Hoewel nitrilbutadieenrubber (NBR) al tientallen jaren het dominante afdichtingsmateriaal voor windturbines is, erodeert de vooruitgang in de formulering, verwerking en het ontwerp van afdichtingen op polyurethaan de positie van NBR in de industrie snel.Het blijkt dat de meest bruikbare eigenschappen slijtvastheid, vloeistofcompatibiliteit, ozonbestendigheid, mechanische sterkte en het vermogen om al deze eigenschappen bij lage temperaturen te behouden 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 worden ontworpen met polyurethaan in gedachten.
Eén manier om de slijtvastheid van polyurethaan te evalueren 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, vooral bij het vergelijken van slijtagepercentages.Hieronder vindt u slijtage-indexwaarden voor verschillende materialen die zijn getest door System Seals in Cleveland.Merk op dat NBR en HNBR een ARI van ongeveer 1,5 hebben, terwijl polyurethaan een ARI van 4 tot 8 heeft. Dit is een verbetering van maximaal zes keer.
Polyurethaan behoudt zijn ARI-waarden na verloop van tijd en na blootstelling aan verschillende vloeistoffen, vooral vloeistoffen op oliebasis.Eén manier om dit te bepalen is door de ASTM D5963-draagmonsters 90 dagen in vloeistoffen bij 100 °C te laten rijpen (80 °C voor vloeistoffen op waterbasis) en de test elke 30 dagen te herhalen.Hieronder staan typische resultaten, maar voor elke vloeistof wordt bevestiging aanbevolen.
Figuur 3. Retentie van ARI in NBR en hydrolysebestendig polyurethaan na veroudering in gedistilleerde minerale olie bij 100°C.
Hoewel specificaties compatibiliteit met afgewerkte vloeistoffen aangeven, moeten versnelde verouderingstesten (of dienstjaren) de prestaties en stabiliteit op lange termijn bepalen van materialen die worden blootgesteld aan specifieke vloeistoffen.System Seals test gedurende 90 dagen op vloeistofcompatibiliteit in plaats van de standaardtest van 168 uur, omdat System Seals consistent significante veranderingen in de belangrijkste materiaaleigenschappen detecteert na 168 uur blootstelling aan vloeistoffen.
Op maat gemaakt polyurethaan vertoont een verbeterde vloeistofbestendigheid vergeleken met NBR in de meest voorkomende smeermiddelen in de windenergie-industrie.Hieronder vindt u een compatibiliteitstabel voor deze populaire smeermiddelen.
Het is bekend dat NBR gevoelig is voor ozonolyse, wat betekent dat ozonmoleculen de chemische bindingen in onverzadigde NBR verbreken.Ozonscheuren komen vaak voor wanneer nitrilbutadieenrubber (NBR) wordt blootgesteld aan zelfs de kleinste vervorming.Eén oplossing is om was in de NBR te injecteren, waardoor een anti-ozonbarrière ontstaat die de NBR beschermt.Helaas verandert was de chemische binding van NBR niet.Als NBR wordt blootgesteld aan omgevingsomstandigheden die was verwijderen, wordt het weer vatbaar voor afbraak.Sommige speciale polyurethaansoorten die in afdichtingen voor windenergie worden gebruikt, zijn van nature ozonbestendig.
De elastische modulus, sterkte en rek van polyurethaan zijn twee tot drie keer hoger dan die van de meeste NBR.Hierdoor zijn polyurethaanafdichtingen bestand tegen grotere mechanische vervormingen en zijn ze bestand tegen hogere mechanische belastingen.
Een typische NBR heeft een elastische modulus van 10-15 MPa en een treksterkte van 20 MPa.De meeste polyurethaansoorten 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 een beter vormbehoud en een grotere weerstand tegen drukbelastingen betekent.
Bij windturbines zijn 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 dynamische mechanische analyse heeft aangetoond dat veel windenergie-polyurethaansoorten niet worden beïnvloed door temperaturen tot -40°C.
Polyurethaan is een logische keuze voor windkrachtafdichtingen vanwege de superieure mechanische eigenschappen, betere ozonbestendigheid, lagere slijtage en lagere bedrijfstemperaturen.Hieronder staan twee families van toepassingen waarvoor polyurethaan zeer geschikt is.De afbeelding links toont de gesimuleerde vervormings- en contacteigenschappen van een polyurethaanlagerafdichting.De afbeelding rechts toont de System Seals-wervelafdichting, een hoofdlagerafdichting die continu smeermiddel terug in het reservoir pompt terwijl het lager draait.
Wilt u bijdragen aan Windpower, neem dan contact met ons op: https://www.bdseals.com of www.bodiseals.com.NINGBO BODI SEALS CO.,LTD produceert allerlei verschillende rubberen afdichtingen van hoge kwaliteit, oringen ,Pakkingen .
Posttijd: 24 december 2023