改进U型密封圈结构对膜式燃气表的作用

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。

将旧密封圈装配在直径为？I4mm的立轴上，密封圈的孔径为： 3.3mm；新密封圈装配在直径为？I2.5mm的顶盖中轴上，密封圈的孔径为：？I2mm。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：？I3.4±0.1mm，外径为：？I9.35±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。