Die Ingenieurin

Jan 12, 2024

Der Druck, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, hält ebenso an wie die Suche nach „umweltfreundlicheren Energielösungen“, und eine der Folgen davon ist ein erheblicher Anstieg der Verwendung von Flüssigerdgas für Meeresanwendungen. LNG gilt seit langem als nachhaltiger Kraftstoff und hat als praktikable Alternative für eine Vielzahl kommerzieller Transportanwendungen, einschließlich der See- und Schifffahrt, deutlich an Bedeutung gewonnen. Schätzungen zufolge werden 3 % der weltweiten Treibhausgasemissionen wie Kohlendioxid durch den Seeverkehr verursacht, weshalb die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) zunehmend nach einer Reduzierung der CO2-Emissionen strebt. Obwohl LNG ein viel „umweltfreundlicherer“ Kraftstoff ist als die hochviskosen Dieselkraftstoffe, die normalerweise zum Antrieb von Containerschiffen und Kreuzfahrtschiffen verwendet werden, stellt es Kraftstoffsysteme und Pumpen vor erhebliche Herausforderungen, insbesondere im Umgang mit extremen (kryogenen) Temperaturen.

Eine wichtige Komponente in LNG-Pumpen sind Lager, die den extremen Temperaturen standhalten müssen, wenn sie vollständig in flüssiges Erdgas mit Temperaturen von -196 °C / -320 °F oder in flüssigen Wasserstoff (-253 °C / -423 °F) eingetaucht sind. Sitz in OxfordshireCARTER-HERSTELLUNGwird als anerkanntWeltlieferant erster Wahl für Präzisionslager und verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Bereitstellung bewährter Lagerlösungen für kryogene Anwendungen. Wenn sich die Betriebstemperaturen von Kraftstoffsystemen dem absoluten Nullpunkt (0 °K) nähern, wird die Verwendung von Flüssigkeitsschmierung immer schwieriger, was bedeutet, dass trocken laufende Lager zwingend erforderlich sind. „Standard“-Stahllager (Bewertung 52100 Chromstahl) sind einfach wirkungslos und bieten eine schlechte Leistung, was zu einer kurzen Lebensdauer und unerwarteten Ausfällen führt.

Zusätzlich zu den Herausforderungen der Schmierung wird die Ausdehnung und Kontraktion der verschiedenen in den Lagergehäusen verwendeten Materialien (entsprechend dem Koeffizienten der erforderlichen Wärmeausdehnung) für die Lagereffizienz noch wichtiger.

Darüber hinaus ist es wichtig, das Pumpensystem auszugleichen, um der Kontraktion der Materialien Rechnung zu tragen. Daher wird Ihnen die Wahl eines Lagerlieferanten, der über umfangreiche Spezialerfahrung im Bereich der kryogenen Lagertechnik verfügt, dabei helfen, diese Herausforderungen zu meistern. Zusätzlich zu den Schmierungsproblemen sind spezielle Materialauswahl- und Wärmebehandlungsprozesse unerlässlich, um sicherzustellen, dass es nicht zu Verformungen oder nichtlinearer Kontraktion der Lagerkomponenten kommt. Dazu gehören zusätzliche kryogene Wärmebehandlungsprozesse und andere proprietäre Überlegungen, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen.

Bei kryogenen Anwendungen kommt es häufig zu Ausfällen von Lagerkäfigen. Daher ist neben der Käfigkonstruktion auch die Materialauswahl von entscheidender Bedeutung für die Leistung. Viele gängige technische Kunststoffe werden bei kryogenen Temperaturen zu spröde, weshalb Carter über das Fachwissen bei der Verwendung der besten Lagermaterialien verfügt. Dazu gehören kostengünstigere Optionen wie PEEK und PTFE mit kundenspezifischen Zusätzen, bei Bedarf können sogar Durafilm oder PCTFE spezifiziert werden.

Darüber hinaus werden Materialien bei diesen kryogenen Temperaturen zunehmend spröde, sodass auch die Käfiggeometrie von entscheidender Bedeutung ist. Carter hat ein proprietäres zweiteiliges, genietetes Kryokäfigdesign für Rillenkugellager entwickelt, das die Leistung erheblich steigert. Wie bereits erwähnt, ist der Standard-Lagerstahl 52100 für kryogene Anwendungen nicht geeignet. Daher bietet die Zusammenarbeit mit einem kryogenen Experten wie Carter einen Mehrwert und ermöglicht es den Kunden, ihre jahrzehntelange Erfahrung zu nutzen.

Herkömmliche Lager, die in Anwendungen mit niedrigeren Temperaturen eingesetzt werden, arbeiten effektiv mit flüssigen Schmiermitteln, die einen dünnen Film zwischen den Wälzkörpern aus Stahl erzeugen, der den Metall-zu-Metall-Kontakt und die daraus resultierenden Risiken einer Mikroverschweißung minimiert. Dies ist jedoch für Lager, die in Anwendungen mit kryogenen Temperaturen eingesetzt werden, nicht möglich. Die Lösung von Carter besteht darin, Keramiklager wie Siliziumnitrid anzubieten, die nicht nur den Bedarf an flüssigen Schmiermitteln überflüssig machen, sondern auch die Masse erheblich reduzieren und die Geschwindigkeitsfähigkeiten der Lager erhöhen. In Verbindung mit der Anwendung eines Trockenschmiermittels wie Wolframdisulfid (Bewertung AMS2530) sind dies weitere wichtige Faktoren für den Erfolg kryogener Lager.

Abhängig von den Besonderheiten jedes einzelnen Projekts und Ihrer Gewissheit, dass alle „richtigen“ Entscheidungen getroffen wurden, woher wissen Sie dann, ob Ihr Tieftemperaturlager für die Anforderungen Ihrer Anwendung geeignet sein wird? In dieser Phase des Herstellungsprozesses sind Tests von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund hat Carter proprietäre kryogene Testverfahren entwickelt, um die Risiken zu minimieren – noch bevor Ihre Lager überhaupt vor Ort eintreffen. Alle unsere kryogenen Lager durchlaufen ein strenges Testverfahren, bei dem sie vollständig in flüssigen Stickstoff (-196 °C / -320 °F) eingetaucht werden. Dies stellt einen noch robusteren Test dar als das Eintauchen in LNG, da dabei niedrigere Temperaturen erforderlich sind. Die Lager werden außerdem einer Leistungsdrehmoment- und Dimensionsanalyse unterzogen, um die optimale Leistung für Ihre Anwendung sicherzustellen.

Die Umstellung auf „umweltfreundlichere“ Energieoptionen und die Reduzierung der Treibhausgasemissionen schreiten voran, wie Carters Beteiligung an der erheblichen Ausweitung von LNG-Projekten für den Schifffahrtssektor beweist. LNG als Schiffskraftstoff erfüllt alle aktuellen IMO- und EU-Vorschriften und die Umstellung darauf bedeutet eine vollständige Entfernung von Sox und Partikeln sowie eine Reduzierung der Nox-Emissionen um bis zu 85 %. Das Ergebnis ist eine Reduzierung der CO2-Emissionen um mindestens 20 %.

Der große Marktanteil von Carter gewährleistet einen umfangreichen Lagerbestand an kryogenen Lagern, sodass Kunden das beste Design und die besten Materialien für ihre Anwendung auswählen können. Darüber hinaus profitieren Carters Fachwissen und etablierte Verfahren, darunter: Eigene Wärmebehandlung, strenge interne Qualitätskontrollen und strenge Testverfahren bestätigen, warum sie als einer der führenden Anbieter von Kryolagern gelten.

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