Przyczyn, które mogą wywołać wybuch jest tak wiele, że dla ich omówienia należy z góry wyłączyć pewne grupy — w książce będą omówione tylko wybuchy chemiczne, to znaczy wywołane reakcją chemiczną spalania. Z kolei spośród wybuchów che­micznych wyłącza się z rozważań wybuchy w samej aparaturze wywołane złym przebiegiem reakcji, zastosowaniem niewłaści­wych lub nie dość czystych surowców itp.

Przyczyny wybuchów podzielono umownie na dwie grupy.

Do pierwszej zaliczono przyczyny mogące spowodować wy­dostawanie się gazów, par lub pyłów poza urządzenia technolo­giczne i gromadzenie się ich w pomieszczeniach zamkniętych lub w przestrzeniach zewnętrznych (obszarach).

Do drugiej grupy zaliczono przyczyny mogące zainicjować wybuch (w każdej postaci).

Z tego podziału wynika, że żadna z obu grup występując oddzielnie nie może być przyczyną wybuchu; wyjątek stanowi zjawisko samozapalenia.

Celem ułatwienia orientacji, przyczyny wybuchu przedsta­wiono schematycznie na rys. 13.

Na pierwszą grupę przyczyn wybuchów składają się:

—   nieszczelności w aparaturze i w rurociągach oraz w in­nych urządzeniach transportu i składowania;

—   brak właściwej wentylacji, hermetyzacji lub niewłaściwe rozwiązanie blokad.

Nieszczelności w aparaturze, rurociągach, urządzeniach tran­sportu i składowania istnieją nawet w chwili, gdy nowe urządze­nia oddawane są do eksploatacji. Niebezpieczeństwo nieszczel­ności występuje zawsze przy wszelkiego rodzaju zaworach i za­suwach. Należy się liczyć ze zwiększaniem się nieszczelności w trakcie eksploatacji.

Wentylacja i hermetyzacja były dotychczas lekceważone i bardzo często rozwiązywane niewłaściwie.

Biorąc pod uwagę dużą ilość parametrów utrudniających ustalenie granic wybuchowości chmur pyłowych, porównywanie ciepła spalania, temperatur płomienia i prędkości jego przeno­szenia się w. mieszaninach pyłów z odpowiednimi wartościami dla mieszanin gazów i par z powietrzem lub tlenem byłoby bezwar­tościowe. Należy więc ograniczyć się do porównywania najwięk­szych ciśnień wybuchu, jakie mogą wystąpić przy zapaleniu się chmury pyłowej, z maksymalnymi ciśnieniami wybuchu miesza­nin gazów i par z powietrzem lub tlenem.

Wybuchy chmur pyłowych mogą być w skutkach groźniejsze miż wybuchy mieszanin gazów i par, ze względu na możliwość podrywania osiadłego pyłu. Sam mechanizm rozprzestrzeniania się procesu spalania chmur pyłowych jest identyczny jak w mie­szaninach gazów i par z powietrzem — proces spalania w chmurze pyłowej przebiega też w cienkiej warstwie przesuwającego się czoła płomienia. Jednak w chmurze pyłowej proces ten przebiega z dużą szybkością w całej objętości aerozolu, szczególnie przy dużym rozdrobnieniu pyłu, prowadząc do detonacji. Wzrost ciś­nienia przy wybuchu pyłów jest szczególnie widoczny przy roz­drobnieniach mniejszych od 1,5 jxm

Powstawanie ładunków w gazach rzeczywistych i parach zanieczyszczonych kropelkami cieczy lub pyłami jest identyczne z omówioną poprzednio teorią łado¬wania się cieczy. We wszystkich przypadkach gwałtownych zmian odległości międzycząsteczkowych cząsteczki mogą się ładować elektrycznie, np. podczas szybkiego parowania lub kondensacji par, przy szybkim rozprężaniu lub sprężaniu gazów itp.
Omówione, w dużym skrócie, zjawiska prowadzą do zasad¬niczego stwierdzenia, że powstawanie ładunków elektrycznych jest zjawiskiem powierzchniowym. Można też stwierdzić, że wiel¬kość, znak ładunku i czas jego utrzymywania się na powierz¬chni zależą od: nia mogą mieć energię zapalającą mieszaniny wybuchowe, a je¬żeli snopią, np. z kuli przewodzącej o promieniu krzywizny rzędu 1 cm, albo z innego ciała przewodzącego o podobnej krzywiź-nie, to z reguły zapalają.
Wyładowania snopiące lub ślizgowe mogą mieć zdolności za-palające, jeżeli występują na bardzo silnie naładowanych po-wierzchniach o wielkości rzędu 100 cm2 (całkowity ładunek rzę¬du 10~7 C). Przy bardzo łatwo zapalnych materiałach już wyła¬dowania snopiące z powierzchni 75 cm2 mogą spowodować za¬palenie, a przy mieszaninie wodorowo-powietrznej nawet z po¬wierzchni 20 cm2 [14].

Poza stwierdzeniem, że powstawanie ładunku występuje jako zjawisko powierzchniowe, istotne jest również zagadnie­nie, do jakiej maksymalnej gęstości może się teoretycznie nała­dować powierzchnia ciała i czy istnieje w tym zakresie jakaś granica. Chodzi o to, jaka maksymalna gęstość ładunków może się utrzymać na powierzchni po rozdzieleniu ciał w normalnych warunkach atmosferycznych (powietrze niezjonizowane i suche). Na powierzchni dowolnego ciała może istnieć tylko taki ładunek, który w pobliżu powierzchni utworzy pole o natężeniu mniej­szym lub co najwyżej równym wytrzymałości elektrycznej po­wietrza — około 30 kWcm. Odpowiada temu graniczna gęstość powierzchniowa ładunku skupionego na płaszczyźnie amax ^ =SC 2,7 • 10~9 C/cm2 [29]. Praktycznie ładunki nie rozkładają się równomiernie na całej powierzchni ciał stałych, ze względu na nierówności powierzchni nawet pozornie gładkich; przy ładunku

Ten typ urządzeń, obwodów i aparatów wprowadzonych do przestrzeni zagrożonej wybuchem musi być rozwiązany tak, aby ewentualna iskra miała dostatecznie małą energię i nie mogła spowodować zapalenia mieszaniny wybuchowej; wówczas obwód i aparat elektryczny uznaje się za iskrobezpieczny.

W normie PN-63/E-08102 dla tego typu obwodów i urządzeń nie podano żadnych wymagań konstrukcyjnych, jednak przeciwko zbyt szczegółowemu omawianiu budowy iskrobezpiecznej przema­wia fakt, że projekt normy PN/E-08107, przewidzianej do usta­nowienia na przełomie lat 1972/73, może być w szczegółach zmie­niony; w RWPG i w IEC wciąż jeszcze trwają dyskusje nad zmianami postanowień przyjętych już w naszym projekcie nor­my, który w tych warunkach nie może być uważany za osta­teczny.

Obecny stan wiedzy nie pozwala na określenie z góry iskro-bezpieczeństwa obwodu; przy projektowaniu urządzeń i obwodów iskrobezpiecznych korzysta się z eksperymentalnych wyników przedstawionych w postaci zależności I = f(L), U = f(C) i I =

uszkodzeniu łożyska, zapobiegać w sposób specjalne staranny odkręcaniu się śrub i nakrętek, wydłużać drogi przeskoku iskry w powietrzu i drogi upływu prądu odpowiednio dla różnych ma-—orcj—przy najniższym dopuszczalnym poziomie, w stanie zimnym, ma pokrywać co najmniej 25 mm warstwą części, na których mogą powstać iskry lub łuki. Olej służący do uzupełnia­nia powinien stale spełniać wymagania normy PN-65/C-96958. Izolacja przewodów zanurzonych w oleju musi być odporna na jego działanie.

Te zasadnicze wymagania wskazują, że nie wolno utożsamiać urządzeń olejowych w wykonaniu normalnym, np. wyłączników, z urządzeniami przeciwwybuchowymi w osłonie olejowej.

W tym typie budowy obowiązuje zasada, aby przez wypeł­nienie piaskiem albo innym materiałem sypkim o określonych normą właściwościach, uniemożliwić zapalenie mieszaniny wy­buchowej znajdującej się nad powierzchnią wypełniacza, jeśli wewnątrz osłony powstanie łuk awaryjny lub iskra elektryczna, a nawet temperatura przekraczająca dopuszczalną temperaturę dla danej grupy samozapalenia. Nie może więc wstąpić przerzut płomienia ponad osłoną piaskową ani nadmierne nagrzanie ścian osłony.

więc około dziesięciokrotnie większy. Gazy niepalne źle odpro­wadzają ciepło tak, że np. stosowanie osłony gazowej pod ciś­nieniem dla silników elektrycznych wymagałoby intensywnego chłodzenia ich powierzchni zewnętrznych dodatkowym wentyla­torem nieiskrzącym albo nadmuchem sprężonego powietrza.

Zamykanie przestrzeni zagrożonych, tzn. całych pomieszczeń z aparaturą elektryczną, i stwarzanie w tych pomieszczeniach zwiększonego ciśnienia azotu lub dwutlenku węgla jest niedo­puszczalne w przypadkach, gdy do tych pomieszczeń mają wcho­dzić ludzie; brak dostatecznej ilości tlenu grozi uduszeniem.

Szczegóły konstrukcyjne podaje norma PN-63/E-08102 i jej nowelizacja PN/E-08112. Istotną różnicą w konstrukcji w sto­sunku do budowy przewietrzanej jest rurka o małej średnicy, służąca do utrzymywania w urządzeniu chronionym ciśnienia rzędu 25 mm H₂0; nie powinno ono nigdy spadać poniżej 10 mm H₂0. Rurki te mogą być łączone gwintami. Wymagania szczel­ności urządzeń blokady wyłączającej przy spadku ciśnienia, bu­dowy wpustów kablowych oraz przekaźników pomocniczych są takie same jak dla budowy przewietrzanej.

Pyłów nie można zestawić w grupy zależnie od ich tempe­ratur samozapalenia, jak to zrobiono dla gazów i par; trudność polega na tym, że temperatura samozapalenia tego samego pyłu waha się w bardzo szerokich granicach w zależności od jego roz­drobnienia.

Źródłem danych o temperaturze samozapalenia pyłu jest

uwzględnia konieczność brania pod uwagę wpływu temperatury wrzenia i otoczenia, konwekcji, współczynników dyfuzji i liczby lotności oraz ciśnień i szczelności urządzeń.

Celem ograniczenia ilości typów urządzeń elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym zestawiono gazy i pary w grupy zależnie od ich temperatur samozapalenia.

Pięć grup samozapalenia oznacza się literami Gl do G5, przy czym dla każdej grupy ustalono temperatury klasyfikacyj­ne, których nie należy mylić z temperaturami dopuszczalnymi. Temperatury dopuszczalne są zawsze niższe od kwalifikacyjnych dla zachowania dostatecznego marginesu bezpieczeństwa w związ­ku z wahaniami temperatury samozapalenia.

Projekt najnowszych zaleceń IEC oraz RWPG przyjmuje inny podział zakresu temperatur kwalifikacyjnych, ustalając sześć zakresów oznaczonych symbolami: Tl + 450°C, T2 + 300°C, T3 + 200°C, T4 + 125°C, T5 + 100°C, T6 + 85°C. Niewątpliwie zakresy te i oznaczenia będą przyjęte w nowelizacji normy PN–63/E-08102; odpowiednio będą musiały być zmienione wówczas tablice w przepisach (Dz. Bud. Nr 4, poz. 28, 1967) np. małe i niskie pomieszczenia w wolno stojących budynkach, w których zainstalowano kilka wytwornic acetylenu o wydajności do 10 m³/h acetylenu każda. Konieczne eksploatacyjnie otwieranie szuflad dla usunięcia pozostałości i zasypania świeżego karbidu stwarza zagrożenie wybuchowe. Wentylacja w tych pomieszcze­niach jest z reguły grawitacyjna, ponieważ zastosowanie wenty­lacji mechanicznej byłoby zbyt kosztowne. W tych pomieszcze­niach potrzebne jest tylko oświetlenie elektryczne, dlatego w danym przypadku ekonomicznie uzasadniona jest kwalifikacja do kategorii zagrożenia W-I. Wiąże się z tym oświetlenie po­mieszczenia oprawami umieszczonymi na zewnątrz i świecącymi przez szczelne nieotwierane okna lub specjalne otwory podwójnie oszklone.

Przy ustalaniu kategorii zagrożenia wybuchem pyłów W-IV należy zawsze brać pod uwagę analizy i omówienia zawarte w części teoretycznej. Ponadto można się kierować tabl. 18 podającą klasyfikację pyłów pod względem szybkości wzrostu ich ciśnie­nia.