σmax , 当最大应力 ≤材料许用应力[ σ] 时 , 设计壁厚
满足强度要求 。具体公式如下 :
J
n
=΢Ji i =1
= i
΢n=1(bi1h2i
3
+ai 2·Fi)
(3)
式中 :
J —惯性矩
J i —第 i 个截面的惯性矩
bi —第 i 个矩形截面的宽度 , cm
hi —第 i 个矩形截面的高度 , cm
25≤L
0 .3
—
0 .4
0.4
0 .5
0.5
对于螺纹接合面 , 螺纹精度要不低于 3 级 , 螺 距大于或等于 0 .7 mm , 其最小啮合扣数 、最小轴 向啮合距离要满足表 3 的规定 。 隔爆螺纹接合面 须有防止自行松脱的措施 。
表 3 螺纹接合面最小啮合扣数和最小轴向啮合距离
外壳净容积 V cm3 最小轴向啮合长度 mm 最小啮合扣数
表 2 隔爆接合面最小宽度和最大间隙
接合面宽度 L mm 平面接合面和止口接合面
与外壳容积 V cm3 对应的最大间隙 mm
V ≤100
V >100
6 ≤L<12 .5 12 .5 ≤L <25
25≤L 操纵杆和轴
0 .3
—
0 .4
0.4
0 .5
0.5
6 ≤L<12 .5 12 .5 ≤L <25
煤矿井下用隔爆型控制箱属于 I 类设备 , 其 隔爆结构设计要严格遵守国家关于 I 类电气的设 计标准和要求 。在隔爆型控制箱的设计中关键是 隔爆接 合面的设计 。 隔爆接合面的 表面粗糙度 Ra 不得超过 6 .3 μm 。 隔爆接合面的最小宽度不
能低于表 2 规定值 , 最大间隙不能超过表 2 的规 定值 。如果操纵杆和轴超过了表 2 规定的最小接 合面的宽度 , 其接合面和宽度应不小于操纵杆和 轴的直径 , 但不必大于 25 mm 。 若在正常使用中 使用间隙可能因磨损而增大时 , 则应采取措施如 采用可更换的衬套来避免间隙无限增大 , 在特殊 情况下 , 还应增设一个在正常使用中不易磨损的 封盖 。控制箱内或直接引入的接线端子部分的电 气间隙和爬电距离应符合 GB 3836 .3 —2000 的有 关规定 。
应用于煤矿的 I 类控制箱的电缆引入装置一 般为压盘式和螺纹式连接 , 无论哪种方式连接的 引入装置都不应有尖锐棱角 , 以防损伤电缆 。设 计电缆引入装置时应采取措施防止电缆受拉或扭 转时损坏接线端子 。 电缆引入装置装配到电气设 备上时 , 其结构和固定不应损害电气设备的防爆 特性 。引入装置安装后应只有用工具才能拆卸下
[ 收稿日期] 2010-07 -15 [ 作者简介] 查太东 , 男 , 1974 年生 , 1998 年毕业于沈阳农业大学 , 工程师 。
《 电气防爆》 2010 , 3 隔爆 型控制箱的设计
31
2 .1 爆炸压力
当可燃气体爆炸时 , 爆炸压力一般指产生气
体生成物的最初瞬间的压力 。 根据波义耳 -马略
来 。可弯曲电缆进线口应有一个至少为 75°的圆 弧(俗称喇叭口), 半径至少为允许使用电缆最大 直径的 1 4 , 但不必超过 3 mm 。
如果电缆引用装置采用具有同样外径但内径 尺寸不同的密封圈 , 则密封圈的非压缩轴向长度 :
1)对于圆形电缆直径不大于 20 mm , 非圆形 电缆截面圆周长不大于 60 mm 时 , 最小为 20 mm ;
焊接形式
单面对接焊
双面对接焊
焊缝全长有垫板 无垫板
100 %探伤
1 .00
0.90
0 .75
局部探伤
0 .90
0.80
0 .70
不作探伤
0 .70
0.65
0 .60
对于方形控制箱 , 在设计中一般用计算惯性
矩的方法进行强度校核 。 设计时先计算出需要校
核的一侧箱体的惯性矩 J , 继而计算出最大应力
2 箱体设计
隔爆型控制箱体设计主要是根据隔爆原理 , 设计合理的隔爆面参数和箱体结构 , 使设计的隔 爆型控制箱体满足隔爆要求 , 在实际使用过程中 达到设计效果 , 起到隔爆的作用 。 具体隔爆型控 制箱体设计主要包括爆炸压力 、箱体强度校核 、隔 爆结构要求以及电缆引入装置等方面 。 在控制箱 设计中 , 关键是壳体的强度设计以及隔爆面的结 构设计 。
2 .2 强度校核
防爆型控制箱有圆形的和方形的 , 为了加工
制造方便 , 大部分采用方形的控制箱 。 对于圆形
控制箱 , 根据公式进行强度校核 。
t 5 [ σP]DΧ+C
(2)
式中 :
t —壳体壁厚 , mm P —设计压力 , kg cm2
D —壳体内部直径 , cm
[ σ] —材料许用应力 , kg cm2
D — 密封圈外径 d —密封圈内径 A — 密封圈长度 图 1 堵板示意图
3 结束语
本文就隔爆型控制箱体的设计进行了简单的 介绍 , 提出了一些设计和验算的经验和数据 , 在实 际的设计中 , 要根据箱体的具体使用情况和使用 条件进行设计 , 并尽可能的避免应力集中 。
参考文献 [ 1] GB 3836 .1 — 2000, 爆 炸 性气 体环 境 用电 气设 备 第 1
介质爆炸 。另外 , 火焰在间隙传播中又散失了部 分热量 , 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 , 不能形成连续燃烧 通路 , 熄灭火焰 , 不致引起设备外部发生爆炸 、燃 烧 。 隔爆外壳既能承受内部混合爆炸气体被引爆 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 。也就是说 , 外壳必须能承受内部爆炸压 力 , 或者使火花熄灭 、温度下降 , 即使传到周围介 质中 , 也绝对不会引起爆炸 。 故当其设备内部即 使发生故障 , 如起火 、 短路 、爆炸等 , 也能将爆炸 危险隔绝在设备内部 。
[ 中图分类号] TD68 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1004 -9118(2010)03 -0030 -03
Design on Flameproof Control Box CHA Tai -dong
(SANY Heavy Machinery Co ., Ltd ., Liaoning Shenyang 110027)
甲烷混合气体爆炸瞬 间的温度 。 在密闭
空间可达 2 650 ℃, 一般可达到2 100 ～ 2
200 ℃
t0 —爆炸前的温度 , 一般常温为 15 ～ 17 ℃
也就是说 , 一般情况下 , 隔爆控制箱体的爆炸
压力为 0 .83 ～ 0 .85 MPa , 在设计时 , 考虑要有一定
的安全裕量 , 一般取 1 MPa 。
DO I :10.14023/j .cnki .dqfb.2010.03.003
30
隔爆型控制箱的设计 《 电气防爆》 2010, 3
隔爆型控制箱的设计
查太东 (三一重型装备有限公司 , 辽宁 沈阳 110027)
[ 关键词] 隔爆 ;控制箱 ;隔爆结构 ;箱体设计 [ 摘 要] 本文简要地从隔爆型电气设备的隔爆原理 、控制箱设计两个方面 , 介绍了隔爆 型控制箱的设计方法和要求 。
特定律 , 爆炸后压力公式为 :
P
=P0
273 +t 273 +t0
=P0
273 +(2 100 ～ 273 +(15 ～
2176)00)(1)
≈(8 .3 ～ 8 .5)×105Pa
式中 :
P —爆炸后的压力 , Pa
P0 —爆炸前的压力 , 一般为 1 × 105 Pa(即一
个大气压)
t —爆炸后的温度 , ℃ , 在甲烷浓度为9 .5 %,
如果隔爆接合面上有孔或螺纹孔 , 则 : 当 L <12 .5 mm 时 , l ≥6 mm ; 12 .5 ≤L <25 mm 时 , l ≥8 mm ;
32
隔爆型控制箱的设计 《 电气防爆》 2010, 3
L >25 mm 时 , l ≥9 mm 。 其中 : L —隔爆接合面宽度 ; l —当孔位于外壳的外侧时 , l 为每个孔与外 壳内侧之间的距离 ;当孔位于外壳的内侧时 , l 为 每个孔与外壳外侧之间的距离 。
Key words:flameproof ;control box ;flameproof structure ;case -body design Abstract :It is described in brief on the principle of flameproof electrical equipment and introduced the design method and requirements on flameproof control box .
0 引言
目前 , 用于煤矿井下爆炸性气体环境中的控 制箱有本安型“i” 、隔爆型“d”和增安型“e” 等防爆 类型 , 应用最多的是隔爆型控制箱 。 隔爆型控制 箱一般由壳体 、内部连接件 、引入装置 、堵板等组 成 , 需经常开箱检测或有观察器件的箱体还需要 有箱门和透明件 。矿用隔爆型控制箱主要是根据 国家标准 GB 3836 .1 —2000 《爆炸性环境用电气 设备 第 1 部分 :通 用要 求》 以 及 GB 3836 .2 — 2000《爆炸性环境用电气设备 第 2 部分 :隔爆型 d》设计与制造的 。本文主要对隔爆原理 、隔爆控 制箱设计进行介绍 。
ai —形心与 z 沿 z 方向的距离 , cm
F i —第 i 个矩形截面的面积 , cm2
根据矩形板应力的解法公式
σmax
=
Ci
q(3