圧縮包装機ゴムバレルの故障解析
パッカーのゴムバレルは完全に油に浸されており、地下で作動します。 溶媒分子がゴムシールの架橋ネットワークに入り込み、ゴムシールを膨張させます。 次の図に示すように、システム ネットワーク チェーン密度が減少し、平均端末距離が増加し、係数が減少します。 説明例。
架橋ゴムシールの膨潤プロセスには 2 つの部分が含まれます。一方では、溶剤がゴムシールに浸透して体積を膨張させようとします。 一方、ゴムシールの体積膨張により分子鎖ネットワークが三次元空間に伸び、分子ネットワークが拡大します。 応力がかかると弾性収縮を起こし、分子ネットワークを収縮させようとします。
この相反する２つの傾向が打ち消し合うと、膨潤バランスが崩れ、パッカーゴム胴の弾性率が低下し、圧縮応力が変化しないためシール性が低下します。 温度の上昇により、ゴムバレルのシール破損が促進されます。
- その他の理由は以下の通り（応力緩和、熱酸素老化）
- 理由１：ストレス緩和
- ゴムカートリッジの軸方向の圧縮力がかかると、ゴムカートリッジの作業面がケーシング壁に完全に接触し、軸方向の圧縮力が最大値に達します。 外力の作用下では、高分子鎖セグメントは外力の方向に強制的に伸ばされ、外力に対抗する内部応力が発生します。 しかし、分子鎖セグメントの熱運動により分子構造が調整され、絡み合い点が分散され、分子鎖が相対的に滑りを起こし、徐々に元のカール状態に戻り、内部応力が徐々に解消され、外部応力が緩和されます。バランスをとる力も、当然維持するために徐々に減衰します。一定の変形を維持する架橋ポリマーの分子全体は質量中心の変位運動を生成できないため、応力は平衡値までしか緩和できず、その結果、弾性率が低下します。パッカーのシーラントバレルが破損し、シール不良の原因となります。
- 理由 2: 熱酸素老化によるシール不良
油田で使用されるパッカーシールは耐油性に優れたニトリルゴムシールが最も一般的です。 ニトリルゴムの熱酸素老化プロセスを下図に示します。
ニトリルゴムは耐油性に優れていますが、ニトリルゴム分子鎖上のα水素は一定の温度で酸素と反応して不安定な中間体を形成し、カルボニル基と水酸基を持つ2つのセグメントに分解します。 ニトリルゴムの性能は、熱酸素老化プロセス中の構造の変化に応じて変化します。 熱酸素老化プロセスにより引張強度と伸び強度が低下し、パッカーシールのシール不良が発生します。