Putu blīves loma zaļajā tehnoloģijā? 

Jūs zināt, kad cilvēki runā par zaļajām tehnoloģijām, viņi nekavējoties pāriet uz saules paneļiem, vēja turbīnām vai varbūt ūdeņraža elementiem. Reti kurš izceļ putuplasta blīves. Tas ir pirmais nepareizs priekšstats. Patiesībā, ja kādreiz esat bijis rūpnīcas grīdā, montējot akumulatora korpusu vai noblīvējot siltummaini, jūs zināt, ka slikti izvēlēta blīve var mazināt visas sistēmas efektivitāti. Tas attiecas ne tikai uz aizzīmogošanu; runa ir par siltuma pārvaldību, vibrāciju slāpēšanu un materiāla ilgmūžību. Esmu redzējis projektus, kuros inženiertehniskā uzmanība tika pilnībā vērsta uz primārajiem komponentiem, bet lauka kļūmes ir saistītas ar blīves degradāciju vai gāzu izdalīšanos, kas piesārņoja jutīgu vidi. Tur jāsākas īstajai sarunai.

Aizmirstais interfeiss

Zaļās tehnoloģijas sistēmās — padomājiet par rūpnieciska mēroga akumulatoru enerģijas uzglabāšanas sistēmām (BESS) vai āra fotoelementu invertoru skapjiem — vides blīvējums ir ļoti svarīgs. Bet tas nav tikai ūdens noturēšana. Tas ir par mikrovides pārvaldību iekšpusē. Piemēram, slēgta cikla sistēma šķidruma dzesēšanai akumulatorā ir atkarīga no blīvēm, lai uzturētu spiedienu un novērstu dzesēšanas šķidruma noplūdi. Ja putu kompresu komplekts ir nepareizs vai materiāls nav saderīgs ar dzesēšanas šķidrumu, rodas noplūde. Šis dzesēšanas šķidrums, bieži vien specializēts dielektrisks šķidrums, ir dārgs, un tā zudums tieši ietekmē efektivitātes rādītājus. Es atceros testu, kurā konkurenta iekārtai neizdevās iegūt IP67 sertifikātu nevis dizaina dēļ, bet gan tāpēc, ka piegādātajai putuplasta blīvei bija nekonsekventa šūnu struktūra, kas izraisīja lokālu kompresijas kļūmi. Labojums nebija pārveidots dizains, bet gan materiāla specifikācijas maiņa uz viendabīgākām, šķērssaistītām polietilēna putām.

Tad ir termiskais aspekts. Daudzi uzskata, ka metāls vai gumija ir termiskās spilventiņi. Taču lietojumos, kuros nepieciešama gan izolācija, gan blīvējums, piemēram, gaisa siltumsūkņa vadības bloka korpuss, ar silikonu pārklāta uretāna putu blīve veic dubultu funkciju. Tas noslēdz korpusu pret putekļiem un mitrumu, vienlaikus nodrošinot termisku pārtraukumu, lai novērstu kondensāciju uz iekšējās elektronikas. Galvenais ir pārklājuma caurlaidība un putu atjaunošanās ātrums. Ja pēc saspiešanas montāžas laikā atjaunošanās ir pārāk lēna, blīvējums atslābinās termisko ciklu laikā. Mēs to uzzinājām cietā veidā agrīnā projektā, izmantojot standarta rebond putas, kas darbojās labi statiskajos testos, bet neizdevās pēc sešu mēnešu ikdienas termiskās cikla. Izveidotā sprauga pieļāva mitra gaisa iekļūšanu, izraisot koroziju spaiļu blokos.

Materiālu izvēle ir vēl viena kļūme. “Zaļajam” ir jāattiecas ne tikai uz lietojumprogrammu, bet arī uz pašu blīvi. Hlorēti vai bromi liesmas slāpētāji putās, kas parasti atbilst UL 94 V-0 prasībām elektronikā, var būt pretrunā ar zaļo tehnoloģiju visa dzīves cikla ētiku, ja tie sarežģī pārstrādi. Ir virzība uz halogēnu nesaturošām, uz silikona bāzes veidotām uzpūšošām putām. Karstuma ietekmē tie izplešas, lai vēl labāk noblīvētu spraugas, kas ir būtiska akumulatoru bloka ugunsgrēka ierobežošanas stratēģijām. To norādīšana ne vienmēr ir vienkārša; to izmaksas ir augstākas un apstrādes parametri presēšanas laikā ir stingrāki. Piegādātāja iespējas šeit ir “maket-or-break”.

Uz vietas: transporta un piegādes ķēdes realitāte

Tas mani noved pie kaut kā praktiska: ģeogrāfijas un loģistikas. Šo specializēto komponentu ražošana nav vienmērīgi sadalīta. Liela apjoma, precīzi grieztām putuplasta detaļām ir nepieciešams piegādātājs ar stabilu materiālu zinātnes pamatni un ražošanas konsekvenci. Esmu strādājis ar partneriem lielākajās rūpniecības bāzēs, kur ekosistēma to atbalsta. Piemēram, Handan Zitai Fstercer Manufacturing Co., Ltd., kas darbojas no lielākās standarta detaļu ražošanas bāzes Ķīnā Yongnian, Handan, sniedz atbilstošu perspektīvu. Lai gan šādas rumbas ir pazīstamas ar stiprinājumiem, tām bieži vien ir blakus zināšanas blīvēšanas risinājumos, pateicoties montāžas integrētajam raksturam. To atrašanās vieta netālu no galvenajām transporta artērijām, piemēram, Pekinas-Guandžou dzelzceļa un Valsts automaģistrāles 107, nav tikai līnija vietnē (https://www.zitaifasteners.com); tas nozīmē taustāmu loģistikas efektivitāti. Kad veicat vēja turbīnu nacelu montāžu tieši laikā Tjandzjiņas ostā, starplikas piegādātājs, kas var droši pārvietot produktu pa autoceļiem un dzelzceļu bez kavēšanās, ir neapspriežama uzticamības vienādojuma daļa. Blīve, kas atrodas ostas noliktavā, neko neplombē.

Bet tuvums vēl nav viss. Esmu redzējis piegādātājus labi savienotos apgabalos, kuriem joprojām ir problēmas ar materiālu izsekojamību. Zaļās tehnoloģijas jomā, īpaši komponentiem, kas nonāk saskarē ar dzesēšanas šķidrumiem vai gaisa ceļos (piemēram, elektrolizatora skursteņos), jums ir nepieciešama pilnīga dokumentācija par polimēru sastāvu un iespējamiem izskalojamiem materiāliem. Piegādātājam ir nepieciešama disciplīna, lai nodrošinātu sērijai raksturīgus sertifikātus. Šeit svarīga ir ražošanas klastera darbības kultūra. Komponentu ražotāju blīvums tādā apgabalā kā Yongnian var veicināt konkurenci ne tikai cenas, bet arī kvalitātes jomā. Projektam, kurā bija iesaistīti PEM kurināmā elementi, bipolāru plākšņu blīvēšanai mēs iegādājāmies pielāgotas formas, vadošas ar oglekli pildītas putu blīves. Sākotnējie paraugi no vietējā darbnīcas neizturēja vadītspējas testus pēc novecošanas simulētā pārformāta gāzē. Problēma bija saistvielu migrācija. Mēs pārgājām uz pieredzējušāku procesoru, kas varētu labāk kontrolēt kalendāra procesu, un tie atradās tajā pašā plašajā industriālajā reģionā, izmantojot tur esošās materiālu piegādes ķēdes.

Bojājumi bieži rodas no saskarnes starp blīvi un stiprinājumu burtiski. Putu blīve, kas saspiesta ar skrūvi ap apkopes lūku saules izsekotāja piedziņā. Ja stiprinājuma griezes moments nav norādīts saistībā ar blīves saspiešanas sprieguma-deformācijas līkni, jūs vai nu nepietiekami saspiežat (noplūde) vai pārmērīgi saspiežat (neatgriezeniski sasmalciniet putas, zaudējot atjaunošanos un blīvējumu). Tāpēc uzņēmumi, kas saprot gan stiprināšanu, gan blīvēšanu, piemēram, a stiprinājumu ražotājs dažādošana blīvēšanas produktos, var būt saprātīga pieeja. Viņi iegūst mehānisko sistēmu. Zitai Fasteners vietnē ir minēts, ka viņi koncentrējas uz standarta detaļu ražošanu; šīs pamatzināšanas ir ļoti svarīgas. Blīve reti ir sala; tā ir daļa no nostiprināta savienojuma mezgla.

Konkrēts gadījums: akumulatora moduļa noplūde

Ļaujiet man aprakstīt konkrētu izmeklēšanu. Klients ziņoja par pakāpenisku dzesēšanas veiktspējas samazināšanos savos litija jonu akumulatoru moduļos elektriskajiem autobusiem. Moduļi tika atdzesēti ar šķidrumu, izmantojot aukstu plāksni. Termiskā attēlveidošana parādīja nevienmērīgu temperatūras sadalījumu. Mēs izjaucām ierīci un konstatējām, ka dzesēšanas šķidruma kanāla blīve - plānas, blīvas EPDM putas ar lipīgu slāni - bija daļēji atslāņojies un pieļāva nelielu noplūdes ceļu. Dzesēšanas šķidrums bija lēnām iesūcies blakus esošajās izolācijas putās, pasliktinot tā termiskās īpašības. Galvenais iemesls sākotnēji nebija līmjava, bet gan alumīnija aukstās plāksnes virsmas sagatavošana. Tam bija dzirnavu apdare, kas bija pārāk gluda, lai līmjava veidotu noturīgu saiti, apvienojumā ar termiskās izplešanās neatbilstību. Laukā “labojums” bija silikona lodītes uzklāšana, kas ir nekārtīga un neuzticama. Pareizais risinājums bija pārslēgties uz blīvi ar citu līmēšanas sistēmu un norādīt alumīnija vieglu abrazīvu pirmapstrādi. Pats blīves materiāls bija labs; kļūme bija sistēmas integrācijas problēma. Tas ir raksturīgi - putu blīve vainu uzņemas, taču problēma bieži vien ir montāžas dizainā vai virsmas specifikācijās.

Šī pieredze mudināja mūs rūpīgāk aplūkot slēgto šūnu putas salīdzinājumā ar atvērto šūnu putām šķidrām saskarnēm. Slēgtā šūna ir intuitīva šķidruma blīvēšanai, taču, ja tā ir gāze (piemēram, saspiesta gaisa enerģijas uzglabāšanas tvertnes blīvē), difūzijas ātrumam caur putu matricu ir lielāka nozīme. Ūdeņraža kompresoram mēs pārbaudījām vairākas fluorsilikona putas. Bojājuma režīms nebija noplūde pati par sevi, bet gan putu saistvielas ūdeņraža trauslums laika gaitā, padarot blīvi trauslu un pakļautu putekļiem, veicot apkopes demontāžu. Šis daļiņu piesārņojums ir milzīga problēma. Mēs nonācām pie PTFE bāzes putuplasta, kam bija labāka ķīmiskā izturība, taču tīri, bez plīsumiem, bija murgs. Piegādātājam bija jāiegulda līdzekļi jaunos instrumentos. Katrai izvēlei ir viļņošanās efekts.

Papildus blīvējumam: akustiskā un vibrāciju slāpēšana

Mazāk apspriesta loma ir troksnis un vibrācija. Lielas zaļo tehnoloģiju iekārtas — vēja pārnesumkārbas, hidroelektrostaciju turbīnu zāles, rūpnieciskie kompresori oglekļa uztveršanai — ir trokšņainas. Putu blīves uz piekļuves paneļiem un starp konstrukcijas sekcijām veicina akustisko slāpēšanu. Taču runa nav tikai par uzsišanu pa biezākajām putām. Masveida vinils ar putu pamatni ir izplatīts, taču putu blīvums un biezums ir jāpielāgo mērķa frekvencei. Plūdmaiņas enerģijas ģeneratora vadības skapja projektā sākotnējā projektā tika izmantotas vispārējas akustiskās putas. Tas labi slāpēja augstfrekvences troksni, bet neko nedarīja par zemas frekvences troksni no transformatoriem, kas bija galvenā sūdzība. Mums bija jāmodelē sistēma un jānorāda daudzslāņu putas ar barjeras starpsienu. Izmaksas pieauga, bet veiktspējas specifikācija tika izpildīta. Arī šī ir zaļā tehnoloģija: darba vides uzlabošana un trokšņa piesārņojuma samazināšana.

Vibrāciju slāpēšanai ir izšķiroša nozīme ilgmūžībā. Saules izsekošanas sistēmās piedziņas un izpildmehānismi ir pakļauti pastāvīgai, nelielai kustībai un vēja izraisītai vibrācijai. Putu blīve montāžas punktos var novērst satricinošu koroziju un vaļīgumu. Es atceros, ka pārbaudīju saules enerģijas fermu, kur bija atslābuši skrūvju savienojumi izsekotāju rindās. Sākotnējā dizainā bija vienkārša plakana paplāksne. Problēmu atrisināja modernizēšana ar paplāksni, kurai vienā pusē bija integrēts EPDM putu slānis. Putas darbojās kā sava veida atsperu bloķēšanas paplāksne, saglabājot skavas slodzi. Tas ir mazs komponents, taču tūkstošiem izsekotāju tas novērš lielas O&M galvassāpes. Šis ir praktisks, neglaimojošs pielietojums, kurā putu blīves nopelna savu noturību.

Ilgtspējības cilpa

Visbeidzot, parunāsim par dzīves beigām. Patiesi zaļo tehnoloģiju produkts paredz demontāžu un materiālu atgūšanu. Spiedienjutīgās līmes (PSA) putu blīves ir pārstrādātāju murgs. Tie piesārņo alumīnija vai plastmasas plūsmas. Pieaug interese par termoplastisko putu blīvēm, kuras var termiski lobīt vai kuras ir saderīgas ar pamatmateriāla pārstrādes plūsmu. Piemēram, poliolefīna putu blīve uz polipropilēna akumulatora korpusa var būt izstrādāta tā, lai PP pārstrādes procesā izkausētu un sajauktos, nepasliktinot kvalitāti. Tas ir visprogresīvākais un vēl nav standarts. Mēs piedalījāmies izmēģinājumā ar EV ražotāju, kas to aplūkoja. Izaicinājums bija atrast putas, kas atbilst liesmas slāpēšanas, blīvējuma veiktspējas un pārstrādājamības trifecta prasībām. Pašreizējais kompromiss ir atdalāma dizaina izmantošana: iespraužama putu sloksne bez līmvielas. Tas darbojas, ja korpusa konstrukcijai ir atbilstoša rieva, bet tiek pievienoti montāžas soļi. Tas ir kompromiss.

Tātad, kāds ir spriedums? Loma putu blīve zaļajā tehnoloģijā pamatā ir sistēmas integritāte un saskarņu efektivitāte. Tā ir lauka detaļa, kas mērogojas. Slikta starpliku izvēle var izraisīt enerģijas zudumus (termisko, šķidruma), priekšlaicīgu atteici, pastiprinātu apkopi un pārstrādes sarežģījumus. Labākā prakse ietver domāšanu par to kā sistēmas komponentu jau no paša sākuma, izprotot tā materiālo mijiedarbību un iegādājoties piegādātājus, kuri saprot mehānisko un vides kontekstu. Tā nav preču prece. Tiecoties pēc videi nekaitīgākām tehnoloģijām, dažreiz vislielākās noplūdes kavē mazākais blīvējums — veiktspējas, uzticamības un, visbeidzot, paša vides solījuma ziņā.