Bár a nitril-butadién kaucsuk (NBR) évtizedek óta a szélturbinák tömítőanyagának domináns eleme, a poliuretán tömítések formulázásában, feldolgozásában és tervezésében elért eredmények gyorsan aláássák az NBR pozícióját az iparágban. Kiderült, hogy a leghasznosabb tulajdonságok közé tartozik a kopásállóság, a folyadékkompatibilitás, az ózonállóság, a mechanikai szilárdság, valamint az, hogy mindezeket a tulajdonságokat alacsony hőmérsékleten is megőrzi.
A poliuretán ideális anyaggá vált a főcsapágyak/generátorok, valamint a hosszanti és keresztirányú csapágyak tömítéséhez. Azonban a meglévő szerkezetben az anyagok egyszerű cseréje gyakran nem elegendő. A tömítéseket a poliuretán figyelembevételével kell megtervezni.
A poliuretánok kopásállóságának értékelésére szolgáló egyik módszer egy szabványosított dobos kopásvizsgálat, például az ASTM D5963. Ezt a módszert jellemzően gumi értékelésére használják, de a poliuretánra is vonatkozik, különösen a kopási sebességek összehasonlításakor. Az alábbiakban a clevelandi System Seals által tesztelt különféle anyagok kopási indexértékei láthatók. Megjegyzendő, hogy az NBR és a HNBR ARI értéke körülbelül 1,5, míg a poliuretánok ARI értéke 4-8. Ez akár hatszoros javulást is jelenthet.
A poliuretán idővel és különféle folyadékokkal, különösen olaj alapú folyadékokkal való érintkezés után is megőrzi ARI értékeit. Ennek egyik meghatározási módja az ASTM D5963 kopásállósági minták 90 napig tartó, 100°C-os folyadékokban történő öregítése (víz alapú folyadékok esetén 80°C), majd a vizsgálat 30 naponta történő megismétlése. Az alábbiakban tipikus eredményeket láthatunk, de minden folyadék esetében ajánlott a megerősítés.
3. ábra. Az ARI visszatartása NBR-ben és hidrolízis-rezisztens poliuretánban desztillált ásványolajban, 100 °C-on történő öregítés után.
Bár a specifikációk a kész folyadékokkal való kompatibilitást jelzik, a gyorsított öregítési teszteknek (vagy a szolgálati éveknek) meg kell határozniuk az adott folyadékoknak kitett anyagok hosszú távú teljesítményét és stabilitását. A System Seals 90 napig teszteli a folyadékkompatibilitást a standard 168 órás teszt helyett, mivel a System Seals 168 óra folyadékkal való érintkezés után következetesen jelentős változásokat észlel a kulcsfontosságú anyagtulajdonságokban.
A testreszabott poliuretán jobb folyadékállóságot mutat az NBR-hez képest a szélenergia-iparban leggyakrabban használt kenőanyagokban. Az alábbiakban egy kompatibilitási táblázat található ezekről a népszerű kenőanyagokról.
Az NBR köztudottan érzékeny az ózonoldásra, ami akkor következik be, amikor az ózonmolekulák felszakítják a kémiai kötéseket a telítetlen NBR-ben. Az ózonrepedés gyakori, amikor a nitril-butadién kaucsuk (NBR) akár a legkisebb deformációnak is ki van téve. Az egyik megoldás az, hogy viaszt fecskendeznek az NBR-be, ami egy ózongátló gátat hoz létre, amely védi az NBR-t. Sajnos a viasz nem változtatja meg az NBR kémiai kötését. Ha az NBR olyan környezeti feltételeknek van kitéve, amelyek eltávolítják a viaszt, ismét hajlamossá válik a lebomlásra. Egyes, a szélenergia-tömítésekben használt speciális poliuretánok természetes módon ózonállóak.
A poliuretán rugalmassági modulusa, szilárdsága és nyúlása két-háromszor nagyobb, mint a legtöbb NBR-é. Ennek eredményeként a poliuretán tömítések nagyobb mechanikai deformációkat és nagyobb mechanikai terheléseket bírnak el.
Egy tipikus NBR rugalmassági modulusa 10-15 MPa, szakítószilárdsága pedig 20 MPa. A legtöbb poliuretán rugalmassági modulusa 45-60 MPa, szakítószilárdsága pedig 50-60 MPa. Ez azt jelenti, hogy az anyag kevésbé kemény, mint az NBR, ami jobb alaktartást és nagyobb nyomásterheléssel szembeni ellenállást jelent.
A szélturbinákban a magas hőmérséklet általában nem jelent problémát. A helyszíntől és a tengerszint feletti magasságtól függően azonban a -40°C-os minimumhőmérséklet sem ritka. A standard NBR minimális üzemi hőmérséklete -20°C, és a dinamikus mechanikai elemzés kimutatta, hogy sok szélenergia-poliuretánra a -40°C-os hőmérséklet sem hat.
A poliuretán természetes választás a szélerőmű-tömítésekhez kiváló mechanikai tulajdonságai, jobb ózonállósága, alacsonyabb kopási sebessége és alacsonyabb üzemi hőmérséklete miatt. Az alábbiakban két olyan alkalmazási családot mutatunk be, amelyekhez a poliuretán jól alkalmazható. A bal oldali kép egy poliuretán csapágytömítés szimulált deformációs és érintkezési jellemzőit mutatja. A jobb oldali kép a System Seals örvénytömítését mutatja, egy fő csapágytömítést, amely folyamatosan kenőanyagot pumpál vissza a tartályba, miközben a csapágy forog.
Ha szeretne hozzájárulni a Windpowerhez, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot: https://www.bdseals.com vagy www.bodiseals.com. A NINGBO BODI SEALS CO., LTD mindenféle, kiváló minőségű gumitömítést gyárt.,o-gyűrűk ,tömítések .
Közzététel ideje: 2023. dec. 24.