淺談隔爆型燈具玻璃透明件技術要求

孟 萌，姜 瑋，吳長康

（南陽防爆電氣研究所，河南 南陽 473008）

0 引言

目前，防爆燈具在生產、倉儲、化工場所、礦井中的使用越來越廣泛，品種越來越多。由于防爆燈具光源需要由透明件傳出，同時燈具在工作時燈具外殼和玻璃透明件上不可避免地產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場所中的爆炸性氣體混合物相遇，就可能會導致爆炸事故的發生，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、使用和維護均是保障防爆燈具長期安全、可靠、高效工作不可缺少的環節，必須予以充分的重視。在防爆燈具使用過程中，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度是否符合標準要求，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一個整體的隔爆外殼，來承受燈具內部可能產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達到防爆目的。隔爆型燈具的隔爆外殼首先必須能承受住GB 3836.2—2010規定的爆炸強度試驗的要求，這個整體的隔爆外殼，包括用金屬材料構成的燈體部件和與此相配備的燈罩等透明件兩大部分。

國家防爆標準要求隔爆外殼能承受內部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并阻止內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。主要針對隔爆外殼，要求燈具外殼有足夠的強度和剛度來承受燈具內腔可能引起的爆炸壓力，因此，隔爆外殼在產品設計時要選擇適當的材質和壁厚，組成最佳的立體幾何分布形狀。這種腔體結構，既要美觀大方，又要盡可能地避免形變過大所造成的應力不均。

（2）隔爆性能。燈具的隔爆外殼在產品設計時隔爆接合面參數選型必須嚴格按照GB 3836.2—2010標準的規定，引入裝置的方式、透明件與燈體部件的密封結構形式、隔爆接合面的粗糙度、隔爆螺紋的精度等，都能有效地阻止內部爆炸火焰向外殼周圍爆炸性混合物傳播。

2 國家標準對隔爆型燈具的透明件的試驗要求

2.1 抗沖擊試驗規定

國家防爆標準規定，電氣設備應承受質量為1 kg的試驗物體從高度h垂直落下所產生的沖擊作用。根據電氣設備的使用情況，對高度h 的規定見表1。試驗物體應裝有一個直徑為25 mm 的半球形淬火鋼制沖頭。每次試驗前應檢查沖頭表面是否完好。

對玻璃透明件的試驗應在三只樣品上進行，但每只樣品只試驗一次。對其他部件，應至少對兩只樣品進行試驗，每只樣品在兩個不同位置各進行一次試驗。

沖擊點應選在被認為是最薄弱的部位，且在承受沖擊部件的外側。如果外殼用其他的外殼做保護，僅對保護外殼進行沖擊試驗。

試驗應在環境溫度（20±5）℃下進行，材料數據顯示其在規定環境溫度范圍內較低溫度下能使抗沖擊性能降低時除外。這種情況下，應按GB 3836.1—2010 第26.7.2 條的要求，在規定溫度范圍內下限溫度進行試驗。

表1 抗沖擊試驗

2.2 防爆燈具透明件沖擊試驗要求

防爆燈具中的光源應有透明保護罩，透明保護罩可附加保護網來保護。不同型號的燈具保護網的網孔大小標準要求不一樣，當然試驗標準也不同，防爆燈具透明件試驗按照表1 的規定進行試驗如下:

（1）保護網孔大于2 500 mm2，表1 中a）和c）試驗；

（2）保護網孔在625 mm2～2 500 mm2之間，表1中a）、b）和d）試驗；

（3）保護網孔小于625 mm2，表1 中a）和b）試驗；

（4）無保護網，表1 中a）和c）試驗。

2.3 熱劇變試驗

燈具的玻璃透明罩和電氣設備觀察窗應承受熱劇變試驗，試驗時使它們處在最高工作溫度下，用溫度為（10±5）℃，直徑為1 mm 的噴嘴對其噴水，不發生破裂。

3 隔爆型燈具透明件的設計制造及安裝

3.1 設計要求

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。在現實生活中，玻璃是最常用的物品，玻璃的主要優點是耐高溫，以及在長時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物溶劑中不產生應力裂紋或被腐蝕。當然用玻璃做燈具的透明罩也有缺點，玻璃的主要缺點是它的脆性及抗拉強度低，遇到硬物撞擊或掉在地上容易破碎。為了彌補這些缺點，在設計玻璃透明件與燈體組裝機構時，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罩保護。如不裝格柵網罩，則玻璃透明件必須通過GB 3836.1 規定的高能量沖擊試驗。當然透明罩如果不按國家標準的規定進行安裝或保護，在試驗過程中就容易破碎，圖1 所示為不裝格柵網罩的燈具未通過沖擊試驗，玻璃透明件破裂，圖2所示為裝有格柵網罩的燈具未通過沖擊試驗，玻璃透明件破裂。

圖1 不裝格柵網罩的燈具沖擊試驗后效果

圖2 安裝格柵網罩的燈具沖擊試驗后效果

上述出現透明件沖擊試驗破裂的原因主要是玻璃透明件的強度不符合標準要求。因此對于隔爆型燈具的玻璃透明件，不但要滿足GB 3836.1—2010 通用要求中對透明件的沖擊試驗和熱劇變試驗要求，而且還需要滿足GB 3836.2—2010 中規定的動態強度試驗。這就要求這些玻璃透明件需要有足夠的強度，即玻璃透明件必須有足夠的厚度和一定的幾何形態分布，經過鋼化等工藝處理，因此，在設計玻璃透明件時，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力不均勻為前提，同時要盡量保證不出現厚度突變現象。

3.2 安裝要求

防爆燈具離不開透明件，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。透明件的安裝要嚴格按照國家防爆標準的規定進行，目前常用的透明件安裝方式:

（1）直接密封在外殼內，透明件與外殼形成一個整體。這種方法簡單實用、使用廣泛。密封材料應選用耐溫、耐油的橡膠材料，或使用環氧樹脂等膠粘劑將透明件密封在外殼內并壓緊。

（2）用襯墊或不用襯墊，直接將透明件緊固在外殼內。不用襯墊時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合部位同時磨平，不然玻璃受力不均，容易碎裂。

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

在結構上，應盡量使透明件受到的（內部爆炸產生的）力直接傳遞到金屬外殼上，通過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，透明件安裝后不能受到應力，這樣才能保證透明件與外殼結合可靠。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

玻璃透明件的強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度再高，玻璃透明件的使用不符合標準要求，防爆燈具在檢驗過程中也通不過試驗要求。因此，防爆燈具生產廠家，在設計選擇玻璃透明件時一定要嚴格按照標準執行。當然玻璃透明件的安裝也非常重要，國家防爆標準要求，在安裝玻璃透明件時，應采取措施從結構上保證壓緊燈罩，避免透明件內部產生危險的機械應力。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，爆炸性環境，設備通用要求［S］

［2］GB 3836.2—2010，爆炸性環境，由隔爆外殼“d”保護的設備［S］

［3］GB 3836.3—2010，爆炸性環境，由增安型“e”保護的設備［S］

［4］吳長康.淺析防爆燈具防爆結構的分類與選型［J］.電氣防爆，2008（4）:10～14

［5］吳長康.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應力安裝設計［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計［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［J］.光源與照明，2005（4）:28～30

［10］張顯力.防爆電氣概論［M］.北京:機械工業出版社，2008