防爆外殼接合面評估面面觀 ── Flat Joint 與 Rabbet Joint
本文作者//台灣工程部 Lily Tsai
防爆接合面的評估，向來是外殼類防爆的重點項目，在測試之前必須先滿足此結構要求。本文將描述接面形式與要求外，並會搭配實際各式結構圖逐一對照說明，以期能更實務幫助對防爆外殼有興趣客戶，並促使其藉由掌握概念之中，對於防爆產品的設計及研發更加隨心所欲。
評估在 Class I (危險氣體環境) 中，無論是美規的 Division 1 或 IECEx/ATEX 系統的 Zone 1 所用之防爆產品類型，「外殼類防爆」往往都會被視為防爆技術的核心項目。較常見的工業類產品例如馬達與其接線箱，所應用的標準就會包含 UL 674、UL 1203 或 IEC 60079-0、IEC 60079-1。這些 Class I (危險氣體環境) 外殼防爆的相關標準，包含了結構與測試要求。
我們將在本期介紹結構要求的重點項目：接合面評估。文中除描述接面形式與要求外，並會搭配實際各式結構圖逐一對照說明，期能實務幫助對防爆外殼有興趣客戶更了解接合面的概念。因為唯有熟悉概念後，未來在面對開發產品的規格訂定與面臨修改結構要求時，才能更加得心應手。
本期內文所涵蓋的幾類防爆接合面，如下：
- Flat Joint
- Rabbet Joint
在您展開之前…
在正式開始前，首先初步了解外殼防爆原理 ── 外殼防護的防爆原理，在危險氣體環境與危險粉塵環境的防護，存在不同機制：
A. Class I 氣體外殼防護要考慮的是
- 外殼能承受內部爆炸壓力
- 外殼能避免因內部爆炸逸散到外部引發外部危險氣體爆炸 (Non-transmission)
- 避免外殼外部高溫引起外部危險氣體爆炸
B. Class II 粉塵外殼防護要考慮的是
- 外殼能避免粉塵進入外殼內部後引燃，進而引發外部粉塵爆炸 (Dust Penetration)
- 避免外殼外部高溫引起外部粉塵爆炸
因為防爆機制的不同，所以要求的重點自然不同，測試方法也不盡相同。在此也必須闢謠的是：只要滿足了 Class I 就能在 Class II 使用，這類情況並不存在。
為能協助讀者更加清楚掌握其中要領，本文僅討論 Class I 氣體外殼防護的部分。
Flat Joint
紅色箭頭為考慮傳導路徑，接合面的要求需考慮長度與間隙，以 Fig. 1 為最單純的平面接合面標示 W. G 來說明，長度 W 要大於長度要求下限，間隙 G 要小於間隙要求上限，而間隙要求的上限值又隨長度變動，也就是當 W 有較長的接合面長度，接合面間隙 G 就可以允許較寬鬆的配合原則。不過其關連會依標準而有所不同，以下即列舉 UL 1203 的關連示意圖以供參考。
若再深入複雜挖掘下去，但其實也是常見有螺栓鎖住上下蓋的情況，正就如 Fig. 2 (如上) 所示。紅色箭頭傳導路徑，會經由螺栓與螺孔間隙到外殼外部。接合面長度 W 最優先考慮的設計，是在遇到螺孔前的 WH 長度，在以滿足長度要求下，間隙 G 也小於間隙要求上限；萬一 WH 不夠長，必須還要將 W 的距離加上才夠長的話，就必須另進一步考慮螺栓與螺孔間隙 (DH-DS)，因此製造精度的要求會更為提高。
Rabbet Join
Rabbet Joint 常見於塞蓋，所以又名 “Spigot Joint”，因其相垂直的連續接面也被稱為 “Stepped Joint”，其最簡單的結構一如 Fig. 3 (如上) 所標示的 L. W. G，紅色箭頭為考慮傳導路徑：標示 L+W 對照各標準中所需的長度，並對照此長度所允許的間隙 (長度要求與長度 v.s 間隙關連度與前章 Flat joint 如出一轍)，對照間隙的要求可分平面處 (標示 G) 與圓柱內外徑處 (標示「桶身 PART 1」的 ID – 「塞蓋 PART 2」的 OD) 的類型，需特別注意圓柱處的間隙計算為直徑差，非僅單邊徑向長度差。
另外要提醒的還有計算長度的原則是，若單獨 L 的長度即可滿足接合面長度的要求，那就回到前述 Flat Joint 考慮即可；除此之外，倒角未接觸的部分均不計入接合面長度的計算。
如果加入了螺栓使用 (如以上的 Fig. 4)，與平面使用螺栓加入的狀況相同，最佳的設計情況是到 L+WH,，就足已滿足各標準的接合面長度要求，如果無法滿足還須加至 L+W 的長度才足夠的話，一樣必須進一步考慮螺栓與螺孔間隙 (DH-DS)，而製造精度的要求則會更嚴格。
結語
防爆接合面的評估，是外殼類防爆的重點項目，在測試之前必須先滿足此結構要求。
閱讀完本期之後，我們期朌客戶能夠理解，即使相同的以螺栓鎖緊的上下蓋結構，可以使用 Flat Joint 評估，也可能可以用 Rabbet Joint 評估，當掌握了接合面評估時所考慮的傳導路徑、間隙對應要求…等等的原則之後，最起碼能更容易理解申請外殼防爆認證時必須標示的尺寸，再配合符合標準與產品設計改良的目標，就能在產品的每一個階段都更有把握，隨心所欲設計出最符合需求的產品。
無論在何種標準要求下或防爆環境下，「外殼類防爆」往往都會被視為防爆技術的核心項目。歡迎立刻聯繫 UL 了解更多，為產品開創獨一無二的價值。更多資訊，請聯絡台灣業務部陳小姐 (Tracy Chen)//T: 886.2.7737.2772 / E: Tracy.Chen@ul.com。
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