堿錳電池密封圈防爆壓力檢測(cè)裝置的改進(jìn)

王靜峰，黃曉飛，李元麗

(寧波富邦電池有限公司，浙江 寧波 315104)

密封圈對(duì)堿錳電池的安全性很重要［1］。密封圈結(jié)構(gòu)具有多樣性，如材料不同、防爆層不同等，但均需遵循同一個(gè)原則，即密封圈的防爆壓力一定要小于電池的封口壓力，而大于電池正常產(chǎn)生的內(nèi)壓。防爆壓力太高會(huì)造成電池爆炸;太低會(huì)造成電池大批量漏液［2］。

本文作者結(jié)合本公司實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)電池密封圈防爆壓力控制及檢測(cè)作了相應(yīng)探討研究，在原有的密封圈防爆壓力測(cè)試裝置的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種測(cè)試裝置。

1 注塑工藝參數(shù)

選用的密封圈注塑材料為尼龍66(韓國(guó)產(chǎn))，特點(diǎn)是耐堿性強(qiáng)、抗高溫性能好，并具有一定的柔韌性。選用的注塑設(shè)備為J85AD 型注塑機(jī)(日本產(chǎn))。生產(chǎn)車間的溫度控制在26～30℃，相對(duì)濕度(RH)控制在20%～30%。由于尼龍66的特性，烘料溫度控制在80±2℃，烘料時(shí)間控制在4 h 以上，以達(dá)到注塑的要求。

2 防爆壓力測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)

2.1 原有結(jié)構(gòu)分析

原有電池密封圈極限壓力值測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 原有密封圈的極限壓力值檢測(cè)裝置Fig.1 Original gasket explosion-proof pressure testing device

氣泵的出口與減壓閥入口經(jīng)氣管連通，減壓閥出口與儲(chǔ)氣罐入口經(jīng)氣管連通，儲(chǔ)氣罐出口經(jīng)氣管與手動(dòng)閥門入口連通，手動(dòng)閥門出口經(jīng)氣管與噴嘴入口連通，噴嘴出口設(shè)有壓力表。檢測(cè)時(shí)，將密封圈與噴嘴固定，噴嘴出口與密封圈蓋體的蓋腔密封，而設(shè)置在噴嘴出口的壓力表就能準(zhǔn)確測(cè)量出密封圈蓋體的蓋腔內(nèi)的氣壓。打開(kāi)氣泵和手動(dòng)閥門，經(jīng)過(guò)減壓閥降壓并固定輸出(如10 MPa)，將空氣壓入儲(chǔ)氣罐，經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥門和噴嘴，進(jìn)入蓋體的蓋腔內(nèi)，使得蓋腔的壓力從減壓閥固定輸出的定值10 MPa 不斷上升，當(dāng)蓋腔內(nèi)的即時(shí)壓力等于密封圈的極限壓力值時(shí)，密封圈爆破，此時(shí)壓力表記錄的密封圈爆破的即時(shí)壓力值，即密封圈的極限壓力值。

該裝置存在以下缺陷:①由于減壓閥壓力是固定輸出的，密封圈蓋體的蓋腔內(nèi)的壓力值也是從減壓閥的固定輸出值(如10 MPa)開(kāi)始上升的，如果密封圈的極限壓力值小于10 MPa，則密封圈第一時(shí)間爆破，無(wú)法精確測(cè)量密封圈的極限壓力值的具體數(shù)值;②采用手動(dòng)高壓球閥開(kāi)關(guān)模式，依靠手動(dòng)操作打開(kāi)，人工操作導(dǎo)致閥體打開(kāi)的速度、力度存在誤差，導(dǎo)致壓力值波動(dòng)較大;③數(shù)值壓力表采用的機(jī)械式峰值壓力表，每檢測(cè)一個(gè)數(shù)值時(shí)，需要手工記錄，比較繁瑣。

2.2 結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

針對(duì)上述問(wèn)題，在裝置中增加了CP1L 型可編程序邏輯控制器(PLC，日本產(chǎn))、電子啟動(dòng)按鈕、電子閥門、數(shù)字壓力智能表及電腦數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸記錄模塊等電器控制環(huán)節(jié)，以控制整個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)每只密封圈爆破壓力驅(qū)動(dòng)源及時(shí)間的一致，避免人為因素導(dǎo)致的測(cè)量誤差，測(cè)得數(shù)據(jù)自動(dòng)生成報(bào)表模式。改進(jìn)后裝置的電氣控制示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 改進(jìn)后的密封圈防爆壓力檢測(cè)裝置電氣控制示意圖Fig.2 Diagram on the electrical control for gasket explosionproof pressure testing device after improving

整個(gè)連接結(jié)構(gòu)包括MCH6/EM STD 氣泵(意大利產(chǎn))、第一儲(chǔ)氣罐、減壓閥、第二儲(chǔ)氣罐、截流閥、電動(dòng)控制閥和用于固定密封圈的檢測(cè)模具。氣泵的出口與減壓閥入口經(jīng)氣管連通，減壓閥出口與第一儲(chǔ)氣罐入口經(jīng)氣管連通，第一儲(chǔ)氣罐出口經(jīng)氣管與電動(dòng)總閥門入口連通，總閥處設(shè)有壓力表，壓力表出口與第二儲(chǔ)氣罐入口經(jīng)氣管連通，第二儲(chǔ)氣罐出口與截流閥入口經(jīng)氣管連通，截流閥出口與電動(dòng)閥門入口經(jīng)氣管連通，電動(dòng)閥門出口與檢測(cè)裝置經(jīng)氣管連通，最后檢測(cè)裝置出口與數(shù)字壓力智能表經(jīng)氣管連通。

改進(jìn)后的密封圈防爆壓力檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 改進(jìn)后的密封圈防爆壓力檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of gasket explosion-proof pressure testing device after improving

改進(jìn)后的裝置與原有結(jié)構(gòu)相比的優(yōu)點(diǎn):①采用電子按鈕與電動(dòng)閥門控制，避免了人工打開(kāi)閥門的速度誤差，保證測(cè)量結(jié)果的一致性;②第二儲(chǔ)氣罐的入口經(jīng)氣管與第一減壓閥出口連通，第二儲(chǔ)氣罐的出口與閥門連通，經(jīng)第一減壓閥降壓節(jié)流后的氣體在第二儲(chǔ)氣罐中聚集，避免了第一減壓閥以后的管路中氣體量不足，保障了噴嘴出口的氣壓值穩(wěn)定，使測(cè)量結(jié)果更加可靠;③第二減壓閥的入口經(jīng)氣管與第二儲(chǔ)氣罐的出口連通，第二減壓閥的出口經(jīng)氣管與閥門入口連通，第二減壓閥可繼續(xù)降壓節(jié)流氣體，使第二減壓閥的輸出固定值小于第一減壓閥的輸出固定值;④檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸及報(bào)表自動(dòng)生成模式，方便了操作人員。

采用改進(jìn)前后的裝置，分別測(cè)試4 臺(tái)機(jī)器生產(chǎn)的4 個(gè)模號(hào)LR6 密封圈的防爆壓力數(shù)值，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 改進(jìn)前后的密封圈防爆壓力檢測(cè)裝置測(cè)試的防爆壓力Table 1 Explosion-proof pressure tested by gasket explosion-proof pressure testing device before and after improving

從表1 可知，改進(jìn)前裝置測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)偏差接近0.3;改進(jìn)后裝置測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.1 左右。

3 結(jié)論

電池密封圈防爆壓力檢測(cè)裝置改進(jìn)后，標(biāo)準(zhǔn)偏差由原先的0.3 降低至0.1 左右，具有檢測(cè)精度高、穩(wěn)定性好、操作方便等特點(diǎn)，已在本公司投入使用，效果良好。

［1］JIN Cheng-chang(金成昌)，WANG Sheng-bing(王勝兵)，GUO Long(郭龍).無(wú)汞堿錳電池密封圈的檢測(cè)方法［J］.Dianchi Gongye(電池工業(yè))，2001，6(6):255－257.

［2］YANG Lin(楊林)，ZENG Xiang-zheng(曾祥政)，YANG Guangquan(楊廣全).堿錳電池密封圈材料的特性分析［J］.Battery Bimonthly(電池)，2005，35(4):281－282.