Hoci je nitrilbutadiénový kaučuk (NBR) dominantným tesniacim materiálom pre veterné turbíny už desaťročia, pokroky vo formulácii, spracovaní a dizajne polyuretánového tesnenia rýchlo narúšajú pozíciu NBR v tomto odvetví.Ukazuje sa, že medzi najužitočnejšie vlastnosti patrí odolnosť proti opotrebovaniu, znášanlivosť tekutín, odolnosť voči ozónu, mechanická pevnosť a schopnosť zachovať všetky tieto vlastnosti pri nízkych teplotách.
Polyuretán sa stal ideálnym materiálom na utesnenie hlavných ložísk/generátorov, pozdĺžnych a priečnych ložísk.Jednoduchá výmena materiálov v existujúcej štruktúre však často nestačí.Tesnenia musia byť navrhnuté s ohľadom na polyuretán.
Jedným zo spôsobov hodnotenia odolnosti polyuretánov proti opotrebeniu je štandardizovaný test opotrebenia bubna, ako je ASTM D5963.Táto metóda sa zvyčajne používa na hodnotenie gumy, ale vzťahuje sa aj na polyuretán, najmä pri porovnávaní miery opotrebovania.Nižšie sú uvedené hodnoty indexu opotrebovania pre rôzne materiály testované spoločnosťou System Seals v Clevelande.Všimnite si, že NBR a HNBR majú ARI približne 1,5, zatiaľ čo polyuretány majú ARI 4 až 8. Toto je zlepšenie až šesťnásobne.
Polyuretán si zachováva svoje hodnoty ARI v priebehu času a po vystavení rôznym kvapalinám, najmä kvapalinám na báze oleja.Jedným zo spôsobov, ako to určiť, je nechať vzorky ASTM D5963 opotrebovať v kvapalinách pri 100 °C počas 90 dní (80 °C pre kvapaliny na báze vody) a opakovať test každých 30 dní.Nižšie sú uvedené typické výsledky, ale pre každú kvapalinu sa odporúča potvrdenie.
Obrázok 3. Retencia ARI v NBR a hydrolýze odolnom polyuretáne po starnutí v destilovanom minerálnom oleji pri 100°C.
Hoci špecifikácie naznačujú kompatibilitu s hotovými kvapalinami, zrýchlené testovanie starnutia (alebo roky prevádzky) by malo určiť dlhodobý výkon a stabilitu materiálov vystavených špecifickým kvapalinám.System Seals testuje kompatibilitu kvapalín počas 90 dní namiesto štandardného 168-hodinového testu, pretože System Seals dôsledne zisťuje významné zmeny v kľúčových vlastnostiach materiálu po 168 hodinách pôsobenia kvapaliny.
Prispôsobený polyuretán vykazuje zlepšenú odolnosť voči kvapalinám v porovnaní s NBR v najbežnejších mazivách v priemysle veternej energie.Nižšie je uvedená tabuľka kompatibility týchto populárnych mazív.
Je známe, že NBR je náchylný na ozonolýzu, čo je prípad, keď molekuly ozónu rozbijú chemické väzby v nenasýtenom NBR.Ozónové praskanie je bežné, keď je nitrilbutadiénový kaučuk (NBR) vystavený čo i len najmenšej deformácii.Jedným z riešení je vstreknúť vosk do NBR, čím sa vytvorí antiozónová bariéra, ktorá chráni NBR.Bohužiaľ, vosk nemení chemickú väzbu NBR.Ak je NBR vystavený podmienkam prostredia, ktoré odstraňujú vosk, stáva sa opäť náchylným na degradáciu.Niektoré špeciálne polyuretány používané v tesneniach pre veternú energiu sú prirodzene odolné voči ozónu.
Modul pružnosti, pevnosť a ťažnosť polyuretánu sú dva až trikrát vyššie ako u väčšiny NBR.Vďaka tomu sú polyuretánové tesnenia schopné odolávať väčším mechanickým deformáciám a odolávať vyšším mechanickým zaťaženiam.
Typický NBR má modul pružnosti 10-15 MPa a pevnosť v ťahu 20 MPa.Väčšina polyuretánov má modul pružnosti 45-60 MPa a pevnosť v ťahu 50-60 MPa.To znamená, že materiál je menej tvrdý ako NBR, čo znamená lepšie držanie tvaru a väčšiu odolnosť voči tlakovému zaťaženiu.
Vo veterných turbínach zvyčajne nie sú problémom vysoké teploty.V závislosti od polohy a nadmorskej výšky však nie sú nezvyčajné minimálne teploty -40°C.Štandardná NBR má minimálnu prevádzkovú teplotu -20 °C a dynamická mechanická analýza ukázala, že mnohé polyuretány na báze veternej energie nie sú ovplyvnené teplotami až do -40 °C.
Polyuretán je prirodzenou voľbou pre tesnenia veternej energie vďaka svojim vynikajúcim mechanickým vlastnostiam, lepšej odolnosti voči ozónu, nižšej rýchlosti opotrebenia a nižším prevádzkovým teplotám.Nižšie sú uvedené dve skupiny aplikácií, pre ktoré je polyuretán veľmi vhodný.Obrázok vľavo ukazuje simulované deformačné a kontaktné charakteristiky polyuretánového tesnenia ložiska.Obrázok vpravo zobrazuje vírivé tesnenie System Seals, tesnenie hlavného ložiska, ktoré nepretržite pumpuje mazivo späť do nádržky, keď sa ložisko otáča.
Ak by ste chceli prispieť do Windpower, kontaktujte nás: https://www.bdseals.com alebo www.bodiseals.com.NINGBO BODI SEALS CO., LTD vyrába všetky druhy rôznych vysokokvalitných gumových tesnení,orings ,Tesnenia .
Čas odoslania: 24. decembra 2023