CN103648249B - 电器呼吸防爆方法及呼吸防爆柜 - Google Patents

Abstract

本发明是一种电器呼吸防爆方法及电器呼吸防爆柜，防爆柜包括箱体和箱盖（1），箱体采用密封结构，箱内放置电器的内芯，其侧壁设置安装呼吸两用阀（7）、输入和输出电源双向插座（9、41）和压力开关（32）；箱盖（1）中间部位设置一个观察窗框（2）、四周设置螺孔（14），箱盖（1）两侧分别设置多个旋钮开关孔（6）和按钮开关孔（12），安装有供电器的内芯使用的旋钮开关（5）和按钮开关（11）。本发明的防爆柜外壳没有隔爆、耐爆要求，可以用工程塑料注塑而成，设备简单，日常维护也简便易行。在实际工作中，易于普遍使用，大量推广，可用于在生产现场需要采取"防爆"措施的水泵、绞车、压风机、通风机等设备推广使用。

Description

电器呼吸防爆方法及呼吸防爆柜

技术领域

本发明涉及电气设备防爆技术，特别是一种在有易燃易爆及粉尘环境中(例如煤矿、石油、化工等)应用的电器呼吸防爆方法以及在该环境中使用的电器呼吸防爆柜。

背景技术

在矿井和油田等存在有易燃易爆气体和有易燃易爆物及粉尘环境使用的电器需要使用防爆开关。在上述环境中工作的电器，在外壳内部也经常存在着爆炸气体。电器设备在运行过程中，一旦产生电火花，外壳内部的爆炸性气体就可能被引爆。如果爆炸的火焰超出电器的外壳进入大气，就可能将大气中混杂的爆炸性气体引爆，造成灾害的事故。

为了避免上述情况的产生，在上述环境中工作的电器，均需按照防爆要求对这些电器设备进行防爆处理。实际工作中，侧重推广隔爆理论，多采用隔爆技术。但是，现行的隔爆法存在固有的诸多缺陷。

目前国内外通用的防爆开关是隔爆型开关，我国煤矿井下及火、炸药厂使用的防爆开关、照明灯具也都是隔爆型的。其原理是靠有间隙的隔爆外壳与隔爆面来实行防爆，要求隔爆外壳强度为耐压10千克/平方厘米，接合面的防爆间隙为0.5mm。起动器在正常运行中发生火花的能量会点燃进入壳内的爆炸性气体或粉尘，引发可燃气体燃烧或爆炸，由此产生的气体必须能安全地从防爆间隙中泄出，才可免于事故；如果没有间隙或间隙不够大，则将引发壳体爆炸造成事故，此时厚重的钢外壳就成了真正意义的炸弹。反之如果间隙大了，壳体内爆炸的火焰就会从间隙泄出引起外部爆炸性气体或粉尘爆炸，造成更大事故。所以隔爆型防爆开关在使用中必须保持适当间隙和光沽度，并且要经常维修检查，从设计原理上讲，隔爆型开关很难做到真正的安全防爆。

防爆面要求精度高、要求严，检修时由于锈蚀、擦伤、变形等多种原因而逐渐失爆；隔爆电器体积大、笨重、费时费力:隔爆外壳不能绝对可靠地防止火焰冲击外壳，当出现失爆情况，电路并不能即时切断电源以保证安全，成为危险的事故隐患。

在有易燃易爆气体和有易燃易爆物及粉尘环境中发生爆炸需具备三个先决条件一爆炸物、空气、有足够大的能量，能够引起爆炸的火花。三个条件必须同时具备，缺一不可。因此，设计一种防爆方法，在保证电器设备正常运行时，同时使上述三个条件均不具备，就不可能发生爆炸。从理论上讲，这种消除爆炸物、隔绝空气、没有足够能量产生电火花的防爆方法，是本质上安全型的防爆方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种电器呼吸防爆方法及根据该方法设计的电器呼吸防爆柜，该防爆方法和电器呼吸防爆柜改变过去的隔爆方法，彻底消除爆炸物、隔绝空气、防止产生足够发生电火花的能量，具有安全可靠、简单易行、便于大量推广的技术优势。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种电器呼吸防爆柜，所述防爆柜包括：

箱体，所述箱体采用密封结构，箱体内放置电器的内芯，其侧壁设置呼吸阀安装螺孔8、输入电源插座安装孔10、输出电源插座安装孔41和压力开关孔33，分别安装呼吸两用阀7、输入和输出电源双向插座9、41和压力开关32；所述呼吸两用阀7用于对防爆柜内抽气和充入所需的气体；所述输入双向电源插座9用于将电源引入箱内，所述输出电源双向插座41将电器内芯输出的电源输送到工作设备；所述压力开关32根据箱内气体压力值降低至一个大气压时，断开箱内电器的电源，同时启动充气设备对箱内充气；

箱盖1，所述箱盖1中间部位设置一个观察窗框2、所述观察窗框2四周设置螺孔14，所述箱盖1两侧分别设置多个旋钮开关孔6和按钮开关孔12，安装有旋钮开关5和按钮开关11；

玻璃板4和橡胶密封垫3，所述玻璃板4和橡胶密封垫3通过螺栓13和螺孔14密封固定在观察窗框2上，便于查看箱体内的状况，同时确保观察窗的气密性。

所述呼吸两用阀7包括由相互连通的阀体21和通气管22构成的本体、所述通气管22插入箱体内；所述阀体21内依次安装前盖15、前定位环16、气阀17、回位簧18、气阀筒体19、后定位环37和后盖20；前后定位环16、37将气阀筒体19定位，气阀筒体19为具有通气孔31的圆筒结构，气阀17为具有中心通孔38的圆柱体结构，圆柱体中间具有环形凹槽，环形凹槽中间设置气阀通气孔36，与中心通孔38连通；气阀17与回位簧18安装在气阀筒体19中，气阀筒体19的圆筒和气阀17的圆柱体之间可以滑动并确保气密性；气阀17处在中间位置状态时，所述气阀17的圆柱体盖住通气孔31，所述气阀中心通孔38与气管22处于封闭隔离状态；所述气阀17前移时，所述气阀通气孔36与通气孔31连通，进而使气阀中心通孔38与通气管22连通。

所述通气管22前端具有螺纹，并配有平垫23和气阀橡胶垫24；所述呼吸两用阀7通过通气管22前端的螺纹拧入所述呼吸阀安装螺孔8，所述平垫23和气阀橡胶垫24确保呼吸两用阀7的气密性。

所述输入电源和输出电源的双向插座结构包括箱内插座25和箱外插座26，所述箱内插座25具有电源内插孔30，箱外插座26具有电源外插孔27，供外电源、箱内电器或用电设备插接；所述电源外插孔27与电源内插孔30具有电连接，电连接处填充树脂胶，确保气密性。

所述箱内插座25设置有插座通气孔42，与箱外插座26内腔连通，所述电源外插孔27的前端孔内安装橡胶密封圈42，插头插入后与橡胶密封圈42保持箱外插座26内腔的气密性。

所述输入电源和输出电源的双向插座还配有电源插座橡胶垫28和固定螺帽29，所述箱外插座26外周为螺纹结构，与所述电源插座橡胶垫28和固定螺帽29配合，固定到输入或输出电源插座安装孔10或41上，并确保其在使用时的气密性。

所述防爆柜设置3个压力开关32，所述压力开关32具有压力感应元件，感应箱内的充气气压；其顶端具有调压钮34和接线柱35，所述调压钮34根据工作要求调整压力开关32的工作压力，其工作范围在1.0-1.2mPa范围内；所述3个压力开关32的接线柱35分别与3相电源的每一相连接，控制电源每一相的通断。

所述箱体侧面设置地线接头39，供接入地线，防止电荷积累造成静电火花的产生。

本发明还提出使用上述电器呼吸防爆柜的电器呼吸防爆方法，所述方法包括步骤：

1）打开箱盖，将电器的内芯装入防爆柜内，关闭箱盖，确保防爆柜的气密性；

2）呼吸两用阀连接外部抽气设备，抽气设备的气阀贴近两用阀的气阀中心通孔的抽气端，在抽气设备作用下，气阀克服回位簧的弹力前移，气阀中心通气孔与防爆柜内部连通；

3）保持抽气设备与防爆柜的内部空间接通状态，维持抽气，使防爆柜内形成真空状态，然后断开抽气设备；

4）呼吸两用阀在回位簧的推动下复位，气阀中心通气孔与防爆柜壳内部隔离封闭，维持防爆柜内的真空状态；

5）将呼吸两用阀与充气设备接通，充气设备的气嘴顶住气阀中心通孔的进气端，使气阀克服回位簧的弹力前移，气阀中心通气孔与防爆柜壳内部连通；

6）充气设备将氮气通过气阀中心通气孔充入防爆柜内部，当气体达到规定压力值，撤出充气设备，回位簧推动气阀复位，气阀中心通气孔与防爆柜壳内部隔离封闭，维持防爆柜内的气压；

7）压力开关检测爆柜内的气压，当压力值降到一个大气压，切断输入电源，启动充气设备补气；

8）当压力值升高到规定的大于一个大气压的额定值，压力开关恢复供电。

所述充入防爆柜内的氮气的压力为1.1-1.2个大气压力。

所述充入的气体还包括其他惰性气体，所述充气设备是惰气瓶。

采用本发明的电器呼吸防爆方法制成的电器设备，对防爆外壳没有隔爆、耐爆要求，故外壳的要求强度大大降低，制造比较轻便，大大地减轻工人的劳动强度(例如把笨重的隔爆外壳用工程塑料注塑而成〉。这种防爆方法以及防爆设备非常简单，成本低，日常维护也简便易行。在实际工作中，易于普遍使用，大量推广，可用于在生产现场需要采取"防爆"措施的水泵、绞车、压风机、通风机等设备的控制。

附图说明

图1是电器呼吸防爆柜构造示意图；

图2是呼吸两用阀分解图；

图3电源双向插座分解图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。

图l是电器呼吸防爆柜构造示意图；如图所示，本发明的防爆柜是密封箱体结构，包括一个可以开关的箱盖1，箱盖1包括观察窗框2、旋钮开关孔6和按钮开关孔12；旋钮开关孔6和按钮开关孔12一般设在箱盖1两侧，观察窗框2设在箱盖1的中间部位，并通过螺栓13和螺孔14将一块玻璃板4和橡胶密封垫3固定在观察窗框2上，便于查看箱体内的状况，橡胶密封垫3确保观察窗的气密性。

防爆柜的侧壁设置呼吸阀安装螺孔8、输入电源插座安装孔10、输出电源插座安装孔41和压力开关孔33，分别安装呼吸两用阀7、输入和输出电源双向插座9、41和压力开关32；安装时均采用橡胶垫确保气密性。其中，呼吸两用阀7用于对防爆柜内抽气和充入所需的气体；双向电源插座9、41用于将电源引入箱内，以及经过控制电器再输出到工作设备；压力开关32测定箱内气体压力，并根据箱内气体压力值降低到规定的设定值后，一般设定为一个大气压，断开箱内电器的电源，同时启动充气设备对箱内补充气体，使其达到大于一个大气压的规定值。

图2是呼吸两用阀分解图；显示呼吸两用阀7的具体结构。呼吸两用阀7的本体是由相互连通的阀体21和通气管22构成，通气管22插入箱内；阀体21内依次安装前盖15、前定位环16、气阀17、回位簧18、气阀筒体19、后定位环37和后盖20。前后定位环16、37将气阀筒体19夹固定位，气阀筒体19为具有通气孔31的圆筒结构，气阀17为具有中心通孔38的圆柱体结构；气阀17通过回位簧18安装在气阀筒体19中。气阀筒体19的圆筒和气阀17的圆柱体之间确保气密性，气阀17圆柱体中间为环形凹槽，环形凹槽中间设通气孔31，通气孔31与气阀17的中心通孔38连通。气阀17在中间位置状态，其圆柱体盖住通气孔31，气阀17的中心通孔38与通气管22封闭隔离，中心通孔38与气管22出于封闭隔离状态；当气阀17向前移动时，气阀通气孔36与通气孔31连通，使气阀中心通孔38与通气管22连通。

通气管22前端具有螺纹，并配有平垫23和气阀橡胶垫24，呼吸阀7通过通气管22前端的螺纹拧入呼吸阀安装螺孔8，与防爆柜内部连通。平垫23和气阀橡胶垫24确保气密性。

图3是输入电源双向插座分解图。输入电源和输出电源的双向插座结构相同。输入电源双向插座9的具体结构包括箱内插座25和箱外插座26，电源内外插孔30、27为箱内电器供电。电源内外插座具有电连接，电连接处填充树脂胶，确保气密性。电源外插座26外周具有螺纹结构，与电源插座橡胶垫28和固定螺帽29配合，将输入电源双向插座9固定到输入电源插座安装孔10上，并确保其在使用时的气密性。

箱内插座25设置有插座通气孔42，与箱外插座26内腔连通，内腔充氮气后，通过插座通气孔42进入箱外插座26内腔，充入电源外插孔27，所述电源外插孔27的前端孔内安装橡胶密封圈42，插头插入后与橡胶密封圈42保持箱外插座26内腔的气密性。通过该结构，在箱外电源插拔时，由于氮气的存在，避免电火花的产生。

压力开关32感应箱内的充气气压，顶部具有调压钮34和接线柱35；调压钮34根据工作要求调整压力开关32的工作压力，其工作范围在1.0-1.2mPa范围内。一般采用3个压力开关32，其接线柱35分别与3相电源的每一相连接，控制电源每一相的通断。

压力开关32采用高精度、高稳定性能的压力传感器，实现对箱内氮气压力的检测和电源的通断控制。当系统内氮气压力低于额定的压力时，压力开关内的压力感应器发生移动，通过连接导杆推动开关接头断开；充气设备工作，当压力升至额定压力时，压力感应器复位，压力感应器采用的弹性元件有单圈弹簧管、膜片、膜盒或波纹管等。

箱体侧面设置地线接头39，供接入地线，防止电荷积累造成静电火花的产生。

本发明的防爆功能是这样实现的：将所使用的电器的内芯装入气密性的防爆柜内，呼吸两用阀7连接抽气设备，抽气设备的气嘴贴近气阀17的中心通孔38的抽气端（图2所示的右端），气阀17在抽气设备所产生的真空作用下，克服回位簧18的弹力前移（图2所示向右移动），使气阀通气孔36与通气孔31连通，抽气设备与防爆柜的内部空间接通，开始吸气，将壳内空气抽至真空状态，然后断开抽气设备，回位簧18推动气阀17复位，通气孔31封闭。随后，将呼吸两用阀7与充气设备接通，充气设备的气嘴顶住气阀17的中心通孔38的进气端（图2所示的左端），气阀17克服回位簧18的弹力前移，气阀通气孔36与通气孔31连通，充气设备将氮气充入。当氮气达到规定压力值，撤出充气设备，回位簧18推动气阀17复位，通气孔31封闭，保持柜内气压。

充入防爆柜内的惰性气体，维持充气压力为1.1-1.3个大气压力。工作过程中，由于内部惰性气体泄漏，内部气压等于外部气压时，压力开关32发挥作用，切断供电电源。启用充气设备或专用惰气瓶，通过进气阀再次补充即可，确保箱内气体压力稳定维持在大于一个大气压的状态。

充入的气体还包括其他的不具有爆炸、可燃、助燃、腐蚀性的不活泼的惰性气体。

由于气源通过加气咀提供的气压高于外界大气压力，故而完全阻止了外部的可燃易爆气体、潮气、粉尘的侵入，起到了"防爆"作用。即使偶尔柜体内的电器件由于发生过热使绝缘材料离解出可燃易爆气体，但由于柜体内充入的是安全性气体，不具有助燃性，仍能抑制爆炸。一旦柜体漏气而造成柜内气压下降致柜体失去防爆性，气体压力调节继电器将立刻切断电源电路，从而消除爆炸危险。与此同时，工作人员可以立即发现防爆柜出现的失控情况，及时采取修复措施或其它对策。因此，这种防爆柜的柜体无须用特殊材料制作和加厚处理。

本发明从根本上解决了发生爆炸必须具备的三个先决条件，即，有爆炸物、有空气、有引爆的火花。电器装入气密性的箱体后，箱体处于正压状态，完全防止了外部爆炸性气体以及其他有害物质，如潮气、灰尘等对电器设备性能有副作用物质的侵入，隔绝爆炸物；箱体内充满惰性气体，没有空气；缸内充满惰性气体，不能产生电弧，不具备引爆条件的火花。三个条件均不具备，从理论上解决了发生爆炸的可能性。

由于按这种防爆方法制造的电器设备，对防爆外壳没有耐爆性要求，故外壳的强度要求大大降低，可以做的比较轻便，可以用薄钢板、柔性材料制成，例如使用注塑工艺。应用这种电器呼吸防爆法的另一优点是，使防爆设备制造变得非常简单，任何生产部门都可以很方便地将现有的不具备防爆性能的设备简单地改换成具有防爆性能的设备。同样，这些设备日常维护也简单易行，设备的电子元件在惰性气体工作中，对绝缘材料要求低、损害少、成本低；惰性气体在检修中，可以重复使用，维护费用低，在现实工作中，有利于普及使用，大量推广。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种呼吸防爆柜，包括箱体、中间部位设置一个观察窗框(2)的箱盖(1)、玻璃板(4)和橡胶密封垫(3)，其特征在于，

所述箱体分别安装呼吸两用阀(7)、输入和输出电源双向插座(9、40)和压力开关(32)；

所述呼吸两用阀(7)包括由相互连通的阀体(21)和通气管(22)构成的本体，所述通气管(22)插入箱体内；所述阀体(21)内依次安装前盖(15)、前定位环(16)、气阀(17)、回位簧(18)、气阀筒体(19)、后定位环(37)和后盖(20)；前后定位环(16、37)将气阀筒体(19)定位，气阀筒体(19)为具有通气孔(31)的圆筒结构，气阀(17)为具有中心通孔(38)的圆柱体结构，圆柱体中间具有环形凹槽，环形凹槽中间设置气阀通气孔(36)，与中心通孔(38)连通；气阀(17)与回位簧(18)安装在气阀筒体(19)中，气阀筒体(19)的圆筒和气阀(17)的圆柱体之间可以滑动并确保气密性；气阀(17)处在中间位置状态时，所述气阀(17)的圆柱体盖住通气孔(31)，所述气阀中心通孔(38)与通气管(22)处于封闭隔离状态；所述气阀(17)前移时，所述气阀通气孔(36)与通气孔(31)连通，进而使气阀中心通孔(38)与通气管(22)连通。

2.根据权利要求1所述的呼吸防爆柜，其特征在于，所述箱体上设置呼吸阀安装螺孔(8)并配有平垫(23)和气阀橡胶垫(24)，所述通气管(22)前端具有螺纹；所述呼吸两用阀(7)通过通气管(22)前端的螺纹拧入所述呼吸阀安装螺孔(8)，所述平垫(23)和气阀橡胶垫(24)确保呼吸两用阀(7)的气密性。

3.根据权利要求1所述的呼吸防爆柜，其特征在于，所述输入电源和输出电源双向插座(9，40)的结构包括箱内插座(25)和箱外插座(26)，所述箱内插座(25)具有电源内插孔(30)，箱外插座(26)具有电源外插孔(27)，供外电源、箱内电器或用电设备插接；所述电源外插孔(27)与电源内插孔(30)具有电连接，电连接处填充树脂胶，确保气密性。

4.根据权利要求3所述的呼吸防爆柜，其特征在于，所述箱内插座(25)设置有插座通气孔(43)，与箱外插座(26)内腔连通，所述电源外插孔(27)的前端孔内安装橡胶密封圈(42)，插头插入后与橡胶密封圈(42)保持箱外插座(26)内腔的气密性。

5.根据权利要求4所述的呼吸防爆柜，其特征在于，所述输入电源和输出电源双向插座(9，40)还配有电源插座橡胶垫(28)和固定螺帽(29)，所述箱外插座(26)外周为螺纹结构，与所述电源插座橡胶垫(28)和固定螺帽(29)配合，固定到输入电源插座安装孔(10)或输出电源插座安装孔(41)上，并确保其在使用时的气密性。

6.根据权利要求5所述的呼吸防爆柜，其特征在于，所述防爆柜设置3个压力开关(32)，所述压力开关(32)具有压力感应元件，感应箱内的充气气压；其顶端具有调压钮(34)和接线柱(35)，所述调压钮(34)根据工作要求调整压力开关(32)的工作压力，其工作范围在1.0-1.2mPa范围内；所述3个压力开关(32)的接线柱(35)分别与3相电源的每一相连接，控制电源每一相的通断。

7.根据权利要求6所述的呼吸防爆柜，其特征在于，所述箱体侧面设置地线接头(39)，供接入地线，防止电荷积累造成静火花的产生。

8.使用如权利要求1-7其中之一所述呼吸防爆柜的电器呼吸防爆法，其特征在于，所述防爆法包括步骤：

1)打开箱盖，将电器的内芯装入防爆柜内，关闭箱盖，确保防爆柜的气密性；

2)呼吸两用阀连接外部抽气设备，抽气设备的气阀贴近两用阀的气阀中心通孔的抽气端，在抽气设备作用下，气阀克服回位簧的弹力前移，气阀中心通气孔与防爆柜内部连通；

3)保持抽气设备与防爆柜的内部空间接通状态，维持抽气，使防爆柜内形成真空状态，然后断开抽气设备；

4)呼吸两用阀在回位簧的推动下复位，气阀中心通气孔与防爆柜壳内部隔离封闭，维持防爆柜内的真空状态；

5)将呼吸两用阀与充气设备接通，充气设备的气嘴顶住气阀中心通孔的进气端，使气阀克服回位簧的弹力前移，气阀中心通气孔与防爆柜壳内部连通；

6)充气设备将氮气通过气阀中心通气孔充入防爆柜内部，当气体达到规定压力值，撤出充气设备，回位簧推动气阀复位，气阀中心通气孔与防爆柜壳内部隔离封闭，维持防爆柜内的气压；

7)压力开关检测爆柜内的气压，当压力值降到一个大气压，切断输入电源，启动充气设备补气；

8)当压力值升高到规定的大于一个大气压的额定值，压力开关恢复供电。

9.根据权利要求8所述的电器呼吸防爆法，其特征在于，所述充入防爆柜内的氮气的压力为1.1-1.2个大气压力，所述充气设备是惰气瓶。

10.根据权利要求8所述的电器呼吸防爆法，其特征在于，所述充入防爆柜内的气体还包括其他惰性气体。