煤礦企業(yè)在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中電器產(chǎn)品，由于在正常工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧、火花和危險(xiǎn)高溫，一旦環(huán)境中的可燃性混合物的濃度達(dá)到爆炸極限范圍，就會(huì)引起周圍的環(huán)境產(chǎn)生爆炸。因此，這些電氣產(chǎn)品均設(shè)計(jì)成防爆型電氣設(shè)備。

通常防爆型電氣設(shè)備是通過隔爆外殼來實(shí)現(xiàn)防爆安全的。隔爆型電氣設(shè)備的防爆原理是:將電氣設(shè)備的帶電部件放在特制的外殼內(nèi)，而該外殼具有將殼內(nèi)電氣部件可能產(chǎn)生的火花和電弧，與殼外爆炸性混合物隔離開的作用。并且此外殼應(yīng)能承受進(jìn)入殼內(nèi)的爆炸性混合物被殼內(nèi)電氣設(shè)備的火花、電弧引爆時(shí)所產(chǎn)生的爆炸壓力，在該壓力條件下，確保外殼不被破壞;同時(shí)能防止殼內(nèi)爆炸生成物向殼外爆炸性混合物傳爆不會(huì)引起殼外爆炸性混合物燃燒和爆炸。這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”。隔爆型電氣設(shè)備因?yàn)榫哂辛己玫母舯湍捅阅埽粡V泛的用于爆炸性環(huán)境工作場(chǎng)所。

一、煤礦防爆電器外殼性能分析

隔爆型外殼必須能承受內(nèi)部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并且要阻止內(nèi)部的爆炸向外殼周圍的爆炸性混合物傳播。因此，要滿足隔爆性能的要求，設(shè)計(jì)上必須具有下列特殊要求:

(1) 耐爆性能。要求外殼體有足夠的強(qiáng)度和剛度來承受內(nèi)腔的爆炸壓力。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)和壁厚，保證外殼不損壞，也不允許產(chǎn)生永久性變形，同時(shí)，隔爆接合面參數(shù)必須符合相關(guān)規(guī)定。

(2) 隔爆功能。在設(shè)計(jì)隔爆外殼時(shí)，必須嚴(yán)格按照規(guī)定，選用適當(dāng)?shù)母綮辖雍厦娼Y(jié)構(gòu)參數(shù)，電纜引入裝置的方式，觀察窗透明件的密封結(jié)構(gòu)形式，接線腔的電氣間障和爬電距離，以便有效地阻止內(nèi)部爆炸壓力向外殼周圍爆炸性混合物傳播。

(3) 壓力重疊。當(dāng)設(shè)計(jì)的隔爆外殼包含有幾個(gè)空腔時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)要避免小孔聯(lián)通，并目殼體內(nèi)電氣元件布置要盡量緊湊，使之占用空間均勻分布，以免在試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生壓力重餐(迭爆)現(xiàn)象。

(4) 聯(lián)鎖功能和警告。隔爆外殼上必須設(shè)計(jì)有聯(lián)鎖裝置，并且用一股工具不能解除其聯(lián)鎖功能，以防止在未斷開電源時(shí)開蓋，出現(xiàn)電氣事故，從而引起爆炸危險(xiǎn)，危及人身安全和礦井安全。在某些情況下，用警告牌來代替聯(lián)鎖，也能認(rèn)為保證了使用方面的安全。

(5) 標(biāo)志。隔爆外殼上必須有清晰永久的防爆標(biāo)志和安全標(biāo)志。

二、煤礦防爆電器外殼設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(一)外殼材料設(shè)計(jì)。防爆電器外殼對(duì)材質(zhì)的基本要求是:具有抗撞擊強(qiáng)度，不易氧化銹蝕，導(dǎo)熱系數(shù)高，表面無靜電，加工性能優(yōu)越等。目前，國(guó)外一些先進(jìn)國(guó)家在制造小型電器防爆外殼時(shí)所使用的材質(zhì)主要是黃銅。由于我國(guó)銅資源稀缺，所以生產(chǎn)這類電器外殼所使用的材料一般有:鋁合金、鑄鐵、鑄鋼、以及工程塑料等。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836-2010中，對(duì)工程塑料的防靜電、防火花功能以及其化學(xué)成分的組成方面提出了更高要求，在防爆電器外殼制造中不提倡使用該類材料。鑄鋼、鑄鐵材料因其存在體積大、質(zhì)量大易銹蝕等缺陷，小型防爆電器外殼目前很少使用。因此，以低鎂鋁合金和無鎂鋁合金作為生產(chǎn)小型防爆電器的外殼的材料是我國(guó)今后發(fā)展的方向。

(二)緊固件。對(duì)保證防爆型式或用于防止觸及裸露帶電零件所必須的緊固件，只允許用工具才能松開或拆除。固定含輕金屬的外殼，其使用的緊固螺釘允許用輕金屬或塑料材質(zhì)制成，只要緊固件材料適用于外殼材料和滿足防火要求即可。當(dāng)采用可拆卸螺釘或螺栓緊固隔爆外殼的任何部件時(shí)，這些螺釘或螺栓孔不應(yīng)穿透外殼壁。螺栓孔周圍的金屬厚度應(yīng)不小于孔徑的三分之一，且至少為3mm。

(三)連接件和接線空腔。電氣設(shè)備應(yīng)有連接件與外部電路相連，但電氣設(shè)備在制造中有永久引入電纜者除外。電纜的自由端應(yīng)做適當(dāng)保護(hù)。接線空腔和出線口應(yīng)貿(mào)有足夠空間和適宣的尺寸，使之滿足在工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝維護(hù)時(shí)的導(dǎo)線連接要求。接線空腔應(yīng)使用符合系統(tǒng)工作條件要求的防爆型式。接線空腔的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足使導(dǎo)線按規(guī)定連接后，爬電距離和電氣間隙符合相應(yīng)防爆型式標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（四）接地連接件。電氣設(shè)備應(yīng)在接線空腔內(nèi)的電路連接件旁邊，設(shè)置肉眼可清晰分辨識(shí)別的接地連接件。電氣設(shè)備的金屬外殼應(yīng)設(shè)置輔助功能的外接地連接件，外接地連接件與內(nèi)部電路接地連接件之間，應(yīng)有可靠的電氣連接。移動(dòng)式電氣設(shè)備可不設(shè)外接地連接件，但應(yīng)使用具有接地芯線或等效接地芯線的電纜。不必接地的電氣設(shè)備或不必附加接地的電氣設(shè)備，則可不設(shè)內(nèi)接地和外接地連接件。

(五)電纜和導(dǎo)管引入裝置。電纜和導(dǎo)管引入裝置裝配到電氣設(shè)備上時(shí)，它們的結(jié)構(gòu)和固定都不應(yīng)損害電氣設(shè)備的防爆特性。當(dāng)選用引入裝置時(shí)，設(shè)備預(yù)留接口應(yīng)適合電纜引入裝置制造廠規(guī)定的全部電纜尺寸范圍。電纜引入裝置應(yīng)有夾緊裝置，用以防止電纜在現(xiàn)場(chǎng)安裝和使用過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到連接件。導(dǎo)管的引入，可以通過螺紋旋到設(shè)備預(yù)制的螺紋孔中或利用緊固件，將其緊固在光孔中。

三、煤礦防爆電器外殼加工工藝

不同防爆電器外殼有著不同的加工工藝，以最常用的鋁合金材料外殼而言，通常加工工藝有金屬型鑄造以及壓力鑄造等方式

(一) 壓力鑄造是一種在壓鑄機(jī)柱塞的高壓作用下，使合金溶液高速進(jìn)入金屬型模具型腔、充型并凝固冷卻的快速鑄造方法。壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)是:鑄件的尺寸精度和表面粗糙度高，組織致密，品粒較細(xì)，機(jī)械性能好。但壓力鑄造也存在明顯的缺點(diǎn):不適官生產(chǎn)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的鑄件，設(shè)備投資大，對(duì)于小批量或中批量生產(chǎn)不適用。此外，由于壓鑄速度高，內(nèi)部組織中易存在氣孔和針孔。而根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，防爆結(jié)合面必須進(jìn)行車削加工。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用壓鑄方式生產(chǎn)制造的防爆外殼，其防爆結(jié)合面經(jīng)車削加工后出現(xiàn)針孔、氣孔等缺陷的比例較

(二) 金屬型澆鑄是介于砂型鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資小，鑄造精度較高，能夠很好的細(xì)化鑄造晶粒。但存在以下缺點(diǎn):傳統(tǒng)的鋼模鑄造不易生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，澆鑄系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)效果不如砂型，對(duì)澆鑄溫度比較敏感，要求有較高的操作技能，從而降低了生產(chǎn)效面。因此人們一直在努力探索，研究，以金屬材型代替砂型，內(nèi)外純鋼模結(jié)構(gòu)的鑄造形式，既提高鑄造效率，又確保鑄件的品質(zhì)。

總之，防爆電器是一種特殊的電氣產(chǎn)品，任何防爆電器產(chǎn)品的失效，都有可能造成人身及財(cái)產(chǎn)方面的重大損失。因此，針對(duì)防爆電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格參照產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并作為防爆電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)的重要依據(jù)。