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             一般情况下,阻火元件式隔爆结构是由阻火元件和支持件组成的,而且它们之间也保持着隔爆性能。将这样的隔爆结构安装在隔爆型电气设备的外壳上,就构成了隔爆外壳的一部分。当然,有时用隔爆外壳的壳壁作为阻火元件的支持件也是允许的,将阻火元件镶嵌在隔爆外壳的壳壁上就构成了这里所说的阻火元件式隔爆结构。

            按照阻火元件结构的不同,阻火元件式隔爆结构分为金属格网式隔爆结构、金属微孔式隔爆结构、金属叠片式隔爆结构等。在这里,仅以这3种隔爆结构为代表予以简要地讨论。

            (1)阻火元件的结构

            1)金属格网式隔爆结构

            金属格网式隔爆结构(图1)是一种用金属网叠加起来防止爆炸生成物窜出隔爆外壳的隔爆结构。这种防爆结构的阻火元件就是叠加起来的金属网。通常情况下。金属网应该用铜合金[对于乙炔环境,铜的含量不应该超过60%(质量分数)]或不锈钢制成。

            防爆电器设计人员应该选择合适的金属网目数和确定叠加的金属网层数。

            在金属网的目数确定之后,阻火元件中金属网的叠细层数为1.5倍试验确定的最小不传爆层数。

            2)金属微孔式隔爆结构

            金属微孔式隔爆结构(图1)按照形成“微孔”工艺的不同,又可分为烧结金属式的和金属泡沫式的。这种隔爆结构的阻火元件就是具有一定厚度的“微孔金属”板。

            图1-金属格网式隔爆结构

            这样的“微孔金属”板内部有很多“气泡”。这些气泡相互之间是连通的,形成了流体能够通过的通道。在条件合适的情况下,它能够阻止爆炸生成物通过。

            “微孔金属”板可以用铜金金制成,也可以用不锈钢制成。

            3)金属叠片隔爆结构

            金属叠片式隔爆结构由一组相互之间保持一定间隙的金属板和与之连接在一起的金属外壳组成,如图所示。

            图2-金属微孔式隔爆结构

            金属叠片式隔爆结构常常安装在与隔爆型(防爆电器)设备相连的流体输送管道中,与流体输送管道一起构成隔爆型(电气)设备的一部分。这种隔爆结构主要用于连续的大流量的气体或液体输送,因而,其结构不仅要符合隔爆性能的要求,而且还要满足流体输送流量的要求。

            所以。人们在设计和制作这种隔爆结构时必须确定:

            ①隔爆结构参数:叠片之间的间隙一般不应该大于0.5mm,叠片长度(在流体流动方向上)不应该小于50mm(按照防爆级别可适当地加长,以试验为准,并且还应该考虑1.5倍的安全系数),叠片厚度不应该小于1mm。

            ②叠片宽度和叠片数量:叠片式隔爆结构的流体通过能力必须等于输送管道的通过能力,也就是说,叠片之间的间隙截面积的总和不应该小于输送管道的横截面积,而且至少是它的1.25倍值。据此人们就可以计算出所需的(不同)叠片宽度和所需的叠片数量。

            ③叠片形状和表面粗糙度:为减小叠片对流体的器壁吸附阻滞作用,叠片迎流体端应该制成流线型,叠片的表面应该尽可能光滑。

            ④材料:叠片式隔爆结构的金属叠片应该能够承受所通过液体或气体的长期侵蚀作用。

            这里需要指出的是,在叠片间隙、叠片宽度和叠片数量确定之后,人们应该以试验来确定叠片长度。只是在试验时要调整叠片长度,以获得最小不传爆长度。在图2中表示的阻火元件(5)由几个叠片单元叠加在一起,就是调整叠片长度的一种方法。

            (2)阻火元件的参数

            阻火元件式隔爆结构没有标准规定的参数值。不管什么样的阻火元件,所有参数都必须通过一定数量的试验来确定。

            在试验时,试验人员应该将被试隔爆结构安装在一个容积为8L的球形试验外壳上。点燃源安装在球形实验外壳的中心。

            试验在实验环境条件下进行。

            防爆电器试验人员应该首先将这样的试验装置安放在爆炸试验罐中,然后对试验装置和试验罐充入试验气体混合槽。按照测试阻火元件式隔爆结构的类别和防爆级别,试验气体混合物的种类和最易传爆浓度采用:

            ①对于I类设备,甲烷,8.2%。

            ②对于ⅡA组设备,丙烷,4.2%。

            ③对于ⅡB组设备,乙烷,6.5%。

            ④对于ⅡC级设备,氢,27%;乙炔,8.5%。

            对于每一种试验样品(格网目数,层数,金属丝直径;密度,最大通气孔直径,通孔率,厚度;叠片长度),试验人员应该进行50次点燃试验。假若在50次试验中至少发生一次“传爆”点燃,但是“传爆”点燃次数不超过25次,则可以认为试验样品的层数(金属格网式阻火元件)、厚度(金属微孔式阻火元件)或长度(金属叠片式阻火元件),为临界不传爆层数、临界不传爆厚度或临界不传爆长度。

            接着,用临界不传爆层数、临界不传爆厚度或临界不传爆长度的1.1倍值再进行上述的50次试验,若不发生传爆,则此层数、厚度或长度被定义为最小不传爆层数、最小不传爆厚度或最小不传爆长度。否则,试验人员应该继续增减层数、厚度或长度进行试验,直至被试层数、厚度或长度不发生传爆为止。

            最小不传爆层数、最小不传爆厚度或最小不传爆长度的1.5倍值即是阻火元件式隔爆结构的实际结构值。

            结论计算和试验研究告诉我们,“50次点燃试验中至少发生一次外部点燃,但是外部点燃次数不超过25次”这种评价原则,对于确定阻火元件式隔爆结构的实际结构值是很可靠的,而且也是很实用的。在早年间的试验研究中采用40目不锈钢钢丝网制作这种结构时,10层叠加起来就可以通过ⅡB级试验。

            这里还需特别指出的是,阻火元件还必须具有很好的耐热性,要经受住爆炸火焰的烧蚀,尤其是用金属网作为阻火元件时。

            此外,还需说明的是,这里所讨论的前两种阻火元件只适用于非连续性气流的情况。至于其他情况,例如,在连续性流体(包括气体、液体)情况下,除隔爆性能外。主要是考虑阻火元件的抗烧蚀性和危险温度可能造成的危险,比如上述最后一种阻火元件。

            除了上述的这些阻火元件式隔爆结构外,还有一些其他的结构可用于隔爆型电气设备上,例如,金属波纹板式隔爆结构、钢珠式隔爆结构等。这些结构都必须通过试验来确定其隔爆性能。


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