一般的なゴム製の 0- リングはセルフシール原理であり、0- リングが変形して軟化するまでシール機能を維持します。 これは、小さな欠陥をシールするのは、0- リングによって加えられる圧力であるためです。
熱交換器のシールはゴムシート全体で同じではありません。 熱交換器のシール動作は主に、ゴム製ガスケットの圧縮によって生じる瞬間的なシール応力と熱交換器の動作圧力との比較に依存します。 シール応力が動作圧力より大きい場合はシールが維持されますが、そうでない場合は漏れが発生します。 したがって、熱交換器シールにとって最も重要なことは、シール応力をできるだけ高くし、できるだけ長く維持することです。
これは、ゴムが長期間の変形下で応力緩和を受けること、つまり一定の張力または圧力下でシール応力が時間とともに減衰することを意味します。 より高い応力緩和は、熱交換器のゴム製ガスケットの耐用年数を制限する重要な要素です。 応力緩和には 2 種類あり、1 つはポリマー分子とフィラー粒子の間の再配列によって引き起こされる物理的緩和で、ゴムの変形に伴って徐々に平衡に近づき、シール応力の対数は時間に対して線形になります。 緩和のもう 1 つのタイプは化学緩和です。これは、ゴム相互接続内の化学結合の亀裂によって引き起こされます。 酸化と温度は、このタイプのリラックスに影響を与える重要な要素です。 したがって、応力緩和の速度は温度と各ゴムガスケットの使用温度範囲に大きく依存します。 低温ニトリルは低温域に適しているため、温度が上昇すると応力緩和が急激に悪化しますが、フッ素エラストマーはその逆で高温域に適しています。
架橋密度が低く、製造が不十分なガスケットは、応力緩和率が高く、ガスケットの寿命が短くなります。 ただし、架橋密度を高めると応力緩和は改善されますが、ゴムの引裂き強度が低下し、高応力下ではゴムガスケットが破断することがあります。 シール応力は温度の関数であり、ゴムが異なれば温度に対する依存性も異なります。 フルオロエラストマーのシール応力は温度に大きく依存するため、フルオロエラストマーのガスケットが取り付けられたプレート熱交換器ではコールドリークが発生する可能性があります。
応力緩和に加えて、ゴム製ガスケットの見落とされがちなもう 1 つの特徴は、物理的特性が温度に非常に強く依存することです。 高温では、ゴム製ガスケットの引き裂き強度と硬度は低下しますが、低下の程度はゴム製ガスケットによって異なりますが、その後ガスケットが圧縮されて極限強度を超えると、ガスケットに次のような機械的損傷が発生する可能性があります。粉砕する。
熱交換器ゴムガスケットの寿命は次のように説明できます。 ガスケットがプレートに取り付けられ、組み立て後に公称サイズまで圧縮されると、初期シール応力が発生し、ゴム製ガスケットの応力緩和が始まります。 熱交換器の輸送保管および設置期間中は、熱交換温度は低く、応力緩和は適度です。 起動後は温度が上昇し始め、応力緩和がさらに厳しくなります。 一定期間運転した後、メンテナンスや清掃のために熱交換器を停止する必要があり、熱交換器は再び元の温度まで冷却されます。 再度開いた後、シール応力と応力緩和が再び始まります。 熱交換と冷熱交換を数回繰り返すと、最終的にはゴム製ガスケットのシール応力がシールを維持するために必要な最小シール応力を下回るまで低下し、熱交換器から漏れが発生し始め、動作を停止して交換せざるを得なくなります。新品のゴムパッキン付き。
