改進U型密封圈結構對膜式燃氣表的作用

鞠家玲

摘 要：燃氣表頂蓋的中軸處為軸傳動，一般采用丁腈橡膠密封件密封。新舊U型密封圈的結構不同，密封效果也不同。它的內徑越小、膨脹空間越大，其密封性效果越好。但是丁腈橡膠存在老化問題，導致示值誤差超標。

關鍵詞：最大允許膨脹空間；密封性；收縮量；示值誤差

丁晴橡膠（NBR）的成分：丁晴橡膠是由丁二烯和丙烯晴經乳液聚合法制得的一種合成橡膠。它的耐熱性好，具有優良的粘結力，氣密性、耐磨及耐水性等均較好。作為燃氣表的密封件非常適用，其價格相對于磁傳動密封件較便宜。缺點是耐寒及耐臭氧性較差，強力及彈性較低，耐酸性差。使用溫度范圍：約-30℃～+100℃。符合GB/T6968-2011《膜式燃氣表》實施指南中的4.3溫度：燃氣表的最小工作范圍為：-10℃～+40℃，且適應工作介質溫度變化范圍不小于40K，最小貯存溫度范圍為：-20℃～+60℃。工作介質溫度范圍不應超出環境溫范圍。

燃氣表頂蓋的中軸處為軸傳動，一般采用丁腈橡膠密封件密封。隨著科學技術的不斷發展，燃氣表的形狀與結構也不斷地更新，原U型密封圈的結構（如圖1所示）已經不適宜新型燃氣表的結構。所以裕民公司對U型密封圈（以下簡稱：密封圈）的結構進行重新設計，結構如圖2所示。

1 新、舊密封圈的形狀和孔徑不同

舊密封圈的內、外徑高度在同一橫截面上，如圖1所示。當氣體進入U型槽內，其外徑由于受到頂蓋中間孔內壁的擠壓只能向內膨脹，而內徑受到中間軸的擠壓只能向外膨脹。在靜態狀況下，依據圖紙尺寸計算內外徑最大允許膨脹空間僅為：2.125mm。新密封圈的內、外徑高度不在一個橫截面上，如圖2所示。當氣體進入U型槽內，在同等壓力下，其外徑最大允許膨脹空間為：2.57mm，而內徑最大允許膨脹空間為：3.2mm。允許膨脹空間越大，其密封效果越好。

將舊密封圈裝配在直徑為？覫4mm的立軸上，密封圈的孔徑為： 3.3mm；新密封圈裝配在直徑為？覫2.5mm的頂蓋中軸上，密封圈的孔徑為：？覫2mm。軸徑小，周長短，密封圈內徑與軸外徑之間的密封線距離就被縮短，其密封效果則越好。

2 實驗結果

經過實踐檢驗，嚴格按照《膜式燃氣表》國家標準GB/T6968-2011中的6.2.3密封性要求：在正常實驗室環境溫度下，用空氣對燃氣表施35kPa的壓力，將其浸入水中（無計數器部分）檢測，至少觀察30秒時間，觀察到不漏氣為合格。裝配上計數器后再用10kPa進行干試，U型壓力表壓力液面不波動，該表檢測完畢，視為合格。在沒有其他外因干擾下，新型密封圈的漏氣量僅為：萬分之一；而舊密封圈的漏氣量為：千分之一，生產效率提高10倍。為了避免中間軸漏氣，在實際生產過程中將舊的密封圈裝配在下表體的立軸，如果產生漏氣，只會產生內漏；將新型密封圈裝配在頂蓋主軸上，以確保整機不漏氣。

3 密封圈老化

如果燃氣表長時間處于靜置狀態，密封圈會逐漸老化并收縮、失去彈性，產生內漏。下面用一組舊U型密封圈的數據說明其變化規律：用影像投影儀測量密封圈的內、外直徑大小。

（注解：圖紙要求它的內徑為：？覫3.4±0.1mm，外徑為：？覫9.35±0.15mm。圖表內數字后面的單位為：mm，省略。）

從表1得出結論：內徑膨脹，意味著內徑與立軸之間產生縫隙；外徑收縮，說明它與下表體的內孔之間產生間隙，這樣就可能產生內部漏氣，燃氣表的示值誤差會超出±1.5%的誤差范圍。但是丁腈橡膠的老化時間一般在兩年之內，隨著時間的推移，內外徑變化區間不大，可以忽略不計。而在燃氣表計量室內使用的皮膜也是由丁腈橡膠制造的，放置兩年后的燃氣表示值誤差普遍增大（見膜式燃氣表JJG577-2012表6-5），是皮膜收縮與密封圈內漏共存原因導致此現象。因為其他部件在兩年之內不會有明顯的尺寸變化或形狀變形，所以燃氣表在使用一定年限后會被更換。它的到期更換比起水表和電表更為重要，因為水表和電表如果超期使用僅僅涉及貿易結算不準確的問題，而燃氣表還涉及安全的問題。