Vaikka nitriilibutadieenikumi (NBR) on ollut vallitseva tuuliturbiinien tiivistemateriaali vuosikymmenten ajan, polyuretaanitiivisteiden koostumuksen, prosessoinnin ja suunnittelun kehitys heikentää nopeasti NBR:n asemaa teollisuudessa. Käy ilmi, että hyödyllisimpiä ominaisuuksia ovat kulutuskestävyys, nesteiden yhteensopivuus, otsoninkestävyys, mekaaninen lujuus ja kyky säilyttää kaikki nämä ominaisuudet matalissa lämpötiloissa.
Polyuretaanista on tullut ihanteellinen materiaali päälaakereiden/generaattoreiden sekä pitkittäis- ja poikittaisten laakereiden tiivistämiseen. Pelkkä materiaalien korvaaminen olemassa olevassa rakenteessa ei kuitenkaan usein riitä. Tiivisteet on suunniteltava polyuretaani mielessä pitäen.
Yksi tapa arvioida polyuretaanien kulutuskestävyyttä on standardoitu rumpukuormitustesti, kuten ASTM D5963. Tätä menetelmää käytetään tyypillisesti kumin arviointiin, mutta se soveltuu myös polyuretaaniin, erityisesti kulumisnopeuksia verrattaessa. Alla on esitetty kulumisindeksien arvot eri materiaaleille, joita System Seals on testannut Clevelandissa. Huomaa, että NBR:n ja HNBR:n ARI on noin 1,5, kun taas polyuretaanien ARI on 4–8. Tämä on jopa kuusinkertainen parannus.
Polyuretaani säilyttää ARI-arvonsa ajan kuluessa ja altistuttuaan erilaisille nesteille, erityisesti öljypohjaisille nesteille. Yksi tapa määrittää tämä on vanhentaa ASTM D5963 -kulumisnäytteitä nesteissä 100 °C:ssa 90 päivän ajan (80 °C vesipohjaisille nesteille) ja toistaa testi 30 päivän välein. Alla on tyypillisiä tuloksia, mutta vahvistus on suositeltavaa jokaiselle nesteelle erikseen.
Kuva 3. ARI:n pysyvyys NBR:ssä ja hydrolyysinkestävässä polyuretaanissa tislatussa mineraaliöljyssä 100 °C:ssa vanhentamisen jälkeen.
Vaikka tekniset tiedot osoittavat yhteensopivuuden valmiiden nesteiden kanssa, nopeutetun vanhentamistestauksen (tai käyttövuosien) tulisi määrittää tietyille nesteille altistuneiden materiaalien pitkän aikavälin suorituskyky ja stabiilius. System Seals testaa nesteiden yhteensopivuutta 90 päivän ajan standardin 168 tunnin testin sijaan, koska System Seals havaitsee jatkuvasti merkittäviä muutoksia tärkeimmissä materiaalien ominaisuuksissa 168 tunnin nestealtistuksen jälkeen.
Räätälöity polyuretaani on kestävämpi kuin NBR yleisimmissä tuulivoimateollisuuden voiteluaineissa. Alla on yhteensopivuustaulukko näille suosituille voiteluaineille.
NBR:n tiedetään olevan altis otsonolyysille, eli kun otsonimolekyylit rikkovat kemialliset sidokset tyydyttymättömässä NBR:ssä. Otsonin halkeilu on yleistä, kun nitriilibutadieenikumi (NBR) altistetaan pienimmällekin muodonmuutokselle. Yksi ratkaisu on ruiskuttaa vahaa NBR:ään, jolloin luodaan otsonia estävä kerros, joka suojaa NBR:ää. Valitettavasti vaha ei muuta NBR:n kemiallista sidosta. Jos NBR altistetaan ympäristöolosuhteille, jotka poistavat vahaa, siitä tulee uudelleen altis hajoamiselle. Jotkut tuulivoimaloiden tiivisteissä käytetyt erikoispolyuretaanit ovat luonnostaan otsoninkestäviä.
Polyuretaanin kimmokerroin, lujuus ja venymä ovat kaksi tai kolme kertaa suuremmat kuin useimmilla NBR-muoveilla. Tämän seurauksena polyuretaanitiivisteet kestävät suurempia mekaanisia muodonmuutoksia ja suurempia mekaanisia kuormituksia.
Tyypillisen NBR:n kimmomoduuli on 10–15 MPa ja vetolujuus 20 MPa. Useimpien polyuretaanien kimmomoduuli on 45–60 MPa ja vetolujuus 50–60 MPa. Tämä tarkoittaa, että materiaali on vähemmän kovaa kuin NBR, mikä tarkoittaa parempaa muodonpitävyyttä ja suurempaa painekuormituksen kestävyyttä.
Tuuliturbiineissa korkeat lämpötilat eivät yleensä ole ongelma. Sijainnista ja korkeudesta riippuen -40 °C:n minimilämpötilat eivät kuitenkaan ole harvinaisia. Tavallisen NBR:n minimikäyttölämpötila on -20 °C, ja dynaaminen mekaaninen analyysi on osoittanut, että monet tuulienergiapolyuretaanit eivät kestä -40 °C:n lämpötiloja.
Polyuretaani on luonnollinen valinta tuulivoimaloiden tiivisteisiin sen erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien, paremman otsoninkestävyyden, alhaisemman kulumisnopeuden ja alhaisempien käyttölämpötilojen ansiosta. Alla on kaksi sovellusryhmää, joihin polyuretaani sopii hyvin. Vasemmalla oleva kuva näyttää polyuretaanista valmistetun laakeritiivisteen simuloidut muodonmuutos- ja kosketusominaisuudet. Oikealla oleva kuva näyttää System Seals -pyörretiivisteen, päälaakeritiivisteen, joka pumppaa jatkuvasti voiteluainetta takaisin säiliöön laakerin pyöriessä.
Jos haluat osallistua Windpowerin toimintaan, ota meihin yhteyttä: https://www.bdseals.com tai www.bodiseals.com. NINGBO BODI SEALS CO., LTD valmistaa kaikenlaisia erilaisia korkealaatuisia kumitiivisteitä.o-renkaat ,Tiivisteet .
Julkaisun aika: 24.12.2023