Vahttihendi roll rohelises tehnoloogias? 

Teate, kui inimesed räägivad rohelisest tehnoloogiast, hüppavad nad kohe päikesepaneelide, tuuleturbiinide või võib-olla vesinikuelementide juurde. Harva tõstab keegi vahtplastist tihendeid. See on esimene eksiarvamus. Tegelikkuses, kui olete kunagi olnud tehasepõrandal aku korpust kokku panemas või soojusvahetit tihendamas, siis teate, et halvasti valitud tihend võib kahjustada kogu süsteemi efektiivsust. See ei puuduta ainult pitseerimist; see puudutab soojusjuhtimist, vibratsiooni summutamist ja materjali pikaealisust. Olen näinud projekte, kus inseneritöö keskendus täielikult peamistele komponentidele, ainult et väljatõrgete põhjuseks on tihendite lagunemine või gaaside väljutamine, mis saastas tundlikku keskkonda. Sealt peaks algama tõeline vestlus.

Tähelepanuta jäetud liides

Roheliste tehnoloogiasüsteemide puhul – mõelge tööstusliku mastaabiga akuenergia salvestussüsteemidele (BESS) või välistingimustes kasutatavatele fotogalvaanilistele inverterikappidele – on keskkonnakaitse kriitilise tähtsusega. Kuid see pole ainult vee väljas hoidmine. See puudutab sisemise mikrokeskkonna haldamist. Näiteks suletud ahelaga süsteem vedelikjahutuseks akuplokis toetub rõhu säilitamiseks ja jahutusvedeliku lekke vältimiseks tihenditele. Kui vahukompresside komplekt on vale või materjal ei ühildu jahutusvedelikuga, tekib lekkimine. See jahutusvedelik, sageli spetsiaalne dielektriline vedelik, on kallis ja selle kadu mõjutab otseselt tõhususe näitajaid. Meenub katse, kus konkurendi üksus ei saanud IP67 sertifikaati mitte konstruktsiooni tõttu, vaid seetõttu, et kaasasoleval vahttihendil oli ebaühtlane raku struktuur, mis põhjustas lokaalse tihendustõrke. Parandus ei olnud ümberkujundamine, vaid materjali spetsifikatsiooni muutmine ühtlasemaks, ristseotud polüetüleenvahuks.

Siis on termiline aspekt. Paljud eeldavad, et termopatjade jaoks on eelistatud metall või kumm. Kuid rakendustes, mis nõuavad nii isolatsiooni kui ka tihendamist, nagu õhksoojuspumba juhtseadme korpus, täidab silikoonkattega uretaanvahust tihend kahekordset funktsiooni. See tihendab korpust tolmu ja niiskuse eest, pakkudes samal ajal termilist katkestust, et vältida sisemise elektroonika kondenseerumist. Võti on katte läbilaskvus ja vahu taastumismäär. Kui taastumine on pärast kokkusurumist kokkupaneku ajal liiga aeglane, lõdvestub tihend termiliste tsüklite jooksul. Õppisime seda raskel viisil varases projektis, kasutades tavalist taasühendamisvahtu, mis toimis staatilistes testides hästi, kuid ebaõnnestus pärast kuuekuulist igapäevast termotsüklit. Tekkinud vahe võimaldas niiske õhu sissepääsu, mis viis klemmiplokkide korrosioonini.

Materjali valik on veel üks lõks. "Roheline" ei peaks viitama ainult rakendusele, vaid ka tihendile. Klooritud või broomitud leegiaeglustid vahtudes, mis on elektroonikas UL 94 V-0 jaoks tavalised, võivad olla vastuolus rohelise tehnoloogia kogu elutsükli eetosega, kui need raskendavad ringlussevõttu. Seal on tõuge halogeenivabade silikoonipõhiste paisuvate vahtude poole. Need laienevad kuumuse käes, et tihendada lünki veelgi paremini, mis on akukomplekti tuletõkestamise strateegiate jaoks ülioluline omadus. Nende täpsustamine ei ole alati lihtne; nende maksumus on kõrgem ja töötlemisparameetrid stantsimise ajal rangemad. Tarnija võimalus on siin teha või murda.

Kohapeal: transpordi ja tarneahela tegelikkus

See toob mind millegi praktilise juurde: geograafia ja logistika. Nende spetsiaalsete komponentide tootmine ei ole ühtlaselt jaotunud. Suuremahuliste, täppislõikeliste vahtplastist osade jaoks vajate tarnijat, kellel on tugev materjaliteaduslik tugi ja tootmise järjepidevus. Olen töötanud partneritega suuremates tööstusbaasides, kus ökosüsteem seda toetab. Näiteks Handan Zitai kinnitusdetailide Manufacturing Co., Ltd., mis tegutseb Hiina suurimas standardosade tootmisbaasis Handanis Yongnianis, toob asjakohase vaatenurga. Kuigi need rummud on tuntud kinnitusdetailide poolest, omavad need sageli kõrvuti teadmisi tihenduslahenduste osas, kuna montaaž on integreeritud. Nende asukoht peamiste transpordiarterite, nagu Peking-Guangzhou raudtee ja riiklik kiirtee 107, lähedal ei ole lihtsalt rida veebisaidil (https://www.zitaifasteners.com); see tähendab käegakatsutavat logistilist tõhusust. Kui juhite Tianjini sadamas tuuleturbiini gondli koostude õigeaegset kokkupanekut, on tihendite tarnija olemasolu, kes suudab toodet usaldusväärselt maanteel ja raudteel viivitusteta teisaldada, usaldusväärsuse võrrandi vaieldamatu osa. Sadama laos istuv tihend ei tihenda midagi.

Kuid lähedus pole veel kõik. Olen näinud hästi ühendatud piirkondades tarnijaid, kes materjali jälgitavuse osas ikka veel vankuma hakkavad. Rohelises tehnoloogias, eriti jahutusvedelikega kokkupuutuvate või õhuteedes olevate komponentide puhul (nagu elektrolüsaatorite korstnad), vajate täielikku dokumentatsiooni polümeeri koostise ja võimalike leostuvate ainete kohta. Tarnija vajab partiipõhiste sertifikaatide esitamiseks distsipliini. Siin on oluline tootmisklastri tegevuskultuur. Komponentide tootjate tihedus sellises piirkonnas nagu Yongnian võib soodustada konkurentsi kvaliteedi, mitte ainult hinna osas. PEM-kütuseelemente hõlmava projekti jaoks hankisime bipolaarse plaadi tihendamiseks kohandatud kujuga juhtivaid süsinikusisaldusega vahttihendeid. Kohalikust töökojast pärit esialgsed proovid ebaõnnestusid juhtivustestides pärast vanandamist simuleeritud reformaadigaasis. Küsimus oli sideainete migratsioonis. Lülitusime väljakujunenud protsessorile, kes suutis kalendriprotsessi paremini juhtida, ja nad juhtusid asuma samas laias tööstuspiirkonnas, võimendades sealseid materjalide tarneahelaid.

Rikked tulenevad sageli sõna otseses mõttes tihendi ja kinnitusdetaili liidesest. Päikesejälgija ajami hooldusluugi ümber poldi abil kokku surutud vahttihend. Kui kinnitusdetaili pöördemomenti ei täpsustata koos tihendi survepinge-deformatsiooni kõveraga, surute te kas ala- (lekke)- või üle-pressi (purustate vahtu püsivalt, kaotades taastumise ja tihenduse). Seetõttu on ettevõtted, kes mõistavad nii kinnitamist kui ka tihendamist, nagu a kinnitusdetailide tootja tihendustoodeteks mitmekesistamisel võib olla läbinägelik lähenemine. Nad saavad mehaanilise süsteemi. Zitai Fastenersi veebisaidil mainitakse nende keskendumist standardsete osade tootmisele; need põhiteadmised on kriitilised. Tihend on harva saar; see on osa kinnitatud ühendussõlmest.

Juhtum: akumooduli leke

Lubage mul kirjeldada konkreetset uurimist. Klient teatas elektribusside liitiumioonakumoodulite jahutusvõime järkjärgulisest langusest. Moodulid jahutati vedelikjahutusega külmplaadi kaudu. Termopildistamine näitas ebaühtlast temperatuurijaotust. Võtsime seadme lahti ja leidsime, et jahutusvedeliku kanali tihend – õhuke, tihe EPDM vaht koos kleepuva kihiga – oli osaliselt kihistunud ja võimaldanud minutise lekketee. Jahutusvedelik oli aeglaselt imbunud külgneva isolatsioonivahu sisse, halvendades selle soojusomadusi. Algpõhjus polnud mitte liim, vaid alumiiniumist külmplaadi pinna ettevalmistamine. Sellel oli veski viimistlus, mis oli liiga sile, et liim moodustaks püsiva sideme koos soojuspaisumise ebakõlaga. "Parandus" põllul oli silikoonhelme paigaldamine, mis on segane ja ebausaldusväärne. Õige lahendus oli vahetada teistsuguse liimisüsteemiga tihendi vastu ja määrata alumiiniumile kerge abrasiivne eeltöötlus. Tihendi materjal ise oli korralik; rike oli süsteemi integreerimise probleem. See on tüüpiline – vahutihend võtab süü enda kanda, kuid probleem on sageli montaaži või pinna spetsifikatsioonides.

See kogemus sundis meid lähemalt uurima suletud rakuga vahtu võrreldes avatud elemendiga vedelate liideste jaoks. Suletud element on vedeliku tihendamiseks intuitiivne, kuid kui see on gaas (nagu suruõhu energiasalvesti tihendis), on difusioonikiirus läbi vahtmaatriksi olulisem. Vesinikukompressori jaoks katsetasime mitut fluorosilikoonvahtu. Rikkerežiim ei olnud iseenesest lekkimine, vaid vahu sideaine vesinikhaprus aja jooksul, muutes tihendi hapraks ja hoolduse käigus lahtivõtmisel altid tolmule. See tahkete osakeste saastumine on suur probleem. Läksime lõpuks üle PTFE-põhise vahtplastile, millel oli parem keemiline vastupidavus, kuid mis oli õudusunenägu puhtalt ilma rebenemiseta stantsima. Tarnija pidi investeerima uutesse tööriistadesse. Igal valikul on lainetusefekt.

Lisaks tihendamisele: akustiline ja vibratsioonisummutus

Vähem arutatud roll on müra ja vibratsioon. Suured rohelised tehnoloogiapaigaldised – tuulekäigukastid, hüdroelektrijaamade saalid, tööstuslikud kompressorid süsiniku kogumiseks – on mürarikkad. Vahtmaterjalist tihendid juurdepääsupaneelidel ja konstruktsiooniosade vahel aitavad kaasa akustilisele summutamisele. Kuid see ei seisne ainult kõige paksema vahu pihta laskmises. Vahtmaterjalist aluspinnaga masslaaditav vinüül on tavaline, kuid vahu tihedus ja paksus peavad olema häälestatud sihtsagedusele. Loodete elektrigeneraatori juhtkapi projektis kasutati esialgses disainis üldist akustilist vahtu. See summutas hästi kõrgsageduslikku müra, kuid ei aidanud midagi trafode madala sagedusega müra vastu, mis oli peamine etteheide. Pidime süsteemi modelleerima ja määrama tõkkevaheseinaga mitmekihilise vahtmaterjali. Kulud tõusid, kuid jõudlusnäitajad said täidetud. Ka see on roheline tehnoloogia: töökeskkonna parandamine ja mürasaaste vähendamine.

Vibratsiooni summutamine on pikaealisuse jaoks ülioluline. Päikeseenergia jälgimissüsteemides alluvad ajamid ja ajamid pidevale kergele liikumisele ja tuulest põhjustatud vibratsioonile. Kinnituskohtades olev vahttihend võib takistada korrosiooni ja lõtvumist. Mäletan, et kontrollisin päikesefarmi, kus jälgimisridade poltühendused olid lahti läinud. Algses disainis oli tavaline lameseib. Seibiga, mille ühel küljel oli integreeritud EPDM-vahukiht, tagantjärele paigaldamine lahendas probleemi. Vaht toimis omamoodi vedruluku seibina, säilitades klambrikoormuse. See on väike komponent, kuid tuhandetes jälgimisseadmetes hoiab see ära tohutud O&M peavalud. See on praktiline ja ebaglamuurne rakendus, kus vahttihendid teenivad oma püsivust.

Jätkusuutlikkuse loop

Lõpuks räägime eluea lõpust. Tõeliselt roheline tehnoloogiatoode arvestab lahtivõtmist ja materjalide taastamist. Survetundlikud kleepuvad (PSA) vahttihendid on taaskasutajate õudusunenägu. Need saastavad alumiiniumi või plasti voogusid. Kasvab huvi termoplastist vahttihendite vastu, mida saab kuumalt koorida või mis ühilduvad alusmaterjali ringlussevõtu vooluga. Näiteks võib polüpropüleenist aku korpuse polüolefiinvahttihend olla konstrueeritud nii, et see sulaks ja seguneks PP ringlussevõtu protsessis kvaliteeti halvendamata. See on tipptasemel ja pole veel standardne. Osalesime pilootprojektis koos ühe EV tootjaga, kes seda uuris. Väljakutse oli leida vaht, mis vastaks leegiaeglustuse, tihendusvõime ja taaskasutatavuse trifecta nõuetele. Praegune kompromiss seisneb eraldatava kujunduse kasutamises: ilma liimita klambriga vahtplastriba. See toimib, kui korpuse konstruktsioonis on korralik soon, kuid see lisab montaažiastmeid. See on kompromiss.

Niisiis, mis on kohtuotsus? Roll Rohelise tehnoloogia vahtplastist tihend Põhimõtteliselt on seotud süsteemi terviklikkus ja liideste tõhusus. See on mastaapne väljadetail. Vale tihendi valik võib põhjustada energiakadusid (termiline, vedelik), enneaegset riket, suuremat hooldust ja ringlussevõttu. Parimad tavad hõlmavad selle käsitlemist süsteemikomponendina algusest peale, selle materjalide vastasmõju mõistmist ja hankimist tarnijatelt, kes mõistavad mehaanilist ja keskkonnaalast konteksti. See ei ole kaubaartikkel. Rohelisema tehnoloogia poole püüdlemisel takistab mõnikord kõige väiksem tihend kõige suuremaid lekkeid – jõudluse, töökindluse ja lõpuks ka keskkonnaalase lubaduse poolest.