矿用隔爆电动机防爆减压阀

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(抚顺煤矿电机制造有限责任公司，辽宁抚顺 113122)

0 引言

随着我国经济的高速发展，煤炭产量的日益增加，煤矿井下作业设备的使用量增大，从而使得配套煤矿井下作业机组的矿用隔爆电动机的需求量也在持续增长。为了满足煤炭产量的需要，增加煤矿井下作业机组的使用率及安全性能，配套煤矿井下作业机组的矿用隔爆电动机(壳体封闭结构)就会存在作业时，电机在高速运转的情况下其内部温升较高，停止运行一段时间后电机机座壳体内壁通过热冷交换产生呼吸，便会产生冷凝水，电机使用时间越长冷凝水聚集越多。随着电机高速运转，电机机座壳体内部温度升高，冷凝水就会气化，产生高温高压，由于电机壳体内部是封闭的，冷凝水气化产生的压力无法排除电机壳体外，气压过高时就可能产生爆炸，这样就会对电机安全运转及使用寿命造成威胁，此问题已经引起了全国各大煤炭系统的高度重视。

1 防爆减压阀的结构设计及工作原理

(1)防爆减压阀的结构设计

防爆减压阀的结构设计见图1。

图1 防爆减压阀结构设计图

(2)防爆减压阀的结构的工作原理

如图1所示，防爆减压阀外套1焊接在穿透电机机座壳体上，外套内侧加工隔爆内螺纹，用于紧密配合防爆减压阀。防爆减压阀阀体2外侧上部是外六角结构，便于减压阀的安装，下部加工隔爆外螺纹，用于紧密配合防爆减压阀外套1，此外防爆减压阀阀体2与外套1端面配合面用工业皮革密封圈8密封，增加其密封性。防爆减压阀阀体2内侧与防爆减压阀阀芯3采用间隙配合，是便于随着电机高速旋转，壳体温升提高，壳体内部产生的压力经过此处缝隙排出电机机座壳体外。防爆减压阀阀芯3、圆柱螺旋压缩弹簧7、平垫圈6、孔用弹性挡圈5组装于减压阀阀体1腔内，防爆减压阀阀芯3顶部加工外螺纹，用于紧密配合防爆减压阀阀帽4加工的内螺纹。圆柱螺旋压缩弹簧7从防爆减压阀阀芯3顶部套在防爆减压阀阀芯3上，其作用是利用圆柱螺旋压缩弹簧7的伸缩力，使电机壳体内部所产生的压力，在达到或未达到一定值时，弹起或复位防爆减压阀阀芯3、防爆减压阀阀帽4、平垫圈6、圆柱螺旋压缩弹簧7、O型密封圈9组成的连动件。平垫圈6用于挡住圆柱螺旋压缩弹簧7。孔用弹性挡圈5安装防爆减压阀阀体2腔内的沟槽内，用于挡住防爆减压阀阀芯3、圆柱螺旋压缩弹簧7、平垫圈6，使其无法脱离防爆减压阀阀体2。防爆减压阀阀芯3底部与防爆减压阀阀体2腔内底部配合面用O型密封圈9增加其密封性。防爆减压阀阀帽4加工有内螺纹，用于紧密配合防爆减压阀阀芯3顶部加工的外螺纹，防爆减压阀阀帽4与防爆减压阀阀体2配合面采用O型密封圈9增加其密封性。

综上所述，当电机壳体内部所产生的压力，在达到一定值时，从电机内部通过弹起防爆减压阀阀芯3、防爆减压阀阀帽4、圆柱螺旋压缩弹簧7、平垫圈6、O型密封圈9等组成的连动件，穿过防爆减压阀阀体2内腔，从防爆减压阀阀体2与防爆减压阀阀帽4的配合面排出电机机座壳体外。待压力减小时，通过上诉连动件的重力和圆柱螺旋压缩弹簧7的伸缩力，使防爆减压阀恢复初始状态。这样反复动作就解决了矿用隔爆电动机减压的问题。

2 防爆减压阀的测试试验

防爆减压阀的主要目的是为了排除电机机座壳体内的压力，弹簧的选取是一个关键环节，若弹力过大，无法起到减压功能；若弹力过小，壳体内的压力无法及时减压。再加上弹簧安装空间受限，若弹簧过粗、过长，不易安装；若弹簧过细，过短，弹簧弹力不够。

为了选取弹簧规格参数，加工一件如图2所示。两端均为M18×1.5螺纹的圆管作为试验辅助工具，一端与防爆减压阀连接，一端与水压试验站的快换接头连接，对其进行水压试验。

图2 防爆减压阀测试试验结构图

优先选取几种规格和长度的弹簧作为试验对象，经过翻覆试验及计算，最后选取的弹簧尺寸分别为：弹簧截面直径d为0.8mm，弹簧中径D为8mm，有效圈数n为5圈，自由高度H0为14mm。选取该弹簧，当水压上升至0.1MPa时，出现漏水情况，即防爆减压阀的承受压力为0.1MPa。

通过试验选取了合适的弹簧参数，也得出了防爆减压阀的合理承受压力。即当机座腔内气压达到0.1MPa时，防爆减压阀便发挥作用，将电机腔内气压释放出来，减低电机的危险系数，提高了电机的安全性和使用寿命。

3 防爆减压阀的应用

防爆减压阀具有结构紧凑、简单、体积小、安装方便等特点，可以在壳体封闭的矿用隔爆电动机上使用，如图3所示。目前我公司已应用在YBCS-650采煤机用隔爆型三相异步电动机产品上。

图3 防爆减压阀应用结构图

根据对使用该品种电机的客户使用情况的考察，我们对防爆减压阀使用的安全性进行不断的改进。由于煤矿井下工作环境恶劣，经常有煤渣、碎石等杂物落入电机表面，为了防止防爆减压阀被上述杂物砸坏或进入电机腔体内，我们在防爆减压阀外部又装有防护罩，充分保证电机运行的安全性，满足客户的要求。

目前，使用该品种电机的客户反馈良好，电机没有因为增加防爆减压阀而影响电机本身的性能，也没有再出现因为电机腔内冷凝水及压力无法释放所造成的电机质量问题。

4 结语

防爆减压阀具有结构紧凑、简单、体积小、安装方便、减压效果显著，经济性高，电机的安全性和使用寿命都得到了提高等优点。防爆减压阀适用于壳体封闭的矿用隔爆电动机结构，它解决了壳体封闭结构的矿用隔爆电动机在煤矿井下作业时，电机腔内冷凝水及压力无法释放，造成电机安全性、使用寿命降低的问题，使电机的安全性和使用寿命得到了显著提高。

[1] 中煤科工集团上海研究所检验中心.煤矿电气防爆技术基础.中国矿山大学出版社，2012.3.

[2] 成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2008.5.

[3] 李梅兰.防爆电动机行业的现状与展望[J].电气防爆,2005.3.

[4] 张利平.液压阀原理、使用与维护.化学工业出版社，2005.