Hydraulische pitchcilinders verstellen de rotorbladen van een windturbine. Tijdens bedrijf voeren ze veel korte correctiebewegingen uit, waardoor de afdichtingen steeds opnieuw worden belast. Afstrijkers, stangafdichtingen, zuigerafdichtingen en geleideringen vervullen daarin elk een andere taak: verontreinigingen buitenhouden, olielekkage beperken of bewegende onderdelen ondersteunen. De keuze van het materiaal hangt samen met die functie. High-temperature UHMW-PE, zoals het compound AF-7720, kan een interessante materiaaloptie voor pitchcilinders zijn. Of die keuze passend is, hangt niet alleen af van de temperatuurgrens, maar ook van het complete systeem van hydraulische afdichtingen.
In een hydraulisch pitchsysteem bevinden de cilinders zich in de draaiende rotornaaf. De lineaire beweging van de zuigerstang wordt via een mechanische verbinding omgezet in een verdraaiing van het rotorblad rond zijn lengteas. Regelventielen sturen de hydraulische vloeistof naar de cilinder, zodat de bladhoek kan worden aangepast aan de bedrijfsomstandigheden. Daarmee draagt pitchregeling bij aan het regelen van de energieopbrengst en het beperken van mechanische belastingen. Pitchcilinders maken ook deel uit van de noodverstelling: opgeslagen hydraulische energie uit accumulatoren kan worden gebruikt om de bladen naar de vaanstand te bewegen. Het volledige veiligheidsconcept omvat dus meer dan de cilinder alleen. Niet iedere windturbine gebruikt deze uitvoering; er bestaan ook elektrische pitchsystemen.
Pitchcilinders maken tijdens bladhoekcorrecties vaak korte slagen met een hoge herhalingsfrequentie. Daarbij bewegen de afdichtingen telkens over een beperkt gedeelte van het tegenloopvlak. Juist bij zulke microbewegingen verdient de smering van het contactvlak aandacht. Een profiel dat lokaal olie vasthoudt, kan helpen de contactzone gesmeerd te houden. Daarnaast moet het systeem reageren op wisselende druk en bewegingsrichting. Te veel wrijving kan leiden tot stick-slip: afwisselend kleven en glijden, waardoor de beweging schoksgewijs verloopt. Ook de temperatuur beïnvloedt de omstandigheden, onder meer doordat de olieviscositeit verandert. Voor pitchcilinders gaat materiaalkeuze daarom niet alleen over slijtvastheid. Afdichtingsprofiel, vloeistoffilm en bedrijfsbelasting moeten gezamenlijk worden beoordeeld om lekkage en onnodige weerstand tijdens de beweging te beperken.
De afstrijker zit aan de buitenzijde van de cilinderkop, waar de zuigerstang naar buiten komt. Tijdens het intrekken verwijdert de schraaplip vuil, vocht en andere verontreinigingen van de stang. Zo helpt deze de achterliggende afdichting en geleiding beschermen. Bij pitchcilinders moet de afstrijkfunctie passen bij de omgevingsbelasting en de benodigde smering van de stang. Een dubbelwerkende uitvoering kan ook de uitgaande oliefilm beheersen. De afstrijker vervangt daarmee niet de stangafdichting: vuil weren en hydraulische druk afdichten blijven verschillende functies binnen hetzelfde systeem.
Stangafdichtingen liggen in de cilinderkop en sluiten aan op de bewegende zuigerstang. Ze beperken het naar buiten lekken van hydraulische vloeistof. De korte bewegingen van pitchcilinders vragen om een evenwicht tussen afdichtend vermogen, wrijving en smering. Mogelijke constructies zijn bijvoorbeeld een polyurethaan lipafdichting of een kunststof glijring met een elastische voorspanring. Bij die laatste combinatie maakt de glijring contact met de stang, terwijl de elastische component de voorspanning verzorgt. Het gaat dus om de samenwerking tussen profiel en materialen, niet uitsluitend om de eigenschappen van de kunststof.
Zuigerafdichtingen zitten op de zuiger en dichten af tegen de binnenwand van de cilinderbuis. Ze beperken de vloeistofstroom tussen de kamers aan weerszijden van de zuiger. Daardoor kan het benodigde drukverschil worden opgebouwd om kracht uit te oefenen. Bij dubbelwerkende pitchcilinders moet de afdichtingsconstructie druk vanuit beide richtingen kunnen verwerken. Een kunststof afdichtingselement kan hiervoor worden gecombineerd met een elastische voorspanring. Naast lekbeheersing verdienen de reactie op drukomkering en de weerstand tegen extrusie aandacht, zeker wanneer de temperatuur en de speling tussen onderdelen toenemen.
Geleideringen ondersteunen de zuiger en de zuigerstang. Ze nemen dwarskrachten op en helpen voorkomen dat metalen onderdelen rechtstreeks tegen elkaar lopen. Anders dan de stang- en zuigerafdichtingen hebben ze primair een geleidende, geen drukafdichtende functie. Bij de selectie van geleideringen voor pitchcilinders tellen daarom niet alleen glijgedrag, maar ook draagvermogen en maatvastheid. Een materiaal dat weinig slijt, is niet automatisch geschikt voor iedere radiale belasting. Ook de weerstand tegen kruip, oftewel tijdsafhankelijke vervorming onder belasting, moet bij de beoogde bedrijfstemperatuur worden beoordeeld.
Voor afdichtingen in pitchcilinders worden verschillende materialen gebruikt, afhankelijk van hun functie en de bedrijfsomstandigheden. Polyurethaan (PU) wordt veel toegepast vanwege de combinatie van slijtvastheid, flexibiliteit en mechanische belastbaarheid. PTFE is geschikt voor bepaalde dynamische afdichtingen waarbij lage wrijving en gecontroleerd glijgedrag belangrijk zijn. Ook UHMW-PE, een polyethyleen met een ultrahoog molecuulgewicht, biedt gunstige eigenschappen zoals slijtvastheid, zelfsmering en weerstand tegen extrusie. Speciale high-temperature compounds, zoals AF-7720, zijn ontwikkeld om deze eigenschappen bij hogere temperaturen beter te behouden. Voor pitchcilinders moet de uiteindelijke materiaalkeuze worden afgestemd op de hydraulische vloeistof, drukbelasting, bewegingsfrequentie en temperatuur. Daarnaast zijn de afdichtingsgeometrie, groefmaten en oppervlakteafwerking van de bewegende onderdelen bepalend voor een betrouwbare werking.
Bij onderhoud aan pitchcilinders verdient het volledige afdichtingssysteem aandacht. Controleer niet alleen zichtbare lekkage langs de stang, maar ook de afstrijker, geleiding en toestand van de metalen contactvlakken. Een beschadigde schraaplip, krassen op de stang of blijvend vervormde geleideringen kunnen aanleiding zijn om verder naar de oorzaak te zoeken. Leg bij revisie vast waar materiaal is weggesleten en of er tekenen van extrusie zijn. Vergelijk dat schadebeeld met de bedrijfstemperatuur, drukbelasting en conditie van de hydraulische vloeistof. Alleen een afdichting vervangen kan onvoldoende zijn wanneer de achterliggende oorzaak aanwezig blijft. Inspectie en vervanging horen volgens de procedures van de cilinder- en turbinefabrikant te verlopen. Een vaste levensduur voor alle afdichtingen is zonder die toepassingsgegevens niet verantwoord vast te stellen.
Nee, er bestaan hydraulische en elektrische pitchsystemen. De uitvoering is afhankelijk van het turbineplatform; een fabrikantnaam alleen zegt niet welk systeem wordt gebruikt.
Een stangafdichting beperkt lekkage langs de zuigerstang naar buiten. Een zuigerafdichting beperkt interne lekkage tussen de kamers aan weerszijden van de zuiger.
Geleideringen nemen radiale belastingen op en helpen metaalcontact voorkomen. Ze ondersteunen de beweging, maar nemen de drukafdichtende functie van stang- en zuigerafdichtingen niet over.
High-temperature kwaliteiten zijn ontwikkeld om eigenschappen bij hogere temperaturen te behouden. De prestaties hangen af van de specifieke compound; voor AF-7720 beschrijft Accofluor onder meer slijtvastheid en maatvastheid.
Accofluor noemt 120 °C als bovengrens, maar specificeert in het materiaalblad geen continue dynamische inzetvoorwaarden. De toelaatbare temperatuur van een complete afdichting moet daarom worden bevestigd voor de betreffende belasting en vloeistof.
English 
Deutsch 
