Hoewel nitrilbutadieenrubber (NBR) al tientallen jaren het dominante materiaal is voor windturbineafdichtingen, ondermijnen ontwikkelingen in de formulering, verwerking en het ontwerp van polyurethaanafdichtingen de positie van NBR in de industrie snel. De meest nuttige eigenschappen blijken slijtvastheid, vloeistofcompatibiliteit, ozonbestendigheid, mechanische sterkte en het vermogen om al deze eigenschappen bij lage temperaturen te behouden, te zijn.
Polyurethaan is een ideaal materiaal geworden voor het afdichten van hoofdlagers/generatoren, langs- en dwarslagers. Het simpelweg vervangen van materialen in een bestaande constructie is echter vaak niet voldoende. Afdichtingen moeten met polyurethaan in gedachten worden ontworpen.
Een manier om de slijtvastheid van polyurethanen te beoordelen, is door middel van een gestandaardiseerde trommelslijtagetest zoals ASTM D5963. Deze methode wordt doorgaans gebruikt om rubber te beoordelen, maar is ook van toepassing op polyurethaan, met name bij het vergelijken van slijtagesnelheden. Hieronder vindt u de slijtage-indexwaarden voor verschillende materialen, getest door System Seals in Cleveland. NBR en HNBR hebben een ARI van ongeveer 1,5, terwijl polyurethanen een ARI van 4 tot 8 hebben. Dit is een verbetering tot wel zes keer.
Polyurethaan behoudt zijn ARI-waarden na verloop van tijd en na blootstelling aan verschillende vloeistoffen, met name vloeistoffen op oliebasis. Een manier om dit te bepalen, is door ASTM D5963-slijtagemonsters 90 dagen te laten verouderen in vloeistoffen bij 100 °C (80 °C voor vloeistoffen op waterbasis) en de test vervolgens elke 30 dagen te herhalen. Hieronder staan typische resultaten, maar bevestiging wordt voor elke vloeistof aanbevolen.
Figuur 3. Behoud van ARI in NBR en hydrolysebestendig polyurethaan na veroudering in gedestilleerde minerale olie bij 100°C.
Hoewel specificaties de compatibiliteit met afgewerkte vloeistoffen aangeven, zouden versnelde verouderingstesten (of jaren van gebruik) de prestaties en stabiliteit op lange termijn moeten bepalen van materialen die aan specifieke vloeistoffen worden blootgesteld. System Seals test de compatibiliteit van vloeistoffen gedurende 90 dagen in plaats van de standaardtest van 168 uur, omdat System Seals consistent significante veranderingen in belangrijke materiaaleigenschappen detecteert na 168 uur blootstelling aan de vloeistof.
Op maat gemaakt polyurethaan vertoont een verbeterde vloeistofbestendigheid in vergelijking met NBR in de meest voorkomende smeermiddelen in de windenergiesector. Hieronder vindt u een compatibiliteitstabel voor deze populaire smeermiddelen.
Het is bekend dat NBR gevoelig is voor ozonolyse, waarbij ozonmoleculen de chemische bindingen in onverzadigd NBR verbreken. Ozonscheuren komt vaak voor wanneer nitrilbutadieenrubber (NBR) zelfs maar aan de geringste vervorming wordt blootgesteld. Een oplossing is om was in het NBR te injecteren, waardoor een anti-ozonbarrière ontstaat die het NBR beschermt. Helaas verandert was de chemische binding van NBR niet. Als NBR wordt blootgesteld aan omgevingsomstandigheden die de was verwijderen, wordt het opnieuw vatbaar voor degradatie. Sommige speciale polyurethanen die in windenergieafdichtingen worden gebruikt, zijn van nature ozonbestendig.
De elasticiteitsmodulus, sterkte en rek van polyurethaan zijn twee tot drie keer hoger dan die van de meeste NBR-afdichtingen. Hierdoor zijn polyurethaanafdichtingen bestand tegen grotere mechanische vervormingen en hogere mechanische belastingen.
Een typische NBR heeft een elasticiteitsmodulus van 10-15 MPa en een treksterkte van 20 MPa. De meeste polyurethanen hebben een elasticiteitsmodulus van 45-60 MPa en een treksterkte van 50-60 MPa. Dit betekent dat het materiaal minder hard is dan NBR, wat zorgt voor een betere vormvastheid en een grotere drukbestendigheid.
In windturbines vormen hoge temperaturen doorgaans geen probleem. Afhankelijk van de locatie en hoogte zijn minimumtemperaturen van -40 °C echter niet ongewoon. Standaard NBR heeft een minimale bedrijfstemperatuur van -20 °C en dynamisch-mechanische analyse heeft aangetoond dat veel polyurethanen voor windenergie ongevoelig zijn voor temperaturen tot -40 °C.
Polyurethaan is een logische keuze voor windturbineafdichtingen vanwege de superieure mechanische eigenschappen, betere ozonbestendigheid, lagere slijtage en lagere bedrijfstemperaturen. Hieronder ziet u twee soorten toepassingen waarvoor polyurethaan zeer geschikt is. De afbeelding links toont de gesimuleerde vervorming en contacteigenschappen van een polyurethaan lagerafdichting. De afbeelding rechts toont de System Seals wervelafdichting, een hoofdlagerafdichting die continu smeermiddel terugpompt in het reservoir terwijl het lager draait.
Als u wilt bijdragen aan Windpower, neem dan contact met ons op: https://www.bdseals.com of www.bodiseals.com. NINGBO BODI SEALS CO.,LTD produceert allerlei soorten hoogwaardige rubberen afdichtingen,oringen ,Pakkingen .
Plaatsingstijd: 24-12-2023