浅谈隔爆型灯具玻璃透明件技术要求

孟 萌，姜 玮，吴长康

（南阳防爆电气研究所，河南 南阳 473008）

0 引言

目前，防爆灯具在生产、仓储、化工场所、矿井中的使用越来越广泛，品种越来越多。由于防爆灯具光源需要由透明件传出，同时灯具在工作时灯具外壳和玻璃透明件上不可避免地产生电火花或形成炽热的表面，如果玻璃透明件因高温破裂或与危险场所中的爆炸性气体混合物相遇，就可能会导致爆炸事故的发生，直接危及人们生命安全。因此，如何确保照明灯具的防爆安全，是摆在生产厂家面前的一件大事。由于防爆灯具种类繁多，防爆灯具的选用、安装、使用和维护均是保障防爆灯具长期安全、可靠、高效工作不可缺少的环节，必须予以充分的重视。在防爆灯具使用过程中，玻璃透明件是必不可少的部分，因此，透明件安装是否可靠或强度是否符合标准要求，将直接影响防爆灯具的安全性能。

1 隔爆型灯具的防爆原理及防爆要求

隔爆型灯型具主要通过一个整体的隔爆外壳，来承受灯具内部可能产生的爆炸性混合物的爆炸压力，并阻止向周围的爆炸性混合物传爆来达到防爆目的。隔爆型灯具的隔爆外壳首先必须能承受住GB 3836.2—2010规定的爆炸强度试验的要求，这个整体的隔爆外壳，包括用金属材料构成的灯体部件和与此相配备的灯罩等透明件两大部分。

国家防爆标准要求隔爆外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸火焰向外壳周围爆炸性混合物传播。要满足这—性能，就必须具体考虑如下特殊要求:

（1）耐爆性能。主要针对隔爆外壳，要求灯具外壳有足够的强度和刚度来承受灯具内腔可能引起的爆炸压力，因此，隔爆外壳在产品设计时要选择适当的材质和壁厚，组成最佳的立体几何分布形状。这种腔体结构，既要美观大方，又要尽可能地避免形变过大所造成的应力不均。

（2）隔爆性能。灯具的隔爆外壳在产品设计时隔爆接合面参数选型必须严格按照GB 3836.2—2010标准的规定，引入装置的方式、透明件与灯体部件的密封结构形式、隔爆接合面的粗糙度、隔爆螺纹的精度等，都能有效地阻止内部爆炸火焰向外壳周围爆炸性混合物传播。

2 国家标准对隔爆型灯具的透明件的试验要求

2.1 抗冲击试验规定

国家防爆标准规定，电气设备应承受质量为1 kg的试验物体从高度h垂直落下所产生的冲击作用。根据电气设备的使用情况，对高度h 的规定见表1。试验物体应装有一个直径为25 mm 的半球形淬火钢制冲头。每次试验前应检查冲头表面是否完好。

对玻璃透明件的试验应在三只样品上进行，但每只样品只试验一次。对其他部件，应至少对两只样品进行试验，每只样品在两个不同位置各进行一次试验。

冲击点应选在被认为是最薄弱的部位，且在承受冲击部件的外侧。如果外壳用其他的外壳做保护，仅对保护外壳进行冲击试验。

试验应在环境温度（20±5）℃下进行，材料数据显示其在规定环境温度范围内较低温度下能使抗冲击性能降低时除外。这种情况下，应按GB 3836.1—2010 第26.7.2 条的要求，在规定温度范围内下限温度进行试验。

表1 抗冲击试验

2.2 防爆灯具透明件冲击试验要求

防爆灯具中的光源应有透明保护罩，透明保护罩可附加保护网来保护。不同型号的灯具保护网的网孔大小标准要求不一样，当然试验标准也不同，防爆灯具透明件试验按照表1 的规定进行试验如下:

（1）保护网孔大于2 500 mm2，表1 中a）和c）试验；

（2）保护网孔在625 mm2～2 500 mm2之间，表1中a）、b）和d）试验；

（3）保护网孔小于625 mm2，表1 中a）和b）试验；

（4）无保护网，表1 中a）和c）试验。

2.3 热剧变试验

灯具的玻璃透明罩和电气设备观察窗应承受热剧变试验，试验时使它们处在最高工作温度下，用温度为（10±5）℃，直径为1 mm 的喷嘴对其喷水，不发生破裂。

3 隔爆型灯具透明件的设计制造及安装

3.1 设计要求

隔爆型防爆灯具，必须有一定的透光部分，需要采用玻璃或塑料透明件。目前防爆灯具使用的透明件大部分用玻璃材料制成，主要安装在隔爆型灯具的腔体上。在现实生活中，玻璃是最常用的物品，玻璃的主要优点是耐高温，以及在长时间的潮湿条件下能保持透光性能，并且玻璃表面硬度较高，可以耐硬物擦伤或碰伤，并且浸在含水或其他有机物溶剂中不产生应力裂纹或被腐蚀。当然用玻璃做灯具的透明罩也有缺点，玻璃的主要缺点是它的脆性及抗拉强度低，遇到硬物撞击或掉在地上容易破碎。为了弥补这些缺点，在设计玻璃透明件与灯体组装机构时，通常在玻璃透明件与金属零件之间镶上密封垫，密封垫常用橡胶材料，安装在灯具外壳和金属零件之间具有一定缓冲作用，防止与外壳金属元件的点接触而损坏玻璃透明件。为防止固体异物的冲击或碰撞，目前常用的方法是加格栅网罩保护。如不装格栅网罩，则玻璃透明件必须通过GB 3836.1 规定的高能量冲击试验。当然透明罩如果不按国家标准的规定进行安装或保护，在试验过程中就容易破碎，图1 所示为不装格栅网罩的灯具未通过冲击试验，玻璃透明件破裂，图2所示为装有格栅网罩的灯具未通过冲击试验，玻璃透明件破裂。

图1 不装格栅网罩的灯具冲击试验后效果

图2 安装格栅网罩的灯具冲击试验后效果

上述出现透明件冲击试验破裂的原因主要是玻璃透明件的强度不符合标准要求。因此对于隔爆型灯具的玻璃透明件，不但要满足GB 3836.1—2010 通用要求中对透明件的冲击试验和热剧变试验要求，而且还需要满足GB 3836.2—2010 中规定的动态强度试验。这就要求这些玻璃透明件需要有足够的强度，即玻璃透明件必须有足够的厚度和一定的几何形态分布，经过钢化等工艺处理，因此，在设计玻璃透明件时，必须注重玻璃厚度的合理选择和形状的确定。一切以避免透明件成品应力不均匀为前提，同时要尽量保证不出现厚度突变现象。

3.2 安装要求

防爆灯具离不开透明件，隔爆型灯具大部分采用玻璃制品作为透明件，而玻璃透明件又是外壳部件中强度最低的部件，因此透明件安装是否可靠直接影响防爆灯具的安全性能。透明件的安装要严格按照国家防爆标准的规定进行，目前常用的透明件安装方式:

（1）直接密封在外壳内，透明件与外壳形成一个整体。这种方法简单实用、使用广泛。密封材料应选用耐温、耐油的橡胶材料，或使用环氧树脂等胶粘剂将透明件密封在外壳内并压紧。

（2）用衬垫或不用衬垫，直接将透明件紧固在外壳内。不用衬垫时透明件接合面的平整度要求很高，一般适合小型平板玻璃且将玻璃结合部位同时磨平，不然玻璃受力不均，容易碎裂。

（3）密封或胶粘在一个框架上，框架紧固在外壳内，这样可以将透明件作为整体更换。这种结构在灯具中使用很少，在一些需要经常更换透明件的大型设备上，将透明件和框架作为一个整体部件更换。

在结构上，应尽量使透明件受到的（内部爆炸产生的）力直接传递到金属外壳上，通过透明件的压板或螺钉再传递到金属外壳上是不合适的，同时，透明件安装后不能受到应力，这样才能保证透明件与外壳结合可靠。其他透明件安装方式，在不影响防爆性能安全的前提下也有使用，但目前常用的透明件安装方式为上述介绍的3 种。

4 小 结

玻璃透明件的强度和安装方式直接影响灯具的防爆性能，防爆灯具的外壳即使强度再高，玻璃透明件的使用不符合标准要求，防爆灯具在检验过程中也通不过试验要求。因此，防爆灯具生产厂家，在设计选择玻璃透明件时一定要严格按照标准执行。当然玻璃透明件的安装也非常重要，国家防爆标准要求，在安装玻璃透明件时，应采取措施从结构上保证压紧灯罩，避免透明件内部产生危险的机械应力。只有选择适合的透明件并正确安装，才能保证灯具的整体防爆安全。

［1］GB 3836.1—2010，爆炸性环境，设备通用要求［S］

［2］GB 3836.2—2010，爆炸性环境，由隔爆外壳“d”保护的设备［S］

［3］GB 3836.3—2010，爆炸性环境，由增安型“e”保护的设备［S］

［4］吴长康.浅析防爆灯具防爆结构的分类与选型［J］.电气防爆，2008（4）:10～14

［5］吴长康.隔爆型灯具的防爆外壳要求［J］.电气防爆，2010（1）:34～37

［6］陈捷频，陈钧.隔爆外壳上玻璃透明件的无应力安装设计［J］.电气防爆，2009（3）:1～5

［7］龚范昌.工厂隔爆型照明灯具的原理和设计［J］.光源与照明，2004（4）:22～24

［8］龚范昌.防爆灯具与普通灯具的区别［J］.光源与照明，2011（4）:36～38

［9］王寅.浅谈荧光灯具的耐久性试验［J］.光源与照明，2005（4）:28～30

［10］张显力.防爆电气概论［M］.北京:机械工业出版社，2008