Ekstremalna ścieralność materiału? Problem rozwiązany dzięki Elite

Czy kiedykolwiek miałeś sprzęt fabryczny, który nie wytrzymywał? Oprócz tego, że spowalnia to produkcję, zabiera także czas i pieniądze, które lepiej byłoby przeznaczyć na poprawę swojego biznesu.

Kiedy ekstremalna ścieralność materiałów zdziesiątkowała tradycyjne pompy dozujące i zawory, zespół badawczo-rozwojowy z firmy Graco rozwiązał ten problem za pomocą konstrukcji Elite. Oto dlaczego i jak to zrobił.

Wysoce ścierne materiały stanowią wyzwanie dla tradycyjnej konstrukcji pomp dozujących, wykorzystywanych w produkcji ogólnej, akumulatorów stosowanych w pojazdach elektrycznych i urządzeń elektronicznych. A najbardziej znanym winowajcą niszczącym sprzęt jest materiał termoprzewodzącym (TIM).

Zadaniem materiałów termoprzewodzących (TIM) jest odprowadzanie ciepła z komponentów, co w rezultacie pozwala zwiększyć ich szybkość, żywotność i możliwości produkcyjne. Odprowadzania ciepła wymagają przede wszystkim baterie i elektronika, dzięki czemu mogą one działać zgodnie z oczekiwaniami klientów.

Materiały termoprzewodzące (TIM) zawierają cząstki o wysokiej przewodności cieplnej zawieszone w lepkim płynie nośnym. Cząstki te są z natury niezwykle twarde. Im wyższe jest ich stężenie w płynie, tym materiał staje się bardziej ścierny.

Coraz więcej producentów używa zaawansowanych materiałów TIM, które są tak ścierne, że przypominają pompowanie pyłu diamentowego lub płynnego papieru ściernego. Materiały o takiej ścieralności wytrawiają metale i uszczelki, gdy przechodzą przez fabryczne pompy dozujące i zawory.

Aby upewnić się, że pompy dozujące i zawory firmy Graco są odporne na bardzo ścierne materiały, nasz zespół badawczo-rozwojowy ponownie przyjrzał się ich uszczelnieniom i powierzchniom.

Konstrukcja Elite jest wynikiem wielokrotnie powtarzanych prac projektowych i testów. Testy obejmowały typowe materiały termoprzewodzące (TIM) oraz opatentowane płyny o ekstremalnie ściernych właściwościach. Pompy zasilające, systemy pomiarowe i zawory były włączane i wyłączane przez wiele miesięcy oraz regularnie obserwowane i sprawdzane w celu udokumentowania i wzmocnienia słabych punktów.

Poniższe wyniki testów pokazują, w jaki sposób konstrukcja Elite przewyższa pompę dozującą i zawór o standardowej konstrukcji. Producenci mogą spodziewać się…

• możliwości dozowania co najmniej 200 000 litrów (50 000 galonów), zanim zauważą jakiekolwiek zużycie tłoków i cylindrów pompy
• co najmniej 10 razy dłuższej żywotności produktów o konstrukcji Elite w porównaniu ze standardowymi systemami zasilania i dozowania*

^{* Wyniki mogą się od siebie różnić. Zmienne wpływające na żywotność komponentów obejmują między innymi właściwości chemiczne materiałów/wypełniacze, natężenie przepływu, szybkość cyklu, staranność konserwacji i ciśnienie w układzie.}

Dwuskładnikowy (2K) termoprzewodzący klej poliuretanowy Bondway stosuje się na potrzeby łączenia, mocowania i rozpraszania ciepła w przypadku elementów elektronicznych generujących ciepło.

Typowa konfiguracja dla tego materiału obejmuje pompy zasilające, które zasilają system odmierzania, mieszania i dozowania. Na potrzeby tego testu zespół z firmy Graco wyposażył go w konstrukcję Elite.

Materiał Bondway 2K dostarczono w dwóch 5-galonowych wiadrach, przy czym strona B wykazywała najbardziej ścierne właściwości.

• Dwie pompy zasilające Check-Mate o pojemności 100 cm3, z konstrukcją Elite, pobierały materiał z tych wiader.
• Pompy te przenosiły ten materiał przez węże do miernika hydraulicznego o stałej proporcji (HFR), systemu mieszania i dozowania wyposażonego w dwie pompy Z o pojemności 100 cm3, z konstrukcją Elite.
• Pompy Z odmierzały materiał i cofały go do wiader, aby można go było ponownie wykorzystać w następnym cyklu.

• Nie wykryto wycieku
• Ilość dozowanego materiału przekroczyła 190 000 litrów
• Smar nakładano na ustalacz gardzieli co 1900 litrów
• Na tłoku lub cylindrze pompy nie zaobserwowano żadnych zmian wymiarowych ani zarysowań/zadrapań

• Nie zaobserwowano wycieku zewnętrznego
• Ilość dozowanego materiału przekroczyła 200 000 litrów (100 000 po stronie A, 100 000 po stronie B)
• Co 1900 litrów smarowano kubek smarowy wkładu ustalacza gardzieli
• Wewnętrzne uszczelnienia tłoka należy wymieniać co 280 000 cykli
• Na tłoku lub cylindrze pompy nie zaobserwowano żadnych zmian wymiarowych ani zarysowań/zadrapań
• Nie wykryto zużycia uszczelnień
• Nie wykryto zużycia gniazda

LORD CoolTherm® SC-1200 to dwuskładnikowy (2K) silikonowy wypełniacz szczelin, który zapewnia przewodność cieplną w zastosowaniach elektronicznych i akumulatorowych.

Typowa konfiguracja dla tego materiału obejmuje pompy zasilające, system odmierzania oraz zawór mieszająco- dozujący. Na potrzeby tego testu zespół z firmy Graco wyposażył wszystkie elementy w konstrukcję Elite.

Zarówno strona A, jak i strona B miały mocno ścierne właściwości i zostały dostarczone w beczkach o pojemności 55 galonów.

• Każda beczka została opróżniona przez pompę zasilającą Check-Mate o pojemności 200 cm3 z konstrukcją Elite.
• Wyloty pomp zasilających były podłączone do wlotu elektrycznego układu odmierzającego o stałej proporcji (EFR) wyposażonego w pompy o pojemności 100 cm3 z konstrukcją Elite.
• Pompy Z skierowały płyn z powrotem do pojemników zasilających przez działający do przodu zawór MD2 z konstrukcją Elite, dzięki czemu można go było ponownie wykorzystać w następnym cyklu.
• System EFR sterował natężeniem przepływu wynoszącym 15 cm3/s pod ciśnieniem 120 barów.

Po prawie pięciu miesiącach ciągłej pracy test się zakończył. Nie wykryto żadnych wycieków z żadnego z elementów systemu z konstrukcją Elite.

• Ilość płynu dozowanego przez zawory MD2 Elite osiągnęła 37 924,3 litra.
• Każda pompa Check-Mate Elite o pojemności 200 cm3 przekazała 41 170 litrów płynu.
• Ilość płynu dozowanego przez system EFR z dwiema pompami Z Elite o pojemności 100 cm3 sięgnęła 91 810,3 litra.

Aby porównać modele zaworów MD2 i wydajność cyklu, wykorzystano reprezentatywną mieszankę materiałów termoprzewodzących (TIM)** w celu przeprowadzenia symulacji mieszanek materiałów ściernych często stosowanych w produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV).

Płyn jednoskładnikowy (1K) przygotowano w wiadrze o pojemności 5 galonów. Pompa zasilająca Check-Mate o pojemności 200 cm3 z konstrukcją Elite przekazywała ten płyn z wiadra do bloku kolektora. Kolektor rozdzielał strumień płynu na trzy wyjścia, z których każde było kierowane do jednego z tych modeli zaworów:

• MD2 z twardym gniazdem i standardową konstrukcją
• MD2 z regulowanym wciąganiem kropli z konstrukcją Elite
• MD2 działający do przodu z konstrukcją Elite

Wyniki testów wykazały wyraźną różnicę w wykonywaniu cyklu między konstrukcją standardową a Elit zaworu.

• Wykorzystywany do ustalenia referencyjnej linii bazowej dla testu
• Wyciek wykryty już po 190 000 cykli (około 250 litrów)

• Zawór przetestowany w ramach ponad 2 milionów cykli (około 2750 litrów)
• Nie wykryto awarii

• Przetestowany w ramach ponad 1,75 miliona cykli (około 2400 litrów)
• Nie wykryto awarii

^{** Mieszanka zawierała 80% tlenku glinu AI2O3 i 20% płynu nośnego w postaci oleju silikonowego.}