礦用隔爆電動機防爆減壓閥

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(撫順煤礦電機制造有限責任公司，遼寧撫順 113122)

0 引言

隨著我國經濟的高速發展，煤炭產量的日益增加，煤礦井下作業設備的使用量增大，從而使得配套煤礦井下作業機組的礦用隔爆電動機的需求量也在持續增長。為了滿足煤炭產量的需要，增加煤礦井下作業機組的使用率及安全性能，配套煤礦井下作業機組的礦用隔爆電動機(殼體封閉結構)就會存在作業時，電機在高速運轉的情況下其內部溫升較高，停止運行一段時間后電機機座殼體內壁通過熱冷交換產生呼吸，便會產生冷凝水，電機使用時間越長冷凝水聚集越多。隨著電機高速運轉，電機機座殼體內部溫度升高，冷凝水就會氣化，產生高溫高壓，由于電機殼體內部是封閉的，冷凝水氣化產生的壓力無法排除電機殼體外，氣壓過高時就可能產生爆炸，這樣就會對電機安全運轉及使用壽命造成威脅，此問題已經引起了全國各大煤炭系統的高度重視。

1 防爆減壓閥的結構設計及工作原理

(1)防爆減壓閥的結構設計

防爆減壓閥的結構設計見圖1。

圖1 防爆減壓閥結構設計圖

(2)防爆減壓閥的結構的工作原理

如圖1所示，防爆減壓閥外套1焊接在穿透電機機座殼體上，外套內側加工隔爆內螺紋，用于緊密配合防爆減壓閥。防爆減壓閥閥體2外側上部是外六角結構，便于減壓閥的安裝，下部加工隔爆外螺紋，用于緊密配合防爆減壓閥外套1，此外防爆減壓閥閥體2與外套1端面配合面用工業皮革密封圈8密封，增加其密封性。防爆減壓閥閥體2內側與防爆減壓閥閥芯3采用間隙配合，是便于隨著電機高速旋轉，殼體溫升提高，殼體內部產生的壓力經過此處縫隙排出電機機座殼體外。防爆減壓閥閥芯3、圓柱螺旋壓縮彈簧7、平墊圈6、孔用彈性擋圈5組裝于減壓閥閥體1腔內，防爆減壓閥閥芯3頂部加工外螺紋，用于緊密配合防爆減壓閥閥帽4加工的內螺紋。圓柱螺旋壓縮彈簧7從防爆減壓閥閥芯3頂部套在防爆減壓閥閥芯3上，其作用是利用圓柱螺旋壓縮彈簧7的伸縮力，使電機殼體內部所產生的壓力，在達到或未達到一定值時，彈起或復位防爆減壓閥閥芯3、防爆減壓閥閥帽4、平墊圈6、圓柱螺旋壓縮彈簧7、O型密封圈9組成的連動件。平墊圈6用于擋住圓柱螺旋壓縮彈簧7。孔用彈性擋圈5安裝防爆減壓閥閥體2腔內的溝槽內，用于擋住防爆減壓閥閥芯3、圓柱螺旋壓縮彈簧7、平墊圈6，使其無法脫離防爆減壓閥閥體2。防爆減壓閥閥芯3底部與防爆減壓閥閥體2腔內底部配合面用O型密封圈9增加其密封性。防爆減壓閥閥帽4加工有內螺紋，用于緊密配合防爆減壓閥閥芯3頂部加工的外螺紋，防爆減壓閥閥帽4與防爆減壓閥閥體2配合面采用O型密封圈9增加其密封性。

綜上所述，當電機殼體內部所產生的壓力，在達到一定值時，從電機內部通過彈起防爆減壓閥閥芯3、防爆減壓閥閥帽4、圓柱螺旋壓縮彈簧7、平墊圈6、O型密封圈9等組成的連動件，穿過防爆減壓閥閥體2內腔，從防爆減壓閥閥體2與防爆減壓閥閥帽4的配合面排出電機機座殼體外。待壓力減小時，通過上訴連動件的重力和圓柱螺旋壓縮彈簧7的伸縮力，使防爆減壓閥恢復初始狀態。這樣反復動作就解決了礦用隔爆電動機減壓的問題。

2 防爆減壓閥的測試試驗

防爆減壓閥的主要目的是為了排除電機機座殼體內的壓力，彈簧的選取是一個關鍵環節，若彈力過大，無法起到減壓功能；若彈力過小，殼體內的壓力無法及時減壓。再加上彈簧安裝空間受限，若彈簧過粗、過長，不易安裝；若彈簧過細，過短，彈簧彈力不夠。

為了選取彈簧規格參數，加工一件如圖2所示。兩端均為M18×1.5螺紋的圓管作為試驗輔助工具，一端與防爆減壓閥連接，一端與水壓試驗站的快換接頭連接，對其進行水壓試驗。

圖2 防爆減壓閥測試試驗結構圖

優先選取幾種規格和長度的彈簧作為試驗對象，經過翻覆試驗及計算，最后選取的彈簧尺寸分別為：彈簧截面直徑d為0.8mm，彈簧中徑D為8mm，有效圈數n為5圈，自由高度H0為14mm。選取該彈簧，當水壓上升至0.1MPa時，出現漏水情況，即防爆減壓閥的承受壓力為0.1MPa。

通過試驗選取了合適的彈簧參數，也得出了防爆減壓閥的合理承受壓力。即當機座腔內氣壓達到0.1MPa時，防爆減壓閥便發揮作用，將電機腔內氣壓釋放出來，減低電機的危險系數，提高了電機的安全性和使用壽命。

3 防爆減壓閥的應用

防爆減壓閥具有結構緊湊、簡單、體積小、安裝方便等特點，可以在殼體封閉的礦用隔爆電動機上使用，如圖3所示。目前我公司已應用在YBCS-650采煤機用隔爆型三相異步電動機產品上。

圖3 防爆減壓閥應用結構圖

根據對使用該品種電機的客戶使用情況的考察，我們對防爆減壓閥使用的安全性進行不斷的改進。由于煤礦井下工作環境惡劣，經常有煤渣、碎石等雜物落入電機表面，為了防止防爆減壓閥被上述雜物砸壞或進入電機腔體內，我們在防爆減壓閥外部又裝有防護罩，充分保證電機運行的安全性，滿足客戶的要求。

目前，使用該品種電機的客戶反饋良好，電機沒有因為增加防爆減壓閥而影響電機本身的性能，也沒有再出現因為電機腔內冷凝水及壓力無法釋放所造成的電機質量問題。

4 結語

防爆減壓閥具有結構緊湊、簡單、體積小、安裝方便、減壓效果顯著，經濟性高，電機的安全性和使用壽命都得到了提高等優點。防爆減壓閥適用于殼體封閉的礦用隔爆電動機結構，它解決了殼體封閉結構的礦用隔爆電動機在煤礦井下作業時，電機腔內冷凝水及壓力無法釋放，造成電機安全性、使用壽命降低的問題，使電機的安全性和使用壽命得到了顯著提高。

[1] 中煤科工集團上海研究所檢驗中心.煤礦電氣防爆技術基礎.中國礦山大學出版社，2012.3.

[2] 成大先.機械設計手冊.化學工業出版社，2008.5.

[3] 李梅蘭.防爆電動機行業的現狀與展望[J].電氣防爆,2005.3.

[4] 張利平.液壓閥原理、使用與維護.化學工業出版社，2005.