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板式熱交換器橡膠密封墊片密封原理

時間:2019-11-19 1562 次瀏覽

信息摘要:熱交換器得以密封運行主要取決于橡膠密封墊片因壓縮而產生的瞬時密封應力和熱交換器操作壓力之間的比較。

常見的O型橡膠密封圈屬于自密封原理,它的密封功能一直維持到O型圈變形、軟化。這是因為對微小缺陷起密封作用的就是O型密封圈所承受的壓力。

熱交換器橡膠密封墊片的密封則不同。熱交換器得以密封運行主要取決于橡膠密封墊片因壓縮而產生的瞬時密封應力和熱交換器操作壓力之間的比較。密封應力大于操作壓力則可保持密封,反之則發生泄湖。因此,熱交換器密封最重要的就是使密封應力盡可能達到最高而且保持盡可能長的時間。

橡膠密封墊片與金屬彈簧的彈性不同,它是一種粘彈材料。這就意味著橡膠在長期變形的情況下會發生應力松弛,即在不變的張力或壓力下,密封應力會隨時間的延長而衰減。較高的應力松弛是限制熱交換器橡膠密封墊片使用壽命的重要因素。應力松弛有兩種,一種是物理松弛,這是因聚合物分子和填充劑微粒之間的重排引起的,此種重排隨著橡膠的變形而逐漸接近平衡,密封應力與時間的對數呈線性關系。另一種是化學松弛,這是因橡膠交聯網中化學鍵的開裂引起的。氧化與溫度是影響此種松弛的重要因素。因此應力松弛的速率在很大程度上就取決于溫度和每種橡膠墊片所適用的工作溫度范圍。低溫丁腈適用于低溫范圍,因此,隨著溫度上升,其應力松弛迅速惡化,而適于高溫范圍的氟橡膠則相反。

應力松弛取決于橡膠密封墊片的組成(配方)和加工程序,而硫化程度(交聯密度)也非常重要。橡膠墊片制作得不好,交聯密度低,應力松弛速率就高,橡膠墊片使用壽命就短。但提高交聯密度雖然可以改善應力松弛,卻降低了橡膠的撕裂強度,結果就造成橡膠墊片在高應力下的破裂。密封應力是溫度的函數,不同的橡膠對溫度的依賴性不一樣。氟橡膠的密封應力對溫度表現出很強的依賴性,因而安裝了氟橡膠墊片的板換器就可能發生冷泄漏。

熱交換器橡膠密封墊片的壽命可作如下描述,當橡膠墊片安裝到板片上經組裝后壓縮至名義尺寸時就產生了初始密封應力,同時橡膠墊片的應力松弛也開始了。在運輸儲存和安裝熱交換器這段時間,熱交換的溫度較低,應力松弛也較緩和。開車后,溫度開始升高,應力松弛逐漸嚴重。熱交換器運轉一定時間后,需要停車進行維修和清洗,熱交換器又冷卻到原來的溫度,這時的密封應力較初始密封應力有所下降,但通常還在保持密封所必須的最低應力之上,因而仍能保持密封。重新開車后,密封應力和應力松弛又重新開始。若干次重復以后,在冷熱交換的情況下,橡膠墊片的密封應力最終降低到保持密封所必須的最低密封應力以下,熱交換器就開始泄漏,被迫停止運行,更換新橡膠密封墊片。

除了應力松弛以外,橡膠密封墊片的另一個經常被人們忽視的特性是,物理性能也非常強烈地依賴于溫度。在高溫下,橡膠墊片的扯斷強度撕裂強度和硬度等都會降低,雖然不同品種的橡膠墊片降低幅度不一樣,但假如這時墊片受到壓縮并超過其極限強度,墊片就可能發生機械損壞,如壓碎等。

橡膠墊片