改进U型密封圈结构对膜式燃气表的作用

2015-05-30 17:48鞠家玲
科技创新与应用 2015年23期
关键词:示值误差密封性

鞠家玲

摘 要:燃气表顶盖的中轴处为轴传动,一般采用丁腈橡胶密封件密封。新旧U型密封圈的结构不同,密封效果也不同。它的内径越小、膨胀空间越大,其密封性效果越好。但是丁腈橡胶存在老化问题,导致示值误差超标。

关键词:最大允许膨胀空间;密封性;收缩量;示值误差

丁晴橡胶(NBR)的成分:丁晴橡胶是由丁二烯和丙烯晴经乳液聚合法制得的一种合成橡胶。它的耐热性好,具有优良的粘结力,气密性、耐磨及耐水性等均较好。作为燃气表的密封件非常适用,其价格相对于磁传动密封件较便宜。缺点是耐寒及耐臭氧性较差,强力及弹性较低,耐酸性差。使用温度范围:约-30℃~+100℃。符合GB/T6968-2011《膜式燃气表》实施指南中的4.3温度:燃气表的最小工作范围为:-10℃~+40℃,且适应工作介质温度变化范围不小于40K,最小贮存温度范围为:-20℃~+60℃。工作介质温度范围不应超出环境温范围。

燃气表顶盖的中轴处为轴传动,一般采用丁腈橡胶密封件密封。随着科学技术的不断发展,燃气表的形状与结构也不断地更新,原U型密封圈的结构(如图1所示)已经不适宜新型燃气表的结构。所以裕民公司对U型密封圈(以下简称:密封圈)的结构进行重新设计,结构如图2所示。

1 新、旧密封圈的形状和孔径不同

旧密封圈的内、外径高度在同一横截面上,如图1所示。当气体进入U型槽内,其外径由于受到顶盖中间孔内壁的挤压只能向内膨胀,而内径受到中间轴的挤压只能向外膨胀。在静态状况下,依据图纸尺寸计算内外径最大允许膨胀空间仅为:2.125mm。新密封圈的内、外径高度不在一个横截面上,如图2所示。当气体进入U型槽内,在同等压力下,其外径最大允许膨胀空间为:2.57mm,而内径最大允许膨胀空间为:3.2mm。允许膨胀空间越大,其密封效果越好。

將旧密封圈装配在直径为?覫4mm的立轴上,密封圈的孔径为: 3.3mm;新密封圈装配在直径为?覫2.5mm的顶盖中轴上,密封圈的孔径为:?覫2mm。轴径小,周长短,密封圈内径与轴外径之间的密封线距离就被缩短,其密封效果则越好。

2 实验结果

经过实践检验,严格按照《膜式燃气表》国家标准GB/T6968-2011中的6.2.3密封性要求:在正常实验室环境温度下,用空气对燃气表施35kPa的压力,将其浸入水中(无计数器部分)检测,至少观察30秒时间,观察到不漏气为合格。装配上计数器后再用10kPa进行干试,U型压力表压力液面不波动,该表检测完毕,视为合格。在没有其他外因干扰下,新型密封圈的漏气量仅为:万分之一;而旧密封圈的漏气量为:千分之一,生产效率提高10倍。为了避免中间轴漏气,在实际生产过程中将旧的密封圈装配在下表体的立轴,如果产生漏气,只会产生内漏;将新型密封圈装配在顶盖主轴上,以确保整机不漏气。

3 密封圈老化

如果燃气表长时间处于静置状态,密封圈会逐渐老化并收缩、失去弹性,产生内漏。下面用一组旧U型密封圈的数据说明其变化规律:用影像投影仪测量密封圈的内、外直径大小。

(注解:图纸要求它的内径为:?覫3.4±0.1mm,外径为:?覫9.35±0.15mm。图表内数字后面的单位为:mm,省略。)

从表1得出结论:内径膨胀,意味着内径与立轴之间产生缝隙;外径收缩,说明它与下表体的内孔之间产生间隙,这样就可能产生内部漏气,燃气表的示值误差会超出±1.5%的误差范围。但是丁腈橡胶的老化时间一般在两年之内,随着时间的推移,内外径变化区间不大,可以忽略不计。而在燃气表计量室内使用的皮膜也是由丁腈橡胶制造的,放置两年后的燃气表示值误差普遍增大(见膜式燃气表JJG577-2012表6-5),是皮膜收缩与密封圈内漏共存原因导致此现象。因为其他部件在两年之内不会有明显的尺寸变化或形状变形,所以燃气表在使用一定年限后会被更换。它的到期更换比起水表和电表更为重要,因为水表和电表如果超期使用仅仅涉及贸易结算不准确的问题,而燃气表还涉及安全的问题。

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