影響間隙的寬度，即在整個法蘭平面內的 不平度不會造成隔爆間隙寬度畸形，表面略 微粗糙點對隔爆性能不會有大的影響。當然過分粗糙將會使最大安全間隙下降。試驗表明，當加工粗糙度為25 下降到粗糙度12.5 和粗糙度6.3 時，最大試驗安全間隙略有增加，而加工粗糙度在 6.3以下時，最大試驗安全間隙基本一樣。粗糙度的高低對接合面的防繡有較大關系，粗糙度低一些有利于防繡處理。 1.1.4 隔爆型電氣設備的隔爆結構參數(shù) 在第三節(jié)中已經(jīng)講過最大試驗安全間隙的確定方法，并在圖3-13中給出了幾種氣體混合物的最大試驗安全間隙和法蘭接合面長度之間的關系，I類和II類A、B、C三個級別的隔爆型電氣設備的隔爆結構參數(shù)即是在上述最大試驗安全間隙的基礎上取一定的安全系數(shù)后確定的，本節(jié)所述隔爆結構參數(shù)均屬I類。對于II類A、B、C三個等級的隔爆參數(shù)可參看GB3836.2-83第一篇中有關條款。 國標GB3836.2-83對目前煤礦電氣設備常用的三種典型的隔爆結構參數(shù)進行了規(guī)定，這三種隔爆結構是：（1）平面、圓筒隔爆結構；（2）螺紋隔爆結構；（3）疊片式隔爆結構。對于其它隔爆結構，如微孔結構（分析儀器的探頭）、泄壓結構（干式變壓器外殼的泄壓裝置）等因技術尚不成熟所以暫未在規(guī)程中規(guī)定。 一、 平面、圓筒隔爆結構 這種隔爆結構在隔爆型電氣設備中使用最普遍。按隔爆接合面的形狀又可分為平面 隔爆接合面、圓筒隔爆接合面和止口隔爆接合面，如圖 3-15至3-17所示。平面隔爆接合面的相對表面為平面； 圓筒隔爆接合面的相對表面為圓筒形；止口隔爆接合面 的相對表面包括平面和圓筒接合面。 平面、圓筒隔爆結構的參數(shù)包括接合面的長度、接 合面的間隙和接合面的粗糙度。 1.接合面的長度L 從隔爆外殼內部通過隔爆接合面到隔爆外殼外部的最短通路的長度，即為隔爆接合面的長度L。接合面的長度由隔爆外殼的容積決定，一般有6.0、12.5、25、40mm等幾種尺寸。應該注意的是止口式隔爆接合面的長度計算應按圖3-16中的說明進行。當接合面上螺栓通孔時，爆炸火焰可以從螺栓孔中逸出。所以，隔爆參數(shù)中對于從螺栓通孔邊緣至隔爆接合面邊緣的長度也作了要求，其長度的測量如圖3-15所示，也應遵循“最短通路”的計算原則。 2.接合面的間隙W 隔爆接合面的相對表面間距離，即為接合面的間隙。對于圓筒隔爆接合面，則為徑向間隙（直徑差）。間隙W和接合面的長度 L有關系。 靜止部分隔爆接合面（圖3-15、3-16）、 操縱桿與孔隔爆接合面（圖3-17a）以及隔 爆絕緣套管隔爆接合面的最大間隙或直徑差 W和隔爆接合面的最小有效長L、螺絲通孔 邊緣至隔爆接合面邊緣的最小有效長度L、 轉軸與軸孔隔爆接合面最大直徑差W和最 小有效長度L（圖3-17b）須符合表3-3 的規(guī)定。但快動式門或蓋的隔爆接合面 的最小有效長度L須不小于25.0mm。 帶有滾動軸承的圓筒結構，最大單 邊間隙須不大于表3-3規(guī)定的W的三分之 二。由于使用滾動軸承，盡管表3-3中的W 值較L相同的靜止接合面大，但全部間隙W 值分配為兩部分，任意一部分的值均不會超 過基礎間隙值，故它的安全系數(shù)并未降低。 考慮到軸承間隙，零件公差及運轉中軸承的磨損等因素可能造成的軸與軸孔的偏心，因此留有三分之一的平均單邊間隙的偏心量，這條規(guī)定還可以防止單邊間隙過小造成軸與軸孔的磨損。 表3-3 煤礦井下電氣設備隔爆外殼的結構參數(shù) 接合面 L L W（㎜） 接合面 L L W（㎜） 外殼凈容積（l） 外殼凈容積（l） 型 式 （㎜）（㎜） V≤0.1 0.1＜V 型 式 （㎜） （㎜ ）V≤0.1 0.1＜V 平面式 6.0 6.0 0.30 - 帶有滾動 6.0 - 0.40 0.40 止動 12.5 8.0 0.40 0.40 軸承的圓 12.5 - 0.50 0.50 或圓筒 25.0 9.0 0.50 0.50 筒結構 25.6 - 0.60 0.60 式 40.0 13.0 - 0.60 40.0 - - 0.80 操縱桿直徑d和隔爆接合面長度L要符合表3-4的規(guī)定 表3-4 操縱桿直徑d和隔爆接合面長度L的尺寸關系 操縱桿直徑d（㎜） 隔爆接合面長度L（㎜） d≤6.0 L≥6.0 6.0＜d≤25.0 L≥d 25.0＜d L≥25.0 表3-3規(guī)定的結構參數(shù)值都是上限，正常出廠產(chǎn)品的結構間隙都小于上述值（以平面接合面為例，其間隙一般小于0.1mm）。從隔爆的角度出發(fā)，間隙越小越安全。 在確定最大試驗安全間隙的標準試驗方法中隔爆間隙是平面對平面，表3-3中的圓筒間隙結構尺寸是引用平面間隙試驗結果得出的，而且經(jīng)試驗這種引用是合適的。 隔爆接合面的粗糙度應不高于6.3，操縱桿須不高于3.2。 二、 螺紋隔爆結構 在維修中不經(jīng)常拆卸的部分可以使用螺紋隔爆結構。從氫氣、乙炔-空氣混合物的爆炸試驗結果看，螺紋隔爆結構是最好的靜止隔爆結構。螺紋隔爆結構如圖3-18所示。例如在礦用隔爆型移動變電站的高、低壓接線盒中，套管與接線座、接線座與出線盒法蘭之間均為螺紋隔爆結構。又如德國起重用隔爆型錐形轉子電動機的后端蓋與定子外殼的配合亦為螺紋隔爆結構。 采用螺紋隔爆結構時，必須保證同種零件間的互換性，還必須符合下列規(guī)定。 （1） 螺紋精度須不低于3級，螺距須不小于0.7㎜； （2） 螺紋的最少嚙合扣數(shù)、最小擰入深度，須符合表3-5的規(guī)定； （3） 螺紋結構須有防止自行松動的措施。 表3-5 螺紋嚙合扣數(shù)與擰入深度的關系 外殼凈容積 擰入深度 最少嚙合扣數(shù) （l） （㎜） I，II，II II V≤0.1 5.0 6 試驗安全扣數(shù)的2 0.1＜V≤2 9.5 6 倍，但不少于6扣 2＜V 12.5 6 三、 疊片隔爆結構 疊片應用耐腐蝕材料制成的通氣部件組成并須有防止偶然機械損傷的措施。 疊片結構如圖3-19所示。疊片部件的片間間隙寬度G須不大于0.5㎜，疊片排氣方向 的長度L須不小于50㎜，另一邊的長度h須不大于70㎜，厚度須不小于1.0㎜，如圖3-20所示。由于疊片隔爆結構有較大的開口比，即開口斷面積與外殼凈容積之比，因此可以大大降低內部爆炸產(chǎn)生的壓力，即大大降低了外殼所需的強度并使殼體重量減輕。 疊片小箱阻止火焰?zhèn)鞑サ淖饔煤头ㄌm隔爆作用大體上是一樣的，可以使火焰在狹 窄的縫隙處熄滅并得到冷卻，從而消除點燃周圍可燃性混合物的危險。這種隔爆結構多用在隔爆蓄電池箱上。它不僅能對沼氣-空氣混合物的爆炸起隔爆作用，對于箱內的氫氣爆炸也能起到預防作用。這是因為氫氣的爆炸下限是4.0%，在疊片箱中，蓄電池正常運行中產(chǎn)生的氫氣可以通過疊片間間隙逸出，氫氣要積聚到這個濃度是困難的。另一方面氫氣的最大試驗安全間隙與氫氣濃度的關系為U型曲線，4.0%氫氣-空氣混合物的最大試驗安全間隙大于0.5㎜。所以，在氫氣下限濃度發(fā)生爆炸時仍能保證實現(xiàn)隔爆。 1.1.5 隔爆型電氣設備的外殼附件 一、引入與接線裝置 GB3836.2規(guī)定只有在正常運行時不產(chǎn)生電弧、火花或危險溫度并且額定功率不大于250W，且電流不大于5A的I類電氣設備（或額定功率不大于1000W的II類電氣設備）才允許電纜直接引入。除此之外，所有隔爆電氣設備必須通過接線盒或插銷與電纜或導線進行電氣連接。 引入與接線裝置由進線裝置、接線端子和外殼等零部件組成。進線裝置一般是用橡膠密封圈密封的，在發(fā)生瓦斯爆炸時很容易燒壞，是電氣設備上的薄弱環(huán)節(jié)。電氣設備外殼內部的部件經(jīng)常處于動作狀態(tài)，容易產(chǎn)生電火花，有點燃可燃性混合物的危險。因此，一定要將容易產(chǎn)生火花的部分與不易產(chǎn)生火花的部分隔開，以避免或減少燃燒或爆炸燒壞密封圈的危險性。為此，接線裝置必須做成獨立的隔爆空腔，通過接線端子將電纜引入外殼內部。這樣，萬一隔爆外殼內部發(fā)生爆炸也不會因引入裝置不可靠而造成傳爆事故。 井下隔爆電氣設備的密封圈式引入裝置有以下兩個作用。 （1） 通過接線端子將電纜固定或壓緊，防止井下搬遷電氣設備時不慎將接線電纜 拔脫，使電纜與接線柱連接處產(chǎn)生火花或弧光短路的危險； （2） 可以通過壓緊裝置將橡膠墊圈壓緊，并使這些墊圈內結構以及對密封圈配合 起到隔爆作用。 密封圈式的引入裝置大體上可分為壓緊螺母式和壓盤式，其結構以及對密封圈的要求不在細述。 接線盒是電氣設備的重要組成部分。 按照GB3836.1規(guī)定，隔爆型電氣設備的 接線盒可以是隔爆型的，也可以是增安型、 本質安全型或其他防爆類型。礦用電氣設 備在接線盒空腔和主空腔之間須采用隔爆 結構或膠封結構。如果接線盒空腔與主空 腔之間采用隔爆結構（如圖3-21所示）時， 隔爆接合面的結構參數(shù)須按大空腔凈容積確定。 接線盒內電氣間隙和爬電距離應符合要求。 由于接線盒內接線端子多是未經(jīng)絕緣的帶電零件， 任何灰塵的堆積、水蒸氣的附著、接線質量的不良都會使帶電零件之間或帶電零件對地之間的絕緣性降低，導致發(fā)生漏電或短路等電氣事故，這是十分危險的。因此除了要保證規(guī)定的電氣間隙和爬電距離外，在接線時必須嚴格遵守有關的規(guī)程規(guī)定。 二、插銷 電壓低于1140V的插銷裝置，須備有防止驟然拔脫的徐動裝置；電壓不低于1140V的插銷裝置須采用帶有電氣聯(lián)鎖的裝置。插銷拔開后，插頭和插座內不允許有裸露的帶電部分。插座入口處還需設置便于開啟的防護蓋。 I類隔爆插銷在斷電瞬間外殼隔爆面的有效長度應不小于25㎜，最大直徑差W不得大于0.6㎜，如果外殼的凈容積小于或等于0.5l時，在斷電瞬間其隔爆面有效長度不應小于15㎜，其直徑差W不得大于0.5㎜。 插銷的接地端子須制成專用插頭和插座，不允許以外殼接地代替。接地插頭須比主插頭先接觸。 同一型號的插頭和插座在結構上應能互換，但互換時應檢查隔爆參數(shù)是否符合要求。 三、透明件 透明件主要是照明燈具的透明罩、儀表窗口和指示燈罩。照明燈具的透明罩有鐘形、長管形和平板形，儀表窗口多為平板形。透明件應 采用玻璃或其它抗機械、熱、化學作用的材料制成， 并能經(jīng)受規(guī)定的試驗。燈具的透明件可與外殼直接 膠封。煤礦用電氣設備的透明件與外殼直接膠封時， 其外露面積須不大于25㎜。觀察窗的透明件采用 密封結構時，密封墊的厚度須不小于2㎜。嵌入的 部分寬度a（見圖3-22），當外殼容積不大于0.1l時， 須不小于6㎜；當外殼凈容積大于0.1l時，須不小 于10㎜。 由于上述的膠封與密封接合方式不存在隔爆接合面，因此一定要保證其接合的可靠性。 四、襯墊 為了解決脆性材料（玻璃、塑料等）制成 的餓隔爆外殼零件與金屬零件的安全接合，為 了防潮和防塵，在許多隔爆電氣設備中使用襯 墊元件。 在維修中需要打開的外殼部件上采用襯 墊作為密封措施時，密封襯墊不能作為隔爆 部件，即在密封襯墊之外仍應有符合規(guī)定的 隔爆接合面（如圖3-23），但透明件的襯墊 除外。 在維修中不經(jīng)常打開的部件采用襯墊時， 允許將襯墊作為隔爆措施，襯墊須符合以下 要求。 （1） 襯墊須采用足夠強度的餓金屬或金 屬包覆的不燃性材料制成。 （2） 襯墊的厚度須不小于2㎜。襯墊的寬度，當外殼凈容積不大于0.1l時不小 于6㎜；凈容積大于0.1l時須不小于8㎜。 （3）安裝后的襯墊須保證不會脫落，并在外殼內產(chǎn)生爆炸壓力時也不能被擠出。 1.1.6 隔爆型電氣設備的防爆性能的保證 隔爆型電氣設備的防爆性能是由外殼的耐爆性和隔爆性共同保證的。 一、 耐爆性能的保證 在電氣設備內部發(fā)生可燃性氣體混合物爆炸的情況下，隔爆型電氣設備的外殼和隔 爆接合面會受到危險壓力的沖擊作用，當外殼的結構不合理時還會發(fā)生壓力重疊，使外殼受到高于正常爆炸壓力幾倍到幾十倍的異常高壓。因此，隔爆型電氣設備外殼應有足夠的機械強度和合理的結構，使之能夠承受內部爆炸的壓力，并且能保持原有的隔爆性能。 1、 外殼的材質 （1） 煤礦采掘工作面用電氣設備外殼須采用鋼板或鑄鋼制成。非采掘工作面用的 電氣設備外殼可用牌號不低于HT25-47灰鑄鐵制成。這是因為采掘工作面用電氣設備工作條件較差，設備移動頻繁，隔爆外殼容易在搬運時或工作中受到碰撞或巖石的砸碰，故要求材料強度好，堅韌而不脆，一般灰口鑄鐵是不合乎要求的。 （2） 手持式或支架式電鉆、攜帶式儀器的外殼可用輕合金制成；容積不大于2l 的外殼可用塑料制成；凈容積不大于0.01l的外殼可采用陶瓷材料制成。但使用這些材料時應符合GB3836.1（通用要求）的規(guī)定。 2、 隔爆接合面的強度 隔爆接合面的強度也直接關系到外殼的隔爆性。因為外殼內部沼氣爆炸的高溫、高 壓火焰要通過接合面間隙噴出殼外，如果強度不符合要求，則在高溫、高壓下接合面將會產(chǎn)生嚴重變形從而改變了接合間隙，影響外殼的隔爆性，為了防止間隙可能增大的現(xiàn)象，必須保證隔爆接合面有一定的強度。另外，考慮到煤礦井下電氣設備工作條件惡劣，隔爆接合面很容易發(fā)生銹蝕和損傷，有時需要采用機械加工才能修復，因此隔爆接合面的厚度應留有加工裕量。在設計隔爆部件時，對于平面式的隔爆接合面，其厚度應增加15%，最小應為1㎜。 3、 壓力重疊的預防 為了使外殼能夠承受內部爆炸產(chǎn)生的壓力，除了要選擇合適的外殼材料外，外殼的 結構也應合理，尤其應注意防止壓力重疊現(xiàn)象的出現(xiàn)。根據(jù)試驗，壓力重疊的大小與兩空腔的凈容積之比和聯(lián)通孔的斷面積大小有關。為預防壓力重疊現(xiàn)象，可采取以下措施。 （1） 避免將外殼制成以小孔連通的多空腔。在無法避免時應盡量增大連通孔的橫 截面積，并增大外殼的強度。 （2） 殼內電氣元件的安裝應避免將整個空腔分割成幾個小空腔。 （3） 外殼的縱向尺寸和橫向尺寸不宜相差太大。 （4） 對于容積較大的外殼可使用防爆的泄壓的裝置，使外殼內過高的壓力得到消 除。 二、 隔爆性能的保證 1、 隔爆結構參數(shù)應符合要求 隔爆接合面的長度和間隙直接關系著隔爆外殼的隔爆性能，無論使用還是修理都應 遵守相應規(guī)定。在平面對平面的接合中，當接合面長度確定后只要接合面的厚度設計的適當，在爆炸壓力作用下，接合面的瞬間和殘余變形都不致影響隔爆接合間隙W。為了精確地保證W值，主要應嚴格控制隔爆接合面的不平度。這樣既可避免單邊間隙過大，又可防止單邊間隙過小，避免發(fā)生互磨（圓筒型活動接合面中）。此外，隔爆接合面的粗糙度也應符合要