板式换热器用三元乙丙橡胶垫的研制(3)
一般情况下板式换热器密封垫片的制造过程包括五个工艺环节一是混炼的混炼胶，即按配方要求将各种原辅材料进行混炼，二是形成胶料毛坯环节，即通过挤出机设备将胶料制造成胶条，三是压模环节，将未经硫化处理的胶条置到热模具的型腔中，模具闭合进行硫化处理，橡胶密封垫片在压机设备中成型，四是后硫化，即将模压硫化过的垫片静态情况下置于烘箱中最终完成硫化，五是成品检验，即拍取部分成品按工艺标准进行成品检测[7]。
1.2.3橡胶垫片的密封原理
常见的圆形橡胶密封环属于自密封原理，它的密封性能一直保持到圆环变形或软化。这是因为圆形环所承受压力的能力就使得了橡胶件对在有微小缺陷的情况下依然存在密封作用。板式换热器橡胶垫片的密封则不同。板式换热器可以保证密封运行主要取决于橡胶垫片因压缩而产生的瞬时应力和板式换热器操作压力之间比较，密封应力大于操作压力则可保持密封，反之则发生泄漏[8]。
橡胶密封垫片与金属弹簧的弹性不同，它是一种粘性弹性材料。这就意着橡胶在长期变形的情况下会有应力松弛的出现，在恒定的压力或张力下密封应力会随时间的延长而衰减，较高的应力松弛是限制板式换热器胶垫片使用寿命的重要因素。应力松弛分为两种，一种是化学松弛，这是因为橡胶交联网价键的开裂引起的。氧化与温度是导致这种松弛的重要因素。因此应力松弛的速率在很大程度上就取决于温度和每种橡胶垫片所适用的工作温度范围。第二种是物理松弛，这是因聚合物分子和填充剂微粒之间的重排引起的，比重随着橡胶的变形而逐渐接近平衡，密封应力与时间的对数呈线性关系 [9]。
图1.2所示，低温丁腈适合低温工作；氟橡胶适合高温工作[10]。
图1.2 应力松弛与温度的关系
除了应力松弛外，橡胶垫片还有另一个经常被人们忽视的特性：其物理性能非常强烈地依赖于温度。在较高的温度下，橡胶垫片的扯断强度、撕裂强度和硬度等都会发生不利于正常工作的变化（主要是降低），虽然不同品种的橡胶垫片变化幅度不一样，但假如这时垫片受到压缩并超过其极限强度，垫片就可能发生机械损坏，如压碎等，见图1.3。
图1.3 温度与橡胶性能的关系
板式换热器橡胶垫片的寿命可表现为，当垫片安装到板片上经组装后压缩至一定尺寸时就产生了初始密封应力，这时橡胶垫片的应力松弛也开始产生了[11]。在橡胶材料运输、储存和安装上板式换热器这段时间，热交换的温度较低使得应力松弛也较缓和。机器运行后，温度开始急剧升高，应力松弛变得非常严重。板式换热器运转一定时间后，需要停车进行文修和清洗，当板式换热器又冷却到初始的温度时，橡胶垫的密封应力较初始密封应力反而有所下降，但通常还在保持密封所必须的最低应力之上，所以仍能保持密封性能。重新开车后，密封应力和应力松弛又重新开始，如前面一样重复并伴随着性能的衰减。若干次重复以后，在冷热交换的情况下，橡胶垫片的密封应力最终降低并且再也无法达到保持密封所必须的最低密封应力，直接导致板式换热器开始泄漏，被迫停止运行。这时便需要更新橡胶垫片[12]。
1.2.4板式换热器密封垫片的文护和保养
一般情况下可以通过观察板式换热器冷态运动时是否存在滴漏或者停车冷却过程中的滴漏情况来判定换热器密封件是否工作正常。目前许多国产板式换热器拥有再调节的功能，即可以在出现小量滴漏时对板式换热器的片组进行二次固定，从而增加密封垫与密封垫之间的应力，在短时间内可以解决小滴漏现象。在新组装的换热器中，可以使用较大的组合长度尺寸，当出现滴漏后，再拧紧各组板式换热器，最大组合长度尺寸和最小组合长度尺寸一般都可在热交换器的铭牌中看到。需注意的是不能小于最小组合长度尺寸，当组合后的换热器达到最小组合长度尺寸仍出现滴漏时，说明密封垫可能无法达到性能要求，我们需要改换新的组件了[13]。