Kohlendioxid zeigt in Kontakt zu Elastomeren im Vergleich zu Alkanen, herkömmlichen Kältemitteln und Helium eine stark erhöhte Permeationsrate. Das erhöht nicht nur die Leckagerate, sondern führt bei schneller Druckentlastung zum Phänomen der explosiven Dekompression, bei der das unter Druck gelöste CO2 so schnell aus dem Werkstoff entweichen muß, daß sich die Elastomermatrix aufgrund nicht ausreichender Diffusionsgeschwindigkeit ändern kann. Für die drei Ablaufschritte der Permeation (Adsorption, Diffusion und Desorption) läßt sich aus dem Henry'schen und dem Fick'schen Gesetz eine Gleichung herleiten, die die Volumenstromdichte als Funktion des Druckgefälles beschreibt, die zu dem mit der Temperatur zunehmenden Permeationskoeffizienten proportional ist. Das Gefährdungspotential der explosiven Dekompression wird durch das Verhältnis des Permeationskoeffizienten zur Löslichkeit ausgedrückt. Die CO2-Permeation und die explosive Dekompression verschiedener Elastomere wurde mit einem Druckbehälter in Anlehnung an DIN 53 536 untersucht, wobei die Permeationsrate anhand der Druckabnahme auf der Hochdruckseite ermittelt wurde. Während der Permeationskoeffizient bei hohen Temperaturen weitgehend unabhängig vom Behälterinnendruck ist, steigt er bei Temperaturen nahe der kritischen Temperatur bei zunehmendem Druck bis hin zum kritischen Druck sehr stark an. Von den untersuchten Elastomeren (NBR, HNBR, EPDM, FKM) zeigt NBR besonders ausgeprägte Schäden infolge explosiver Dekompression; die Reaktion der anderen Materialien war deutlich schwächer.
Untersuchungen zum Permeabilitätsverhalten von CO2 in Elastomeren für die Autoklimatisierung
Investigation of the permeation behaviour of CO2 in elastomers for automotive air conditioning cycles
KI - Luft- und Kältetechnik ; 36 , 12 ; 580-585
2000
6 Seiten, 7 Bilder, 1 Tabelle, 18 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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