Chociaż kauczuk nitrylowo-butadienowy (NBR) jest od dziesięcioleci dominującym materiałem na uszczelnienia turbin wiatrowych, postęp w formułowaniu, przetwarzaniu i projektowaniu uszczelek poliuretanowych szybko osłabia pozycję NBR w branży.Okazuje się, że najbardziej przydatnymi właściwościami są odporność na zużycie, kompatybilność z płynami, odporność na ozon, wytrzymałość mechaniczna i zdolność do utrzymania wszystkich tych właściwości w niskich temperaturach.
Poliuretan stał się idealnym materiałem do uszczelniania łożysk głównych/generatorów, łożysk wzdłużnych i poprzecznych.Jednak zwykła wymiana materiałów w istniejącej konstrukcji często nie wystarczy.Uszczelki należy projektować z myślą o poliuretanie.
Jednym ze sposobów oceny odporności poliuretanów na zużycie jest znormalizowany test zużycia bębna, taki jak ASTM D5963.Metodę tę zwykle stosuje się do oceny gumy, ale ma ona również zastosowanie do poliuretanu, zwłaszcza przy porównywaniu szybkości zużycia.Poniżej znajdują się wartości wskaźników zużycia dla różnych materiałów przetestowanych przez System Seals w Cleveland.Należy zauważyć, że NBR i HNBR mają ARI około 1,5, podczas gdy poliuretany mają ARI od 4 do 8. Jest to poprawa nawet sześciokrotna.
Poliuretan zachowuje swoje wartości ARI w czasie i po ekspozycji na różne płyny, zwłaszcza na bazie oleju.Jednym ze sposobów ustalenia tego jest starzenie próbek zużycia zgodnie z normą ASTM D5963 w płynach w temperaturze 100°C przez 90 dni (80°C w przypadku płynów na bazie wody) i powtarzanie testu co 30 dni.Poniżej znajdują się typowe wyniki, ale dla każdej cieczy zalecane jest potwierdzenie.
Rysunek 3. Retencja ARI w NBR i odpornym na hydrolizę poliuretanie po starzeniu w destylowanym oleju mineralnym w temperaturze 100°C.
Chociaż specyfikacje wskazują na zgodność z gotowymi płynami, przyspieszone testy starzenia (lub lata eksploatacji) powinny określić długoterminową wydajność i stabilność materiałów narażonych na działanie określonych płynów.System Seals testuje kompatybilność płynów przez 90 dni zamiast standardowego testu 168 godzin, ponieważ System Seals konsekwentnie wykrywa znaczące zmiany kluczowych właściwości materiału po 168 godzinach ekspozycji na płyn.
Dostosowany poliuretan wykazuje lepszą odporność na płyny w porównaniu z NBR w najpopularniejszych smarach w przemyśle energii wiatrowej.Poniżej znajduje się tabela kompatybilności tych popularnych smarów.
Wiadomo, że NBR jest podatny na ozonolizę, czyli gdy cząsteczki ozonu rozrywają wiązania chemiczne w nienasyconym NBR.Pękanie ozonowe jest zjawiskiem powszechnym, gdy kauczuk nitrylowo-butadienowy (NBR) poddawany jest nawet najmniejszym odkształceniom.Jednym z rozwiązań jest wtryskiwanie wosku do NBR, tworząc barierę antyozonową, która chroni NBR.Niestety wosk nie zmienia wiązania chemicznego NBR.Jeśli NBR zostanie wystawiony na działanie warunków środowiskowych usuwających wosk, ponownie stanie się podatny na degradację.Niektóre specjalistyczne poliuretany stosowane w uszczelnieniach do energetyki wiatrowej są naturalnie odporne na ozon.
Moduł sprężystości, wytrzymałość i wydłużenie poliuretanu są dwa do trzech razy wyższe niż w przypadku większości NBR.Dzięki temu uszczelki poliuretanowe są w stanie wytrzymać większe odkształcenia mechaniczne i wytrzymać większe obciążenia mechaniczne.
Typowy NBR ma moduł sprężystości 10-15 MPa i wytrzymałość na rozciąganie 20 MPa.Większość poliuretanów ma moduł sprężystości 45-60 MPa i wytrzymałość na rozciąganie 50-60 MPa.Oznacza to, że materiał jest mniej twardy niż NBR, co oznacza lepsze zachowanie kształtu i większą odporność na obciążenia ściskające.
W turbinach wiatrowych wysokie temperatury zwykle nie stanowią problemu.Jednakże, w zależności od lokalizacji i wysokości, minimalne temperatury -40°C nie są rzadkością.Standardowy NBR ma minimalną temperaturę roboczą wynoszącą -20°C, a dynamiczna analiza mechaniczna wykazała, że wiele poliuretanów do wytwarzania energii wiatrowej jest odpornych na temperatury do -40°C.
Poliuretan jest naturalnym wyborem dla uszczelek do elektrowni wiatrowych ze względu na jego doskonałe właściwości mechaniczne, lepszą odporność na ozon, mniejsze zużycie i niższe temperatury pracy.Poniżej znajdują się dwie rodziny zastosowań, do których dobrze nadaje się poliuretan.Obraz po lewej stronie przedstawia symulowane odkształcenie i charakterystykę styku poliuretanowego uszczelnienia łożyska.Zdjęcie po prawej stronie przedstawia uszczelkę wirową System Seals, główne uszczelnienie łożyska, które w sposób ciągły pompuje smar z powrotem do zbiornika, gdy łożysko się obraca.
Jeśli chcesz wesprzeć Windpower, skontaktuj się z nami: https://www.bdseals.com lub www.bodiseals.com.NINGBO BODI SEALS CO., LTD produkuje wszelkiego rodzaju wysokiej jakości uszczelki gumowe, oringi ,Uszczelki .
Czas publikacji: 24 grudnia 2023 r