碱锰电池密封圈防爆压力检测装置的改进

密封圈对碱锰电池的安全性很重要［1］。密封圈结构具有多样性，如材料不同、防爆层不同等，但均需遵循同一个原则，即密封圈的防爆压力一定要小于电池的封口压力，而大于电池正常产生的内压。防爆压力太高会造成电池爆炸;太低会造成电池大批量漏液［2］。

本文作者结合本公司实际生产情况，对电池密封圈防爆压力控制及检测作了相应探讨研究，在原有的密封圈防爆压力测试装置的基础上加以改进，设计了一种测试装置。

1 注塑工艺参数

选用的密封圈注塑材料为尼龙66(韩国产)，特点是耐碱性强、抗高温性能好，并具有一定的柔韧性。选用的注塑设备为J85AD 型注塑机(日本产)。生产车间的温度控制在26～30℃，相对湿度(RH)控制在20%～30%。由于尼龙66的特性，烘料温度控制在80±2℃，烘料时间控制在4 h 以上，以达到注塑的要求。

2 防爆压力测试装置的设计

2.1 原有结构分析

原有电池密封圈极限压力值测量装置的结构见图1。

图1 原有密封圈的极限压力值检测装置
Fig.1 Original gasket explosion-proof pressure testing device

1 气泵 2 减压阀 3 储气罐 4 总阀 5 总压力表6 测试阀 7 密封圈爆破装置 8 峰值压力表

气泵的出口与减压阀入口经气管连通，减压阀出口与储气罐入口经气管连通，储气罐出口经气管与手动阀门入口连通，手动阀门出口经气管与喷嘴入口连通，喷嘴出口设有压力表。检测时，将密封圈与喷嘴固定，喷嘴出口与密封圈盖体的盖腔密封，而设置在喷嘴出口的压力表就能准确测量出密封圈盖体的盖腔内的气压。打开气泵和手动阀门，经过减压阀降压并固定输出(如10 MPa)，将空气压入储气罐，经过手动阀门和喷嘴，进入盖体的盖腔内，使得盖腔的压力从减压阀固定输出的定值10 MPa 不断上升，当盖腔内的即时压力等于密封圈的极限压力值时，密封圈爆破，此时压力表记录的密封圈爆破的即时压力值，即密封圈的极限压力值。

该装置存在以下缺陷:①由于减压阀压力是固定输出的，密封圈盖体的盖腔内的压力值也是从减压阀的固定输出值(如10 MPa)开始上升的，如果密封圈的极限压力值小于10 MPa，则密封圈第一时间爆破，无法精确测量密封圈的极限压力值的具体数值;②采用手动高压球阀开关模式，依靠手动操作打开，人工操作导致阀体打开的速度、力度存在误差，导致压力值波动较大;③数值压力表采用的机械式峰值压力表，每检测一个数值时，需要手工记录，比较繁琐。

2.2 结构的改进

针对上述问题，在装置中增加了CP1L 型可编程序逻辑控制器(PLC，日本产)、电子启动按钮、电子阀门、数字压力智能表及电脑数据自动传输记录模块等电器控制环节，以控制整个测量环节的数据，实现每只密封圈爆破压力驱动源及时间的一致，避免人为因素导致的测量误差，测得数据自动生成报表模式。改进后装置的电气控制示意图见图2。

图2 改进后的密封圈防爆压力检测装置电气控制示意图
Fig.2 Diagram on the electrical control for gasket explosionproof pressure testing device after improving

整个连接结构包括MCH6/EM STD 气泵(意大利产)、第一储气罐、减压阀、第二储气罐、截流阀、电动控制阀和用于固定密封圈的检测模具。气泵的出口与减压阀入口经气管连通，减压阀出口与第一储气罐入口经气管连通，第一储气罐出口经气管与电动总阀门入口连通，总阀处设有压力表，压力表出口与第二储气罐入口经气管连通，第二储气罐出口与截流阀入口经气管连通，截流阀出口与电动阀门入口经气管连通，电动阀门出口与检测装置经气管连通，最后检测装置出口与数字压力智能表经气管连通。

改进后的密封圈防爆压力检测装置的结构如图3 所示。

图3 改进后的密封圈防爆压力检测装置的结构
Fig.3 Structure of gasket explosion-proof pressure testing device after improving

1 气泵 2 第一减压阀 3 第一储气罐 4 电动总阀 5 总压力表6 第二储气罐 7 第二减压阀 8 截流阀 9 电动控制阀10 密封圈爆破装置 11 数字峰值压力智能表

改进后的装置与原有结构相比的优点:①采用电子按钮与电动阀门控制，避免了人工打开阀门的速度误差，保证测量结果的一致性;②第二储气罐的入口经气管与第一减压阀出口连通，第二储气罐的出口与阀门连通，经第一减压阀降压节流后的气体在第二储气罐中聚集，避免了第一减压阀以后的管路中气体量不足，保障了喷嘴出口的气压值稳定，使测量结果更加可靠;③第二减压阀的入口经气管与第二储气罐的出口连通，第二减压阀的出口经气管与阀门入口连通，第二减压阀可继续降压节流气体，使第二减压阀的输出固定值小于第一减压阀的输出固定值;④检测数据自动传输及报表自动生成模式，方便了操作人员。

采用改进前后的装置，分别测试4 台机器生产的4 个模号LR6 密封圈的防爆压力数值，计算标准偏差，结果见表1。

表1 改进前后的密封圈防爆压力检测装置测试的防爆压力
Table 1 Explosion-proof pressure tested by gasket explosion-proof pressure testing device before and after improving

从表1 可知，改进前装置测试的标准偏差接近0.3;改进后装置测试的标准偏差在0.1 左右。

3 结论

电池密封圈防爆压力检测装置改进后，标准偏差由原先的0.3 降低至0.1 左右，具有检测精度高、稳定性好、操作方便等特点，已在本公司投入使用，效果良好。