Polyurethan-Dichtungen für Windenergie erhöhen die Zuverlässigkeit
Einführung
Als ein weltweit bekannter Lagerhersteller begann, die nächste Generation von Lagern für große Windturbinen zu liefern, benötigte das Unternehmen ein neues Dichtungskonzept, das das branchenübliche Standardprodukt deutlich übertreffen würde.
Geformte Nitrildichtungen aus Gummi, die mit Gewebe imprägniert sind, werden weltweit häufig in Windturbinen eingesetzt. Die Technologie ist seit Jahren nahezu unverändert und neigt oft dazu, schneller zu verschleißen, bietet eine geringe Zuverlässigkeit und erfordert häufigen Austausch. Ihre Leistung begrenzt die Garantie des Herstellers, und der Austausch einer Dichtung mit 2 Metern Durchmesser an einer abgelegenen Turbine – von denen viele offshore stehen – kann eine erhebliche und kostspielige Belastung darstellen.
Daraufhin forderte der Hersteller System Seals auf, die Anwendung zu prüfen und eine Lösung mit längerer Lebensdauer zu entwickeln. Von Grund auf analysierte System Seals eine Vielzahl von Anwendungsvariablen, darunter Turbinendrehzahl, Reibung, Drehmoment, Temperaturen, Drücke und Medien. Zudem untersuchten sie die einzigartigen Durchbiegungen des Lagers unter Windlast. Diese Durchbiegungen veranlassten das Engineering-Team, eine hochflexible und nachgiebige Dichtlippe zu konstruieren, die unregelmäßige Bewegungen ausglich.
Herausforderung
Entwicklung einer abriebfesteren Dichtung für Hauptlager, die Lebensdauer und Zuverlässigkeit erhöht.
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Lösung
Eine maßgeschneiderte, hoch abriebfeste Polyurethan-Dichtung, die präzisionsbearbeitet und nicht geformt wird.
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Ergebnis
Die Abriebfestigkeit wurde um mehr als 400% verbessert – bei deutlich erhöhter Zuverlässigkeit. System Seals entwickelte anschließend einen Prototyp und führte umfangreiche Tests in der hauseigenen Forschungs- und Entwicklungsabteilung in Cleveland durch. Mithilfe der Finite-Elemente-Analyse (FEA) zur Untersuchung der Spannungsniveaus der neuen Lippe nahmen sie Optimierungen vor, um sicherzustellen, dass sie auch unter härtesten Bedingungen standhält. Schließlich entwickelte System Seals eine CNC-bearbeitete Polyurethan-Dichtung, die teure Werkzeuge sowie Formkosten eliminierte. Unabhängige Tests zeigten, dass die Abriebfestigkeit des Polyurethans um 400% höher war, als die der ursprünglichen Nitrildichtung. Und da das Produkt bearbeitet wurde, konnten bei Änderungen am Lagerdesign oder an den Anwendungsparametern problemlos kleine Anpassungen an weiteren Dichtungen vorgenommen werden.
