Selv om nitrilbutadiengummi (NBR) har vært det dominerende tetningsmaterialet for vindturbiner i flere tiår, eroderer fremskritt innen formulering, prosessering og design av polyuretantetninger raskt NBRs posisjon i bransjen. Det viser seg at de mest nyttige egenskapene inkluderer slitestyrke, væskekompatibilitet, ozonmotstand, mekanisk styrke og evnen til å opprettholde alle disse egenskapene ved lave temperaturer.
Polyuretan har blitt et ideelt materiale for tetting av hovedlagre/generatorer, langsgående og tverrgående lagre. Det er imidlertid ofte ikke nok å bare erstatte materialer i en eksisterende konstruksjon. Tetninger må utformes med polyuretan i tankene.
En måte å evaluere slitestyrken til polyuretaner på er gjennom en standardisert trommelslitasjetest som ASTM D5963. Denne metoden brukes vanligvis til å evaluere gummi, men den gjelder også for polyuretan, spesielt når man sammenligner slitasjerater. Nedenfor finner du slitasjeindeksverdier for ulike materialer testet av System Seals i Cleveland. Merk at NBR og HNBR har en ARI på omtrent 1,5, mens polyuretaner har en ARI på 4 til 8. Dette er en forbedring på opptil seks ganger.
Polyuretan opprettholder sine ARI-verdier over tid og etter eksponering for ulike væsker, spesielt oljebaserte væsker. En måte å bestemme dette på er å aldre ASTM D5963 slitasjeprøver i væsker ved 100 °C i 90 dager (80 °C for vannbaserte væsker) og gjenta testen hver 30. dag. Nedenfor er typiske resultater, men bekreftelse anbefales for hver væske.
Figur 3. Retensjon av ARI i NBR og hydrolysebestandig polyuretan etter aldring i destillert mineralolje ved 100 °C.
Selv om spesifikasjonene indikerer kompatibilitet med ferdige væsker, bør akselerert aldringstesting (eller års bruk) bestemme den langsiktige ytelsen og stabiliteten til materialer som er utsatt for spesifikke væsker. System Seals tester for væskekompatibilitet i 90 dager i stedet for standard 168-timerstesten fordi System Seals konsekvent oppdager betydelige endringer i viktige materialegenskaper etter 168 timers væskeeksponering.
Tilpasset polyuretan viser forbedret væskemotstand sammenlignet med NBR i de vanligste smøremidlene i vindkraftindustrien. Nedenfor finner du en kompatibilitetstabell for disse populære smøremidlene.
NBR er kjent for å være utsatt for ozonolyse, som er når ozonmolekyler bryter de kjemiske bindingene i umettet NBR. Ozonsprekker er vanlig når nitrilbutadiengummi (NBR) utsettes for selv den minste deformasjon. En løsning er å injisere voks i NBR, og dermed skape en anti-ozonbarriere som beskytter NBR. Dessverre endrer ikke voks den kjemiske bindingen til NBR. Hvis NBR utsettes for miljøforhold som fjerner voks, blir den utsatt for nedbrytning igjen. Noen spesialpolyuretaner som brukes i vindenergitetninger er naturlig ozonbestandige.
Elastisitetsmodulen, styrken og forlengelsen til polyuretan er to til tre ganger høyere enn de fleste NBR-materialer. Som et resultat er polyuretantetninger i stand til å motstå større mekaniske deformasjoner og høyere mekaniske belastninger.
En typisk NBR har en elastisitetsmodul på 10–15 MPa og en strekkfasthet på 20 MPa. De fleste polyuretaner har en elastisitetsmodul på 45–60 MPa og en strekkfasthet på 50–60 MPa. Dette betyr at materialet er mindre hardt enn NBR, noe som betyr bedre formbevaring og større motstand mot trykkbelastninger.
I vindturbiner er høye temperaturer vanligvis ikke et problem. Avhengig av plassering og høyde over havet er imidlertid minimumstemperaturer på -40 °C ikke uvanlige. Standard NBR har en minimum driftstemperatur på -20 °C, og dynamisk mekanisk analyse har vist at mange vindenergipolyuretaner ikke påvirkes av temperaturer ned til -40 °C.
Polyuretan er et naturlig valg for vindkrafttetninger på grunn av sine overlegne mekaniske egenskaper, bedre ozonbestandighet, lavere slitasjehastigheter og lavere driftstemperaturer. Nedenfor er to familier av bruksområder som polyuretan er godt egnet for. Bildet til venstre viser den simulerte deformasjons- og kontaktegenskapene til en polyuretanlagertetning. Bildet til høyre viser System Seals virveltetning, en hovedlagertetning som kontinuerlig pumper smøremiddel tilbake i reservoaret mens lageret roterer.
Hvis du ønsker å bidra til Windpower, kan du kontakte oss: https://www.bdseals.com eller www.bodiseals.com. NINGBO BODI SEALS CO.,LTD produserer alle slags forskjellige gummipakninger av høy kvalitet.,oringer ,Pakninger .
Publisert: 24. desember 2023