Szanghaj Wydech Branże Co., z oo
+86-13545529361

W jaki sposób uszczelki gumowe płytowego wymiennika ciepła gwarantują szczelność

Jun 04, 2023

Zwykły gumowy 0-pierścień działa na zasadzie samouszczelniania i zachowuje swoją funkcję uszczelniającą, dopóki 0-pierścień nie ulegnie odkształceniu i zmiękczeniu. Dzieje się tak, ponieważ to nacisk wywierany przez 0-pierścień uszczelnia małe defekty.


Uszczelnienie wymiennika ciepła nie jest jednakowe dla całego arkusza gumy. Szczelna praca wymiennika ciepła zależy przede wszystkim od porównania chwilowego naprężenia uszczelnienia spowodowanego ściśnięciem gumowej uszczelki i ciśnienia roboczego wymiennika ciepła. Jeśli naprężenie uszczelnienia jest większe niż ciśnienie robocze, uszczelnienie jest zachowane, a jeśli nie, występuje wyciek. Dlatego najważniejsze dla uszczelnienia wymiennika ciepła jest, aby naprężenia uszczelnienia były jak największe i utrzymywały się tak długo, jak to możliwe.

 

Oznacza to, że guma ulega relaksacji naprężeń pod wpływem długotrwałego odkształcenia, tj. naprężenia uszczelnienia zanikają w czasie pod stałym napięciem lub ciśnieniem. Większa relaksacja naprężeń jest ważnym czynnikiem ograniczającym żywotność gumowych uszczelek wymienników ciepła. Istnieją dwa rodzaje relaksacji naprężeń, jeden to relaksacja fizyczna, która jest spowodowana przegrupowaniem między cząsteczkami polimeru i cząstkami wypełniacza, które stopniowo zbliża się do równowagi wraz z odkształceniem gumy, a logarytm naprężenia uszczelniającego jest liniowy w czasie. Innym rodzajem relaksacji jest relaksacja chemiczna, która jest spowodowana pękaniem wiązań chemicznych w połączeniu gumowym. Natlenienie i temperatura to ważne czynniki wpływające na ten rodzaj relaksacji. Szybkość relaksacji naprężeń zależy zatem w dużym stopniu od temperatury i zakresu temperatur roboczych dla każdej gumowej uszczelki. Nitryl niskotemperaturowy jest odpowiedni do niskiego zakresu temperatur i dlatego relaksacja naprężeń pogarsza się szybko wraz ze wzrostem temperatury, podczas gdy w przypadku fluoroelastomerów, które są odpowiednie do wysokiego zakresu temperatur, sytuacja jest odwrotna.

 

Źle wykonane uszczelki o małej gęstości usieciowania mają wysokie współczynniki relaksacji naprężeń i krótką żywotność uszczelki. Jednak zwiększenie gęstości usieciowania poprawia relaksację naprężeń, ale zmniejsza wytrzymałość gumy na rozdarcie, co powoduje pęknięcie gumowej uszczelki pod dużym obciążeniem. Naprężenie uszczelniające jest funkcją temperatury, a różne gumy mają różne zależności od temperatury. Naprężenia uszczelniające fluoroelastomerów wykazują silną zależność od temperatury i dlatego w płytowych wymiennikach ciepła wyposażonych w uszczelki z fluoroelastomeru mogą wystąpić wycieki na zimno.

 

Oprócz relaksacji naprężeń, inną często pomijaną cechą uszczelek gumowych jest to, że właściwości fizyczne są również bardzo silnie zależne od temperatury. W wysokich temperaturach wytrzymałość na rozdarcie i twardość uszczelek gumowych są zmniejszone, chociaż redukcja ta jest różna w zależności od uszczelki gumowej, ale jeśli uszczelka zostanie następnie ściśnięta i jej wytrzymałość ostateczna zostanie przekroczona, może dojść do mechanicznego uszkodzenia uszczelki, np. miażdżący.

 

Żywotność gumowej uszczelki wymiennika ciepła można opisać w następujący sposób. Początkowe naprężenie uszczelniające powstaje, gdy uszczelka jest zamontowana na płycie i ściśnięta do rozmiaru nominalnego po montażu, i rozpoczyna się relaksacja naprężenia gumowej uszczelki. W okresie magazynowania transportowego i montażu wymiennika temperatura wymiany ciepła jest niska, a relaksacja naprężeń umiarkowana. Po uruchomieniu temperatura zaczyna rosnąć, a relaksacja naprężeń staje się silniejsza. Po pewnym czasie pracy wymiennik ciepła musi zostać zatrzymany w celu konserwacji i czyszczenia, a wymiennik ciepła ponownie ostygnie do swojej pierwotnej temperatury. Po ponownym otwarciu ponownie rozpoczynają się naprężenia uszczelnienia i relaksacja naprężeń. Po kilku powtórzeniach, w przypadku wymiany ciepła i zimna, naprężenie uszczelnienia gumowej uszczelki zostaje ostatecznie zredukowane poniżej minimalnego naprężenia uszczelnienia niezbędnego do utrzymania uszczelnienia, a wymiennik ciepła zaczyna przeciekać, zmuszając go do zatrzymania pracy i wymiany z nową gumową uszczelką.