淺談隔爆型燈具玻璃透明件技術(shù)要求

孟 萌，姜 瑋，吳長(zhǎng)康

（南陽(yáng)防爆電氣研究所，河南 南陽(yáng) 473008）

0 引言

目前，防爆燈具在生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、化工場(chǎng)所、礦井中的使用越來(lái)越廣泛，品種越來(lái)越多。由于防爆燈具光源需要由透明件傳出，同時(shí)燈具在工作時(shí)燈具外殼和玻璃透明件上不可避免地產(chǎn)生電火花或形成熾熱的表面，如果玻璃透明件因高溫破裂或與危險(xiǎn)場(chǎng)所中的爆炸性氣體混合物相遇，就可能會(huì)導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生，直接危及人們生命安全。因此，如何確保照明燈具的防爆安全，是擺在生產(chǎn)廠家面前的一件大事。由于防爆燈具種類繁多，防爆燈具的選用、安裝、使用和維護(hù)均是保障防爆燈具長(zhǎng)期安全、可靠、高效工作不可缺少的環(huán)節(jié)，必須予以充分的重視。在防爆燈具使用過(guò)程中，玻璃透明件是必不可少的部分，因此，透明件安裝是否可靠或強(qiáng)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，將直接影響防爆燈具的安全性能。

1 隔爆型燈具的防爆原理及防爆要求

隔爆型燈型具主要通過(guò)一個(gè)整體的隔爆外殼，來(lái)承受燈具內(nèi)部可能產(chǎn)生的爆炸性混合物的爆炸壓力，并阻止向周圍的爆炸性混合物傳爆來(lái)達(dá)到防爆目的。隔爆型燈具的隔爆外殼首先必須能承受住GB 3836.2—2010規(guī)定的爆炸強(qiáng)度試驗(yàn)的要求，這個(gè)整體的隔爆外殼，包括用金屬材料構(gòu)成的燈體部件和與此相配備的燈罩等透明件兩大部分。

國(guó)家防爆標(biāo)準(zhǔn)要求隔爆外殼能承受內(nèi)部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并阻止內(nèi)部的爆炸火焰向外殼周圍爆炸性混合物傳播。要滿足這—性能，就必須具體考慮如下特殊要求:

（1）耐爆性能。主要針對(duì)隔爆外殼，要求燈具外殼有足夠的強(qiáng)度和剛度來(lái)承受燈具內(nèi)腔可能引起的爆炸壓力，因此，隔爆外殼在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)和壁厚，組成最佳的立體幾何分布形狀。這種腔體結(jié)構(gòu)，既要美觀大方，又要盡可能地避免形變過(guò)大所造成的應(yīng)力不均。

（2）隔爆性能。燈具的隔爆外殼在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)隔爆接合面參數(shù)選型必須嚴(yán)格按照GB 3836.2—2010標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，引入裝置的方式、透明件與燈體部件的密封結(jié)構(gòu)形式、隔爆接合面的粗糙度、隔爆螺紋的精度等，都能有效地阻止內(nèi)部爆炸火焰向外殼周圍爆炸性混合物傳播。

2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔爆型燈具的透明件的試驗(yàn)要求

2.1 抗沖擊試驗(yàn)規(guī)定

國(guó)家防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電氣設(shè)備應(yīng)承受質(zhì)量為1 kg的試驗(yàn)物體從高度h垂直落下所產(chǎn)生的沖擊作用。根據(jù)電氣設(shè)備的使用情況，對(duì)高度h 的規(guī)定見(jiàn)表1。試驗(yàn)物體應(yīng)裝有一個(gè)直徑為25 mm 的半球形淬火鋼制沖頭。每次試驗(yàn)前應(yīng)檢查沖頭表面是否完好。

對(duì)玻璃透明件的試驗(yàn)應(yīng)在三只樣品上進(jìn)行，但每只樣品只試驗(yàn)一次。對(duì)其他部件，應(yīng)至少對(duì)兩只樣品進(jìn)行試驗(yàn)，每只樣品在兩個(gè)不同位置各進(jìn)行一次試驗(yàn)。

沖擊點(diǎn)應(yīng)選在被認(rèn)為是最薄弱的部位，且在承受沖擊部件的外側(cè)。如果外殼用其他的外殼做保護(hù)，僅對(duì)保護(hù)外殼進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。

試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境溫度（20±5）℃下進(jìn)行，材料數(shù)據(jù)顯示其在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)較低溫度下能使抗沖擊性能降低時(shí)除外。這種情況下，應(yīng)按GB 3836.1—2010 第26.7.2 條的要求，在規(guī)定溫度范圍內(nèi)下限溫度進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 抗沖擊試驗(yàn)

2.2 防爆燈具透明件沖擊試驗(yàn)要求

防爆燈具中的光源應(yīng)有透明保護(hù)罩，透明保護(hù)罩可附加保護(hù)網(wǎng)來(lái)保護(hù)。不同型號(hào)的燈具保護(hù)網(wǎng)的網(wǎng)孔大小標(biāo)準(zhǔn)要求不一樣，當(dāng)然試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也不同，防爆燈具透明件試驗(yàn)按照表1 的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)如下:

（1）保護(hù)網(wǎng)孔大于2 500 mm2，表1 中a）和c）試驗(yàn)；

（2）保護(hù)網(wǎng)孔在625 mm2～2 500 mm2之間，表1中a）、b）和d）試驗(yàn)；

（3）保護(hù)網(wǎng)孔小于625 mm2，表1 中a）和b）試驗(yàn)；

（4）無(wú)保護(hù)網(wǎng)，表1 中a）和c）試驗(yàn)。

2.3 熱劇變?cè)囼?yàn)

燈具的玻璃透明罩和電氣設(shè)備觀察窗應(yīng)承受熱劇變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)時(shí)使它們處在最高工作溫度下，用溫度為（10±5）℃，直徑為1 mm 的噴嘴對(duì)其噴水，不發(fā)生破裂。

3 隔爆型燈具透明件的設(shè)計(jì)制造及安裝

3.1 設(shè)計(jì)要求

隔爆型防爆燈具，必須有一定的透光部分，需要采用玻璃或塑料透明件。目前防爆燈具使用的透明件大部分用玻璃材料制成，主要安裝在隔爆型燈具的腔體上。在現(xiàn)實(shí)生活中，玻璃是最常用的物品，玻璃的主要優(yōu)點(diǎn)是耐高溫，以及在長(zhǎng)時(shí)間的潮濕條件下能保持透光性能，并且玻璃表面硬度較高，可以耐硬物擦傷或碰傷，并且浸在含水或其他有機(jī)物溶劑中不產(chǎn)生應(yīng)力裂紋或被腐蝕。當(dāng)然用玻璃做燈具的透明罩也有缺點(diǎn)，玻璃的主要缺點(diǎn)是它的脆性及抗拉強(qiáng)度低，遇到硬物撞擊或掉在地上容易破碎。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)玻璃透明件與燈體組裝機(jī)構(gòu)時(shí)，通常在玻璃透明件與金屬零件之間鑲上密封墊，密封墊常用橡膠材料，安裝在燈具外殼和金屬零件之間具有一定緩沖作用，防止與外殼金屬元件的點(diǎn)接觸而損壞玻璃透明件。為防止固體異物的沖擊或碰撞，目前常用的方法是加格柵網(wǎng)罩保護(hù)。如不裝格柵網(wǎng)罩，則玻璃透明件必須通過(guò)GB 3836.1 規(guī)定的高能量沖擊試驗(yàn)。當(dāng)然透明罩如果不按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行安裝或保護(hù)，在試驗(yàn)過(guò)程中就容易破碎，圖1 所示為不裝格柵網(wǎng)罩的燈具未通過(guò)沖擊試驗(yàn)，玻璃透明件破裂，圖2所示為裝有格柵網(wǎng)罩的燈具未通過(guò)沖擊試驗(yàn)，玻璃透明件破裂。

圖1 不裝格柵網(wǎng)罩的燈具沖擊試驗(yàn)后效果

圖2 安裝格柵網(wǎng)罩的燈具沖擊試驗(yàn)后效果

上述出現(xiàn)透明件沖擊試驗(yàn)破裂的原因主要是玻璃透明件的強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。因此對(duì)于隔爆型燈具的玻璃透明件，不但要滿足GB 3836.1—2010 通用要求中對(duì)透明件的沖擊試驗(yàn)和熱劇變?cè)囼?yàn)要求，而且還需要滿足GB 3836.2—2010 中規(guī)定的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)。這就要求這些玻璃透明件需要有足夠的強(qiáng)度，即玻璃透明件必須有足夠的厚度和一定的幾何形態(tài)分布，經(jīng)過(guò)鋼化等工藝處理，因此，在設(shè)計(jì)玻璃透明件時(shí)，必須注重玻璃厚度的合理選擇和形狀的確定。一切以避免透明件成品應(yīng)力不均勻?yàn)榍疤?，同時(shí)要盡量保證不出現(xiàn)厚度突變現(xiàn)象。

3.2 安裝要求

防爆燈具離不開(kāi)透明件，隔爆型燈具大部分采用玻璃制品作為透明件，而玻璃透明件又是外殼部件中強(qiáng)度最低的部件，因此透明件安裝是否可靠直接影響防爆燈具的安全性能。透明件的安裝要嚴(yán)格按照國(guó)家防爆標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行，目前常用的透明件安裝方式:

（1）直接密封在外殼內(nèi)，透明件與外殼形成一個(gè)整體。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用、使用廣泛。密封材料應(yīng)選用耐溫、耐油的橡膠材料，或使用環(huán)氧樹(shù)脂等膠粘劑將透明件密封在外殼內(nèi)并壓緊。

（2）用襯墊或不用襯墊，直接將透明件緊固在外殼內(nèi)。不用襯墊時(shí)透明件接合面的平整度要求很高，一般適合小型平板玻璃且將玻璃結(jié)合部位同時(shí)磨平，不然玻璃受力不均，容易碎裂。

（3）密封或膠粘在一個(gè)框架上，框架緊固在外殼內(nèi)，這樣可以將透明件作為整體更換。這種結(jié)構(gòu)在燈具中使用很少，在一些需要經(jīng)常更換透明件的大型設(shè)備上，將透明件和框架作為一個(gè)整體部件更換。

在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)盡量使透明件受到的（內(nèi)部爆炸產(chǎn)生的）力直接傳遞到金屬外殼上，通過(guò)透明件的壓板或螺釘再傳遞到金屬外殼上是不合適的，同時(shí)，透明件安裝后不能受到應(yīng)力，這樣才能保證透明件與外殼結(jié)合可靠。其他透明件安裝方式，在不影響防爆性能安全的前提下也有使用，但目前常用的透明件安裝方式為上述介紹的3 種。

4 小 結(jié)

玻璃透明件的強(qiáng)度和安裝方式直接影響燈具的防爆性能，防爆燈具的外殼即使強(qiáng)度再高，玻璃透明件的使用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，防爆燈具在檢驗(yàn)過(guò)程中也通不過(guò)試驗(yàn)要求。因此，防爆燈具生產(chǎn)廠家，在設(shè)計(jì)選擇玻璃透明件時(shí)一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。當(dāng)然玻璃透明件的安裝也非常重要，國(guó)家防爆標(biāo)準(zhǔn)要求，在安裝玻璃透明件時(shí)，應(yīng)采取措施從結(jié)構(gòu)上保證壓緊燈罩，避免透明件內(nèi)部產(chǎn)生危險(xiǎn)的機(jī)械應(yīng)力。只有選擇適合的透明件并正確安裝，才能保證燈具的整體防爆安全。

［1］GB 3836.1—2010，爆炸性環(huán)境，設(shè)備通用要求［S］

［2］GB 3836.2—2010，爆炸性環(huán)境，由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備［S］

［3］GB 3836.3—2010，爆炸性環(huán)境，由增安型“e”保護(hù)的設(shè)備［S］

［4］吳長(zhǎng)康.淺析防爆燈具防爆結(jié)構(gòu)的分類與選型［J］.電氣防爆，2008（4）:10～14

［5］吳長(zhǎng)康.隔爆型燈具的防爆外殼要求［J］.電氣防爆，2010（1）:34～37

［6］陳捷頻，陳鈞.隔爆外殼上玻璃透明件的無(wú)應(yīng)力安裝設(shè)計(jì)［J］.電氣防爆，2009（3）:1～5

［7］龔范昌.工廠隔爆型照明燈具的原理和設(shè)計(jì)［J］.光源與照明，2004（4）:22～24

［8］龔范昌.防爆燈具與普通燈具的區(qū)別［J］.光源與照明，2011（4）:36～38

［9］王寅.淺談熒光燈具的耐久性試驗(yàn)［J］.光源與照明，2005（4）:28～30

［10］張顯力.防爆電氣概論［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008