Относительная ПРОНИЦАЕМОСТЬ эластомеров МЕМБРАН И ДИАФРАГМ В ГИДРОАККУМУЛЯТОРАХ И РАСШИРИТЕЛЬНЫХ БАКАХ.
Главная › Техническая поддержка › Информационные статьи
Ключевой фактор долговременной надежности работы напорного гидроаккумуляторов в системах водоснабжения - проницаемость мембраны (диафрагмы) из эластомера, разделяющая в гидроаккумуляторе или расширительном баке две среды: сжимаемый газ (сухой атмосферный воздух, азот, инертный газ) и несжимаемую воду. Проницаемость принято определять как абсолютную и относительную. Абсолютное значение проницаемости характеризуется значением объема газа в см3 , который проходит через мембрану площадью 1 м2 и толщиной 1мм в течении 1 часа с дифференциалом давления 1 бар (cm3 х mm х m-2 х h–1 х bar–1 ). Относительная проницаемость - сравнительный показатель.
Основные факторы, оказывающие влияние на относительную скорость проницаемости.
1. Эластомер (состав и композиция). Относительная скорость проницаемости (относительно NR - натурального каучука) для различных типов эластомеров при t=25oC (Exxon Mobile Chemicals).
| Эластомер | He | H2 | O2 | N2 | CO2 | Воздух |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VMQ (силиконовый каучук) | - | 1070 | 2200 | 3300 | 1600 | 2700 |
| NR (натуральный каучук) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| EPDM (этиленпропиленовый каучук) | - | - | 88 | 80 | 66 | 83 |
| SBR (бутадиен-стирольный каучук) | 74 | 81 | 73 | 78 | 94 | 76 |
| NBR (80/20) (бутадиен-нитрильный каучук) | 55 | 51 | 35 | 31 | 48 | 33 |
| IIR (BUTIL) (бутадиеновый каучук) | 27 | 15 | 5,6 | 5 | 4 | 4,8 |
2. Газ (состав). Относительная проницаемость эластомеров отличается для различных газов при t=25oC (Permeability of Rubber to Gases, Junius David Edwards and S.F. Picering).
| Газ | Относительная проницаемость эластомеров (относительно водорода = 1) |
|---|---|
| Азот | 0,16 |
| Атмосферный воздух | 0,22 |
| Аргон | 0,26 |
| Кислород | 0,45 |
| Гелий | 0,65 |
| Водород | 1 |
| Углекислый газ | 2,9 |
| Аммиак | 8 |
3. Парциальное давление газа. Скорость проницаемости любого газа прямо пропорциональна разнице парциальных давлений газа с обеих сторон мембраны.
4. Толщина мембраны. Скорость проницаемости газа прямо пропорциональна толщине мембраны.
5. Температурный коэффициент. С ростом температуры проницаемость увеличивается. Например, относительная скорость проницаемости гелия через эластомер при росте температуры с 0 до 100 градусов Цельсия увеличивается в 22 раза.
На фото информационная табличка гидроаккумулятора WX-325L объемом 325 литров, изготовленного компанией AMTROL (США) для GRUNDFOS в апреле 1998 года. Год инсталляции гидроаккумулятора в бытовую систему водоснабжения - 1999(!). Первое техническое обслуживание (восполнение потери газа) - 2021 год(!). За 20 лет эксплуатации начальное давление газа (изначально - сухой азот) снизилось с (предположительно) 2 бар в 1999 году до 1.1 бар на момент обслуживания системы. Гидроаккумулятор сохранил полную работоспособность и по заявлению владельца никогда ранее не обслуживался. Такая высокая долговременная надежность гидроаккумулятора WX-325L Amtrol объясняется минимизацией диффузии газа через резиновую мембрану в воду на основе сочетания нескольких основных конструктивных факторов:
- фиксированной диафрагмы с ограничителем деформации (ограничение объема заполнения бака WX-325L не более 174 л), характеризуемой высокой степенью равномерности распределения деформирующих усилий и малой площадью контактной поверхности в сравнении с мембранами "мешочного" типа;
- толщины эластомера диафрагмы (технология - HEAVY DUTY BUTYL, снижение диффузии за счет большой толщины диафрагмы, высокий запас прочности, позволяющий производителю AMTROL гарантировать срок отсутствия обслуживания 7 лет);
- бутил-каучуковой резины (IIR) - эластомера, характеризуемого предельно низкой абсолютной и относительной проницаемостью для воздуха и других газов в сравнении со всеми другими углеводородными эластомерами, используемыми в изготовлении мембран и диафрагм гидроаккумуляторов.
