隔爆外殼“d”結(jié)構(gòu)間隙標(biāo)準(zhǔn)化探討

楊捷

（北京中電拓方科技股份有限公司，北京100166）

隔爆外殼“d”結(jié)構(gòu)間隙標(biāo)準(zhǔn)化探討

楊捷

（北京中電拓方科技股份有限公司，北京100166）

在GB3836.2-2010國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了隔爆電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)，但對隔爆間隙沒有進一步細(xì)化和系統(tǒng)化，未能形成一套完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。采用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，通過對隔爆外殼“d”結(jié)構(gòu)間隙標(biāo)準(zhǔn)的制定及實踐，證明隔爆電氣設(shè)備隔爆面的間隙，是可以實現(xiàn)系統(tǒng)和系列化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的，進而可以使某些隔爆專用零件的加工和原材料生產(chǎn)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，降低加工成本。為Ⅰ類和Ⅱ類隔爆電氣設(shè)備隔爆間隙的標(biāo)準(zhǔn)化，提供了參考。

隔爆電氣設(shè)備；結(jié)構(gòu)參數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)化

隔爆電氣設(shè)備，主要用于煤炭、石油及化工等含有易燃易爆氣體環(huán)境及有爆炸性粉塵的場所。隔爆型電氣設(shè)備的防爆性能，主要靠設(shè)備的“隔爆外殼”來保證的，該“外殼”必須具有十分可靠的耐爆性能和隔爆性能。隔爆接合面的寬度、間隙和平均粗糙度三個結(jié)構(gòu)參數(shù)，是保證隔爆性能的重要因素，若其中有一個因素不符合GB3836.2-2010表1和表2以及接合面的平均粗糙度（Ra不超過6.3μ m）規(guī)定時，均可導(dǎo)致隔爆電氣設(shè)備的“隔爆外殼”內(nèi)部爆炸損壞，并引發(fā)外部爆炸性氣體環(huán)境中的一種、多種氣體或蒸汽點燃，進而引發(fā)爆炸性環(huán)境氣體爆炸，危及人的生命和國家財產(chǎn)安全。

1 隔爆外殼的隔爆型式

廣泛采用的是間隙式隔爆結(jié)構(gòu)，這是一種由組成隔爆外殼各零件之間的相互耦合形成的間隙。隔爆外殼的隔爆接合面（簡稱接合面）是形成間隙的主體，接合面的類型有平面接合面、圓筒接合面或止口接合面等。因此，GB3836.2-2010標(biāo)準(zhǔn)中，對隔爆外殼的接合面（L）和間隙（ic）的參數(shù)都有嚴(yán)格具體的要求，詳見表1和表2[1]。

2 隔爆接合面間隙標(biāo)準(zhǔn)化實踐

原國家標(biāo)準(zhǔn)局，于1983年8月29日公布了GB3836.1～4-1983《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)》之后，原機械工業(yè)部和原機械電子工業(yè)部，分別于1985年和1992年發(fā)布了JB/T4262《防爆電器用橡套電纜引入裝置》和JB/T4002《防爆低壓電器用接線端子》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這兩個標(biāo)準(zhǔn)主要針對“電纜引入裝置”和“接線端子”提出技術(shù)要求和對相關(guān)配套的零部件制定了標(biāo)準(zhǔn)，為爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn)的實施起到了重要作用。

目前，國家還沒有針對隔爆外殼“d”結(jié)構(gòu)間隙按零部件幾何尺寸大小制定出系列標(biāo)準(zhǔn)，那么能不能針對隔爆接合面間隙這個重要隔爆因素也如同JB/T4262-1992[2]和JB/T4002-1992[3]機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)那樣實施標(biāo)準(zhǔn)化呢？答案是肯定的。

隔爆接合面的類型有平面接合面、圓筒接合面或止口接合面等，其中平面接合面最大間隙，通常是在加工相互耦合的兩個零件的形位公差控制的，企業(yè)只要按照表1和表2規(guī)定的最大間隙值要求，嚴(yán)格執(zhí)行加工工藝規(guī)程，就能達到技術(shù)要求。

表1 Ⅰ、ⅡA和ⅡB類外殼接合面最小寬度和最大間隙Table1 Minimum width and maximum gap of,ⅡA type andⅡB type enclosure joining surface

2.1 小轉(zhuǎn)軸用隔爆結(jié)構(gòu)

“小轉(zhuǎn)軸是依靠手動從隔爆外殼外部對隔爆外殼內(nèi)部進行主令控制的”[4]，例如，合、分閘機構(gòu)、方向開關(guān)、閉鎖開關(guān)、儲能機構(gòu)、隔離開關(guān)等，它們的特點是，只做轉(zhuǎn)向運動，轉(zhuǎn)向角度也不大。小轉(zhuǎn)軸的隔爆結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，即隔爆面的最小寬度和最大隔爆間隙應(yīng)符合表1和表2規(guī)定的數(shù)據(jù)。“小轉(zhuǎn)軸與襯套配合部分的表面粗糙度應(yīng)低于Ra=3.2”[4]。

表2 ⅡC類外殼接合面最小寬度和最大間隙Table2 Minimum width and maximum gap ofⅡC type enclosure joining surface

2.2 操作桿用隔爆結(jié)構(gòu)

在隔爆型電氣設(shè)備中，操作桿只做軸向運動，以實現(xiàn)從隔爆外殼外部操縱隔爆外殼內(nèi)部的有關(guān)零部件，例如，按鈕部件、開關(guān)部件或其它功能的驅(qū)動機構(gòu)。操作桿的軸與軸套（或稱襯套）的最大間隙和隔爆接合面最小寬度都有要求。因此，其隔爆參數(shù)也必須符合表1和表2的要求，操作桿外徑和軸套孔內(nèi)徑的表面粗糙度應(yīng)低于Ra=3.2。

小轉(zhuǎn)軸用隔爆結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)軸與軸套的配合間隙以及操作桿用隔爆結(jié)構(gòu)中的軸與軸套的配合間隙，實質(zhì)上都屬于相互配合的孔與軸的間隙配合，完全可以在符合表1和表2的最大間隙的前提下，執(zhí)行GB/T 1801-2009《產(chǎn)品幾何級數(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》標(biāo)準(zhǔn)[5]，實現(xiàn)隔爆間隙的標(biāo)準(zhǔn)化。

著者從2010年～2014年在公司Ⅰ類隔爆電氣設(shè)備PBG1系列礦用高壓配電裝置和XBD1系列礦用隔爆型移動變電低壓側(cè)保護箱產(chǎn)品上的小轉(zhuǎn)軸和操作桿用隔爆結(jié)構(gòu)中的軸與孔（軸套）的隔爆間隙標(biāo)準(zhǔn)化進行實驗。

實驗前，原設(shè)計圖紙標(biāo)注的孔和軸的公差絕大多數(shù)都不符合GB/T 1801-2009《產(chǎn)品幾何級數(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》的規(guī)定，可以說是“自定義”式的標(biāo)注，能不能用？能用！但出現(xiàn)了許多問題，如零件互換性差、裝配效率低等，甚至出現(xiàn)孔（內(nèi)徑）與軸（外徑）幾何尺寸小的配合隔爆間隙大，而幾何尺寸大的最大間隙反而小等情況。

在實踐過程中先后選了幾個方案，如H9/d9、H10/d10、H9/c9等，經(jīng)多次實驗和優(yōu)缺點對比，最后選定基孔制H9/c9間隙配合，見表3和表4。

表3 極限間隙或極限過盈Table3 Limit gap or limit interferenceμm

表4 操作桿和小轉(zhuǎn)軸最大隔爆間隙標(biāo)準(zhǔn)化表Table4 Standardization table of maximum flame-proof gap of operating arm and small shaft mm

2.3 選擇基孔制H9/c9間隙配合用于解決圓筒形接合面隔爆間隙標(biāo)準(zhǔn)化問題

（1）小轉(zhuǎn)軸和操作桿用隔爆結(jié)構(gòu)的軸與孔的配合，是典型的間隙配合，從企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化角度，十分有必要將表1所列最大間隙，細(xì)化到現(xiàn)行國標(biāo)GB/T 1801-2009《產(chǎn)品幾何級數(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》標(biāo)準(zhǔn)中。

（2）為什么選擇基孔制？因為孔的內(nèi)徑隔爆面加粗糙度不應(yīng)該低于Ra=3.2，大多數(shù)軸套采用耐磨材料黃銅（H62），黃銅軸套與軸套座之間采用過盈配合，所以在黃銅軸套裝入軸套座后，黃銅軸套內(nèi)徑會發(fā)生塑形變形，必須用鉸刀切削，即能達到孔的內(nèi)表面粗糙度不低于Ra=3.2的要求，也能達到基孔制孔的設(shè)計偏差范圍內(nèi)。

（3）在Ⅰ類電氣設(shè)備（隔爆外殼“d”保護的設(shè)備），小轉(zhuǎn)軸和操作桿的隔爆間隙標(biāo)準(zhǔn)化實踐中，按照國標(biāo)GB/T 1801-2009《產(chǎn)品幾何級數(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》孔與軸間隙配合種類達29種，經(jīng)過H9/d9、H10/d10、H9/c9等幾種配合的實踐，考慮到最小公稱尺寸的間隙適度（即不能過大或過?。?，孔和軸的間隙覆蓋面大，又能滿足GB3826.2-2010表1的最大間隙標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇H9/c9是合適的。

方案確定后，公司先后生產(chǎn)上千臺的Ⅰ類隔爆電氣設(shè)備，證明標(biāo)準(zhǔn)化后，從設(shè)計到生產(chǎn)都有章可循，設(shè)計效率提高了，零件互換性、裝配生產(chǎn)率及裝配合格率（達95%以上）均有較大幅度的提升。舉一反三，在Ⅱ類電氣設(shè)備（用于除煤礦瓦斯氣體之外的其他爆炸性氣體環(huán)境）實現(xiàn)隔爆間隙標(biāo)準(zhǔn)化，同樣可在執(zhí)行GB/T 1801-2009國標(biāo)，也能滿足表1和表2要求的最大間隙，選擇國標(biāo)中合適的間隙配合類別，也是能夠?qū)崿F(xiàn)Ⅱ類隔爆電氣設(shè)備隔爆間隙標(biāo)準(zhǔn)化。

圖1 操作桿（自動復(fù)位按鈕開關(guān)）Fig.1 Operating arm(automatic reset button switch)1-按鈕座；2-按鈕桿；3-按鈕；4-隔爆外殼內(nèi)部

圖2 小轉(zhuǎn)軸（換向機構(gòu)）Fig.2 Small shaft(reversing mechanism)1-換向轉(zhuǎn)軸；2-換向銅套（軸套）；3-換向開關(guān)；4-隔爆外殼內(nèi)部

圖3 小轉(zhuǎn)軸（合閘機構(gòu)）Fig.3 Small shaft(switch on mechanism)1-主軸銅套（軸套）；2-合閘主軸；3-隔爆外殼內(nèi)部

圖4 小轉(zhuǎn)軸（儲能機構(gòu)）Fig.4 Small shaft(energy storage mechanism)1-主軸銅套（軸套）；2-合閘主軸；3-隔爆外殼內(nèi)部

3 軸套（襯套）標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)法

小轉(zhuǎn)軸和操縱桿所用隔爆結(jié)構(gòu)的軸套結(jié)構(gòu)型式，歷史上曾采用翻邊軸套，現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)采用圓筒軸套。當(dāng)軸套與軸套座的過盈配合，通過水壓試驗時，可以不按隔爆結(jié)構(gòu)進行評價；否則此處結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)符合表1和表2的規(guī)定值。

現(xiàn)在有的企業(yè)為防止隔爆腔內(nèi)產(chǎn)生爆炸時可能將軸套壓出殼體外而失爆，根據(jù)轉(zhuǎn)軸及操縱桿的結(jié)構(gòu)，可以在軸套（襯套）腔體內(nèi)的一端或腔體內(nèi)外兩端，采用防止腔內(nèi)爆炸將軸套（襯套）壓出的措施；如果軸套外徑與軸套座內(nèi)徑選取合適的過盈配合（如S7/n8），又經(jīng)水壓試驗證明軸套未發(fā)生位移，也是可行的。

綜上所述，小轉(zhuǎn)軸和操縱桿的軸套，本質(zhì)上可視為滑動軸套，那么也可以按照GB/T 18324-2001《滑動軸承銅合金軸套》的標(biāo)準(zhǔn)[6]，將隔爆電氣設(shè)備上使用的所有軸套實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，小轉(zhuǎn)軸及操縱桿的外徑（d）的尺寸公差，在符合表1和表2最大間隙的條件，參照GB/T 1801-2009《產(chǎn)品幾何級數(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》標(biāo)準(zhǔn)中，“間隙配合”的配合類別（如H9/C9）確定。

通過對隔爆外殼“d”隔爆間隙的標(biāo)準(zhǔn)化，進而同時可將隔爆電氣設(shè)備上使用的各種小轉(zhuǎn)軸、操縱桿等隔爆結(jié)構(gòu)中的小轉(zhuǎn)軸（含操縱桿）、軸套、軸套座三個零件的結(jié)構(gòu)尺寸以及孔與軸的公差配合都實施了標(biāo)準(zhǔn)化，對提高和落實隔爆電氣設(shè)備的隔爆性能意義很重要。

在實現(xiàn)隔爆間隙參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上，進而可把用于加工軸、軸套及軸套座等的原材料也進行標(biāo)準(zhǔn)化，例如，當(dāng)前加工軸套多采用黃銅棒、加工軸套座采用圓鋼或厚壁無縫鋼管等。

那么，有了軸套、軸套座等零件標(biāo)準(zhǔn)后，軸套加工可采用H62冷拔無縫銅管，軸套座可選用低碳鋼無縫鋼管等，只不過它的尺寸公差要符合軸套、軸套座等的公差與配合的要求。這樣，就可使零件加工做到無切削或少切削，極大的提高原材利用率，節(jié)約大量的有色金屬和鋼材，降低加工成本。如能在把軸套和軸套座等零件的加工，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，防爆電氣制造企業(yè)就可以從社會上采購這些標(biāo)準(zhǔn)零件，其社會經(jīng)濟效益更加可觀。

［1］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局/國際標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB3836.2-2010《爆炸性環(huán)境第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設(shè)備》[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010,14（10）.

［2］中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4262-1992[S].機械科學(xué)研究院,1993-02.

［3］中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4062-1992[S].機械科學(xué)研究院,1993-02.

［4］張顯力.防爆電氣概論[M].第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2014-12：117-118.

［5］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局/國際標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 1801-2009《產(chǎn)品幾何級數(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇》[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010,1（11）.

［6］國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局GB/T 18324-2001[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001-10．

環(huán)保促使鈦白粉行業(yè)兼并重組將進一步加速

對于目前鈦白粉市場的火爆，仁者見仁智者見智，但業(yè)內(nèi)人士一致表示，在環(huán)保政策趨嚴(yán)的背景下，鈦白粉行業(yè)的集中度將持續(xù)提升，中小企業(yè)生存空間將被進一步壓縮。

2017年國家宏觀上的總體經(jīng)濟指導(dǎo)思想是“穩(wěn)中求進”，專家說：穩(wěn)中求進就是告訴大家，今年的困難會更多，下行壓力還十分嚴(yán)重，因為，目前的結(jié)構(gòu)調(diào)整和改革還沒有很大的起色，同時外部環(huán)境發(fā)生了很大的變化。2017年應(yīng)對通脹就不得不收緊貨幣，從而導(dǎo)致原材料價格高，融資成本也會高。這些都會增加企業(yè)經(jīng)營的困難。

今年以來，鈦白粉價格上漲勢頭仍在延續(xù)。鈦白粉價格持續(xù)大漲受多方面因素影響。目前原材料方面比較突出，鈦礦主要產(chǎn)地受到的環(huán)保監(jiān)管壓力持續(xù)加大，產(chǎn)能持續(xù)受到擠壓。海外進口鈦礦因部分國家和地區(qū)停產(chǎn)導(dǎo)致價格持續(xù)攀升，國內(nèi)鈦白粉企業(yè)成本壓力持續(xù)增長。采購鈦礦成本規(guī)模企業(yè)與弱勢企業(yè)差別很大。

環(huán)保政策趨嚴(yán)將進一步壓縮中小企業(yè)生存空間。根據(jù)規(guī)定，環(huán)保設(shè)施必須與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)使用。由于硫酸法鈦白粉副產(chǎn)需要進一步處理，對資源綜合利用和環(huán)保配套設(shè)施的要求較高，環(huán)保投入的加大和后期運行成本方面將面臨較大的壓力。

Discussion on the Standardization of the Gap of“d”Structure Flame-proof Enclosure

YANG Jie
（Beijing Zhongdian Tofung Technology Co.,Ltd.,Beijing 100166,China）

The structure parameters of flame-proof equipment are specified according to the GB3836.2-2010 national standards.However,such standards have failed in refinement and systematization of the flame-proof gap in order to form a complete set of technical standard.Development and practice of standards for the gap of“d”structure flame-proof enclosure by using the relative national standards have approved that the standardization of the gap of proof surface of flame-proof equipment can be realized.So the industrialization of machining and production process of flame-proof parts can be achieved to reduce processing costs.This paper will provide a certain reference for the standardization of the flame-proof gap of typeⅠand typeⅡflame-proof equipments.

Flame-proof equipment;Structure parameters；Standardization

TQ 052

A

1671-0460（2017）03-0542-04

2017-02-08

楊捷（1934-），男，遼寧沈陽人，享受政府特殊津貼專家，1957年畢業(yè)于北京礦業(yè)學(xué)院機電專業(yè)，從事防爆電氣設(shè)計審查工作。E-mail:o8YANGJIE@163.com。