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摘要：简要地介绍VRLA蓄电池新型安全阀结构特征，分析了影响开闭阀压力值的因素，为开闭阀压力值设计提供了参考依据。
关键词：阀体；阀套；预紧力；开闭阀值；表面粗糙度；应变
前言
安全阀是VRLA（阀控铅酸）蓄电池的关键部件之一，它的性能直接影响蓄电池使用的安全性和可靠性，因此安全阀的设计是VRLA蓄电池设计制造的一项重要内容。为此蓄电池行业一些厂家对此较为重视，并且积累了许多经验。本文结合笔者工作实践，就“可维护密封铅酸蓄电池安全阀”［P］（以下简称新型安全阀）设计中的几个问题谈点体会，以就教于同行。
1设计特点
安全阀设计的主要问题是：①材料结构选择—根据VRLA蓄电池的结构尺寸、工作条件选择；②确定预紧力—根据蓄电池结构尺寸、使用要求和开闭阀压力值确定；③进行开闭阀压力实验；④决定接触表面粗糙度、阀套（或阀帽）的预紧力。
图1是新型安全阀的结构图。阀体由ABS料注射成型，阀套、
密封圈、滤酸片分别由EPDM、FPM、PTFE制成。蓄电池充放电过程中其内部产生的气体在达到开阀压力时，阀套开启排气。当内部压力下降到闭阀压力时即关闭。由于新型安全阀采用螺纹连接和阀套密封，当阀套因老化或电池内部水分减少到影响电池的正常工作时，可将阀套及安全阀拆下进行维护和更换，从而使其具有可维护性。安全阀的密封排气功能是通过开闭阀压力值来实现的，而开闭阀压力值的大小又由阀体与阀套的材料选择、接触表面粗糙度和配合松紧程度的，因此准确地确定预紧力（应变）是安全阀设计的一项重要内容。
2开阀实验
当把阀套套在阀体上时阀套会变形使其内部产生一个拉应力，我们把这个力叫预紧力见图2。预紧力的大小是由阀套EPDM材料的应变决定的。在弹性范围阀套的应变内可由下式表示：
式中L—阀套变形后的长度；L0—阀套原始长度。
实验已经证明开闭阀压力值的大小与阀体接触面表面粗糙度和阀套预紧力有关。实验时温度为20℃，阀套表面粗糙Ra为0.4，阀体与阀套接触面面积为87.5%。预紧力由阀套应变表示，应变是由阀体外径和阀套内径测定。开闭阀压力值由阀控蓄电池开闭压力测试仪监测。
图3表示了阀体接触面表面粗糙度为Ra0.4时开阀压力随阀套应变的变化结果。从图中能够看到：开阀压力值随着应变的增加而增大，当应变增至25%前开阀压力随着应变成正比例增加。
图4表示了预紧力恒定在14.4%应变情况下，开阀压力值随阀体表面粗糙度的变化结果。从图中可以看出，开闭阀压力值随着阀体表面粗糙度降低而增大，开阀压力值与表面粗糙度成反比。当阀体表面粗糙度Ra降至12.5时开闭阀压力值为零即失灵。
由此可见，在一定条件下开阀压力值的大小是由阀体表面粗糙度和阀套应变决定。当然开阀压力值还与阀套的表面粗糙度、接触面积和温度有关，由于篇幅有限这里不作详细讨论。
3参数确定
目前我国还没有可提供设计人员参考的安全阀相关参数标准。为保证新型安全阀开阀压力值的一致性，陕西凌云蓄电池有限公司根据新型安全阀阀体和阀套的制造实际，对新型安全阀主要部件组件及参数规定见表1。
表1新型安全阀参数
按照表1中参数要求制造的新型安全阀，可测出在20℃时VRLA蓄电池开闭阀压力在1kPa～49kPa范围随应变（预紧力）的变化曲线如图5。从图5中可知，开阀压力49kPa时阀套应变为15.6%小于25%，因而VRLA蓄电池阀套的应变与开阀压力值成线性关系，可直接由开阀压力值查的。闭阀压力Ⅱ小于开阀压力Ⅰ，这是由于电池内压达到开阀压力值时阀套开启，内压迅速降低，但不是降到开阀压力值关闭，闭阀压力约为开阀压力值的的81%。
依据图5测得的开阀压力数据可进行阀套应变设计。例如6-CNF-100型蓄电池，开阀压力设定为45kPa，阀体外径（与阀套接触面）公称尺寸为φ12.6mm。为此由开阀压力45kPa点作平行线找出与Ⅰ曲线交点，然后以此交点往下作垂直线，与应变线相交于14.35%。由应变（1）式可算出阀套的公称尺寸应为φ11mm。
这里应当指出的是在我国开闭阀压力规定为49kPa～1kPa，具体数据由企业结合壳体强度实际而定。开阀压力值的确定，既要保证气密性功能即保证内部氧循环顺利进行，又要阻止大气中氧的入侵。考虑到EPDM使用寿命一般定为2%～15%。
按照图5闭阀压力曲线还可确定新型安全阀质量性能的优劣。例如我们测得KS5M型蓄电池新型安全阀的开阀实压10kPa，闭阀压是1.5kPa，先从开闭阀压10kPa点作平行线找出与Ⅰ曲线交点，然后以此交点往下作垂直线，与闭阀压力曲线相交8.08kPa。该交点并不是1.5kPa。这说明预压力有问题，阀套与阀体接触较松或阀套老化，不符合要求需要维护更换。根据我们的经验，按照上述设计的全浮充用的固定阀控电池来说，合格的阀套寿命是4年。为了保证VRLA蓄电池的性能和寿命可靠性，应该每年检查一次开闭阀压力值，每2年更换一次。
4结束语
总而言之，安全阀的设计是VRLA型蓄电池设计的一部分。新型安全阀的设计不仅是结构的设计，还包括来开闭阀压力的确定。因此合理地选择确定设计预紧力（阀套应变）、表面粗糙度可有效的保证新型安全阀性能和VRLA型蓄电池使用寿命。
参考文献：
［1］徐国荣，孙言行，杨广福，王全民，张亚峰.可维护密封铅酸蓄电池安全阀［P］.ZL200620136287.1.