L'anneau 0- en caoutchouc commun est un principe auto-obturant, qui maintient sa fonction d'étanchéité jusqu'à ce que l'anneau 0- soit déformé et ramolli. En effet, c'est la pression exercée par l'anneau 0- qui scelle contre les petits défauts.
L'étanchéité d'un échangeur de chaleur n'est pas la même pour toute la feuille de caoutchouc. Le fonctionnement étanche de l'échangeur de chaleur dépend principalement d'une comparaison entre la contrainte d'étanchéité instantanée provoquée par la compression du joint en caoutchouc et la pression de fonctionnement de l'échangeur de chaleur. Si la contrainte d'étanchéité est supérieure à la pression de fonctionnement, l'étanchéité est maintenue et sinon, une fuite se produit. Par conséquent, la chose la plus importante pour un joint d'échangeur de chaleur est que la contrainte d'étanchéité soit aussi élevée que possible et le reste aussi longtemps que possible.
Cela signifie que le caoutchouc subit une relaxation des contraintes sous une déformation à long terme, c'est-à-dire que la contrainte du joint diminue avec le temps sous une tension ou une pression constante. Une relaxation des contraintes plus élevée est un facteur important pour limiter la durée de vie des joints en caoutchouc des échangeurs de chaleur. Il existe deux types de relaxation des contraintes, l'une est la relaxation physique, qui est causée par le réarrangement entre les molécules de polymère et les particules de charge, qui se rapproche progressivement de l'équilibre avec la déformation du caoutchouc, et le logarithme de la contrainte d'étanchéité est linéaire avec le temps. Un autre type de relaxation est la relaxation chimique, qui est provoquée par la fissuration des liaisons chimiques dans l'interconnexion en caoutchouc. L'oxydation et la température sont des facteurs importants affectant ce type de relaxation. Le taux de relaxation des contraintes dépend donc beaucoup de la température et de la plage de températures de fonctionnement pour chaque joint en caoutchouc. Le nitrile à basse température convient à la plage de basse température et donc la relaxation des contraintes se détériore rapidement à mesure que la température augmente, alors que l'inverse est vrai pour les fluoroélastomères, qui conviennent à la plage de haute température.
Les joints mal fabriqués avec une faible densité de réticulation ont des taux de relaxation des contraintes élevés et une courte durée de vie du joint. Cependant, l'augmentation de la densité de réticulation améliore la relaxation des contraintes mais réduit la résistance à la déchirure du caoutchouc, ce qui entraîne la rupture du joint en caoutchouc sous une contrainte élevée. La contrainte d'étanchéité est fonction de la température et différents caoutchoucs dépendent différemment de la température. La contrainte d'étanchéité des fluoroélastomères montre une forte dépendance à la température et, par conséquent, des fuites à froid peuvent se produire dans les échangeurs de chaleur à plaques équipés de joints en fluoroélastomère.
En plus de la relaxation des contraintes, une autre caractéristique souvent négligée des joints en caoutchouc est que les propriétés physiques dépendent également très fortement de la température. À des températures élevées, la résistance à la déchirure et la dureté des joints en caoutchouc sont réduites, bien que la réduction varie d'un joint en caoutchouc à l'autre, mais si le joint est ensuite comprimé et que sa résistance ultime est dépassée, des dommages mécaniques au joint peuvent survenir, tels que écrasement.
La durée de vie d'un joint en caoutchouc d'échangeur de chaleur peut être décrite comme suit. La contrainte d'étanchéité initiale est générée lorsque le joint est monté sur la plaque et comprimé à sa taille nominale après assemblage, et la relaxation des contraintes du joint en caoutchouc commence. Pendant la période de stockage de transport et d'installation de l'échangeur de chaleur, la température d'échange de chaleur est basse et la relaxation des contraintes est modérée. Après le démarrage, la température commence à monter et la relaxation de contrainte devient plus sévère. Après une certaine période de fonctionnement, l'échangeur de chaleur doit être arrêté pour l'entretien et le nettoyage, et l'échangeur de chaleur se refroidit à nouveau à sa température d'origine. Après la réouverture, les contraintes du joint et la relaxation des contraintes recommencent. Après plusieurs répétitions, dans le cas d'un échange chaud et froid, la contrainte d'étanchéité du joint en caoutchouc est finalement réduite en dessous de la contrainte d'étanchéité minimale nécessaire pour maintenir l'étanchéité et l'échangeur de chaleur commence à fuir, l'obligeant à s'arrêter de fonctionner et à être remplacé. avec un nouveau joint en caoutchouc.
