Även om nitrilbutadiengummi (NBR) har varit det dominerande tätningsmaterialet för vindturbiner i årtionden, så urholkar framstegen inom formulering, bearbetning och design av polyuretantätningar snabbt NBR:s position i branschen. Det visar sig att de mest användbara egenskaperna inkluderar slitstyrka, vätskekompatibilitet, ozonbeständighet, mekanisk hållfasthet och förmågan att bibehålla alla dessa egenskaper vid låga temperaturer.
Polyuretan har blivit ett idealiskt material för tätning av huvudlager/generatorer, längsgående och tvärgående lager. Det räcker dock ofta inte med att bara byta ut material i en befintlig konstruktion. Tätningar måste utformas med polyuretan i åtanke.
Ett sätt att utvärdera slitstyrkan hos polyuretaner är genom ett standardiserat trumslitagetest, såsom ASTM D5963. Denna metod används vanligtvis för att utvärdera gummi, men den gäller även för polyuretan, särskilt vid jämförelse av slitagehastigheter. Nedan visas slitageindexvärden för olika material som testats av System Seals i Cleveland. Observera att NBR och HNBR har ett ARI på cirka 1,5, medan polyuretaner har ett ARI på 4 till 8. Detta är en förbättring på upp till sex gånger.
Polyuretan bibehåller sina ARI-värden över tid och efter exponering för olika vätskor, särskilt oljebaserade vätskor. Ett sätt att fastställa detta är att åldra ASTM D5963 slitprover i vätskor vid 100 °C i 90 dagar (80 °C för vattenbaserade vätskor) och upprepa testet var 30:e dag. Nedan visas typiska resultat, men bekräftelse rekommenderas för varje vätska.
Figur 3. Retention av ARI i NBR och hydrolysbeständig polyuretan efter åldring i destillerad mineralolja vid 100 °C.
Även om specifikationerna anger kompatibilitet med färdiga vätskor, bör accelererade åldringstest (eller års användning) avgöra den långsiktiga prestandan och stabiliteten hos material som exponeras för specifika vätskor. System Seals testar vätskekompatibilitet i 90 dagar snarare än standardtestet på 168 timmar eftersom System Seals konsekvent detekterar betydande förändringar i viktiga materialegenskaper efter 168 timmars vätskeexponering.
Anpassad polyuretan uppvisar förbättrad vätskebeständighet jämfört med NBR i de vanligaste smörjmedlen inom vindkraftsindustrin. Nedan finns en kompatibilitetstabell för dessa populära smörjmedel.
NBR är känt för att vara känsligt för ozonolys, vilket är när ozonmolekyler bryter de kemiska bindningarna i omättad NBR. Ozonsprickbildning är vanligt när nitrilbutadiengummi (NBR) utsätts för även den minsta deformation. En lösning är att injicera vax i NBR, vilket skapar en anti-ozonbarriär som skyddar NBR. Tyvärr förändrar inte vax den kemiska bindningen i NBR. Om NBR utsätts för miljöförhållanden som avlägsnar vax blir det känsligt för nedbrytning igen. Vissa specialpolyuretaner som används i vindkraftstätningar är naturligt ozonresistenta.
Polyuretanens elasticitetsmodul, hållfasthet och töjning är två till tre gånger högre än de flesta NBR-material. Som ett resultat kan polyuretantätningar motstå större mekaniska deformationer och högre mekaniska belastningar.
Ett typiskt NBR-material har en elasticitetsmodul på 10–15 MPa och en draghållfasthet på 20 MPa. De flesta polyuretaner har en elasticitetsmodul på 45–60 MPa och en draghållfasthet på 50–60 MPa. Detta innebär att materialet är mindre hårt än NBR, vilket innebär bättre formbeständighet och större motståndskraft mot tryckbelastningar.
I vindkraftverk är höga temperaturer vanligtvis inte ett problem. Beroende på plats och höjd över havet är dock minimitemperaturer på -40 °C inte ovanliga. Standard NBR har en lägsta driftstemperatur på -20 °C, och dynamisk mekanisk analys har visat att många vindkraftspolyuretaner inte påverkas av temperaturer ner till -40 °C.
Polyuretan är ett naturligt val för vindkraftstätningar på grund av dess överlägsna mekaniska egenskaper, bättre ozonbeständighet, lägre slitagehastigheter och lägre driftstemperaturer. Nedan följer två familjer av applikationer där polyuretan är väl lämpad. Bilden till vänster visar den simulerade deformations- och kontaktegenskaperna hos en polyuretanlagertätning. Bilden till höger visar System Seals virveltätning, en huvudlagertätning som kontinuerligt pumpar smörjmedel tillbaka in i behållaren när lagret roterar.
Om du vill bidra till vindkraft, vänligen kontakta oss: https://www.bdseals.com eller www.bodiseals.com. NINGBO BODI SEALS CO.,LTD tillverkar alla typer av högkvalitativa gummitätningar.,oringar ,Packningar .
Publiceringstid: 24 december 2023