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

标签: , , , , , , , , , , , ,