Přestože nitrilový butadienový kaučuk (NBR) je po celá desetiletí dominantním materiálem pro těsnění větrných turbín, pokroky ve formulaci, zpracování a konstrukci polyuretanových těsnění rychle narušují pozici NBR v tomto odvětví. Ukazuje se, že mezi nejužitečnější vlastnosti patří odolnost proti opotřebení, kompatibilita s kapalinami, odolnost vůči ozonu, mechanická pevnost a schopnost udržet si všechny tyto vlastnosti i při nízkých teplotách.
Polyuretan se stal ideálním materiálem pro utěsnění hlavních ložisek/generátorů, podélných a příčných ložisek. Pouhá výměna materiálů ve stávající konstrukci však často nestačí. Těsnění musí být navržena s ohledem na polyuretan.
Jedním ze způsobů, jak vyhodnotit odolnost polyuretanů proti opotřebení, je standardizovaný test opotřebení v bubnu, jako je ASTM D5963. Tato metoda se obvykle používá k hodnocení pryže, ale platí i pro polyuretan, zejména při porovnávání míry opotřebení. Níže jsou uvedeny hodnoty indexu opotřebení pro různé materiály testované společností System Seals v Clevelandu. Všimněte si, že NBR a HNBR mají ARI přibližně 1,5, zatímco polyuretany mají ARI 4 až 8. To je až šestinásobné zlepšení.
Polyuretan si udržuje své hodnoty ARI v průběhu času a po vystavení různým kapalinám, zejména kapalinám na bázi oleje. Jedním ze způsobů, jak to zjistit, je nechat vzorky opotřebení dle ASTM D5963 zrát v kapalinách při teplotě 100 °C po dobu 90 dnů (80 °C pro kapaliny na bázi vody) a test opakovat každých 30 dnů. Níže jsou uvedeny typické výsledky, ale pro každou kapalinu se doporučuje potvrzení.
Obrázek 3. Zachování ARI v NBR a hydrolýze odolném polyuretanu po stárnutí v destilovaném minerálním oleji při 100 °C.
Ačkoli specifikace uvádějí kompatibilitu s hotovými kapalinami, dlouhodobý výkon a stabilitu materiálů vystavených specifickým kapalinám by měly určovat zrychlené testy stárnutí (nebo roky provozu). System Seals testuje kompatibilitu s kapalinami po dobu 90 dnů namísto standardního 168hodinového testu, protože System Seals konzistentně detekuje významné změny klíčových vlastností materiálu po 168 hodinách vystavení kapalině.
Polyuretan na míru vykazuje ve srovnání s NBR v nejběžnějších mazivech v odvětví větrné energie zlepšenou odolnost vůči kapalinám. Níže je uvedena tabulka kompatibility těchto oblíbených maziv.
Je známo, že NBR je náchylný k ozonolýze, což je stav, kdy molekuly ozonu narušují chemické vazby v nenasyceném NBR. Praskání ozonu je běžné, když je nitrilbutadienový kaučuk (NBR) vystaven i sebemenší deformaci. Jedním z řešení je vstříknout do NBR vosk, čímž se vytvoří ozonová bariéra, která NBR chrání. Vosk bohužel nemění chemickou vazbu NBR. Pokud je NBR vystaven podmínkám prostředí, které odstraňují vosk, stává se opět náchylným k degradaci. Některé speciální polyuretany používané v těsněních pro větrnou energii jsou přirozeně odolné vůči ozonu.
Modul pružnosti, pevnost a prodloužení polyuretanu jsou dva až třikrát vyšší než u většiny NBR. Díky tomu jsou polyuretanová těsnění schopna odolat větším mechanickým deformacím a vyššímu mechanickému zatížení.
Typický NBR má modul pružnosti 10–15 MPa a pevnost v tahu 20 MPa. Většina polyuretanů má modul pružnosti 45–60 MPa a pevnost v tahu 50–60 MPa. To znamená, že materiál je méně tvrdý než NBR, což znamená lepší tvarovou stálost a větší odolnost vůči tlakovému zatížení.
U větrných turbín obvykle vysoké teploty nepředstavují problém. V závislosti na umístění a nadmořské výšce však nejsou minimální teploty -40 °C neobvyklé. Standardní NBR má minimální provozní teplotu -20 °C a dynamická mechanická analýza ukázala, že mnoho polyuretanů pro větrnou energii není ovlivněno teplotami až do -40 °C.
Polyuretan je přirozenou volbou pro těsnění větrných elektráren díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem, lepší odolnosti vůči ozonu, nižší míře opotřebení a nižším provozním teplotám. Níže jsou uvedeny dvě skupiny aplikací, pro které je polyuretan vhodný. Obrázek vlevo ukazuje simulované deformační a kontaktní charakteristiky polyuretanového těsnění ložiska. Obrázek vpravo ukazuje vířivé těsnění System Seals, hlavní těsnění ložiska, které při otáčení ložiska nepřetržitě pumpuje mazivo zpět do zásobníku.
Pokud byste chtěli přispět do Windpower, kontaktujte nás prosím: https://www.bdseals.com nebo www.bodiseals.com. Společnost NINGBO BODI SEALS CO.,LTD vyrábí všechny druhy vysoce kvalitních pryžových těsnění.O-kroužky ,Těsnění .
Čas zveřejnění: 24. prosince 2023