L'ingénieur

Jan 12, 2024

La pression pour réduire les émissions de gaz à effet de serre se poursuit, tout comme la recherche de « solutions énergétiques plus vertes » et l'une des conséquences en est la croissance significative de l'utilisation du gaz naturel liquéfié pour les applications marines. Le GNL a longtemps été considéré comme un carburant durable et a gagné en popularité en tant qu'alternative viable pour un large éventail d'applications de transport commercial, y compris la marine et le transport maritime. On estime que 3 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone sont générées par le trafic maritime, c'est pourquoi l'Organisation maritime internationale (OMI) cherche de plus en plus à réduire les émissions de CO2. Bien que le GNL soit un carburant beaucoup plus "vert" que les carburants diesel très visqueux généralement utilisés pour propulser les porte-conteneurs et les paquebots de croisière, il présente des défis importants pour les systèmes de carburant et les pompes, en particulier face aux températures extrêmes (cryogéniques).

Un composant essentiel des pompes GNL sont les roulements qui doivent résister aux températures extrêmes d'être entièrement immergés dans du gaz naturel liquide à des températures allant de (-196 ºC / -320 ºF) ou dans de l'hydrogène liquide (-253 ºC / -423 ºF). Basé dans l'OxfordshireFABRICATION CARTERest reconnu comme unfournisseur mondial de premier choix ou roulements de précision et offre des décennies d'expérience dans la fourniture de solutions de roulements éprouvées pour les applications cryogéniques. À mesure que les systèmes de carburant approchent des températures de fonctionnement du zéro absolu (0ºK), la capacité d'utiliser la lubrification liquide devient de plus en plus difficile, ce qui signifie que les roulements à sec sont obligatoires. Les roulements en acier « standard » (acier chromé 52100) sont tout simplement inefficaces, offrant des performances médiocres, ce qui entraîne une courte durée de vie et des pannes inattendues.

Outre les défis de la lubrification, la dilatation et la contraction des différents matériaux utilisés dans les logements de roulement (alignés sur le coefficient de dilatation thermique requis) deviennent encore plus critiques pour l'efficacité des roulements.

De plus, l'équilibrage du système de pompage, pour tenir compte de la contraction des matériaux, est essentiel. Par conséquent, le choix d'un fournisseur de roulements qui peut offrir une vaste expérience spécialisée en « cryogénie » vous aidera à surmonter ces défis. En plus des problèmes de lubrification, une sélection spéciale de matériaux et des processus de traitement thermique sont essentiels pour éviter tout gauchissement ou contraction non linéaire des composants du roulement. Cela inclut des processus de traitement thermique cryogénique supplémentaires et d'autres considérations exclusives pour aider à obtenir les meilleurs résultats possibles.

La défaillance de la cage de roulement est un phénomène courant dans les applications cryogéniques, de sorte que la sélection des matériaux, en plus de la conception de la cage, est essentielle à la performance. De nombreux plastiques techniques courants deviennent trop fragiles à des températures cryogéniques, c'est pourquoi Carter offre son expertise dans l'utilisation des meilleurs matériaux de roulement. Ceux-ci incluent des options à moindre coût telles que le PEEK et le PTFE avec des additifs personnalisés, ou même Durafilm ou PCTFE peuvent être spécifiés si nécessaire.

De plus, les matériaux à ces températures cryogéniques deviennent de plus en plus fragiles, de sorte que la géométrie de la cage est également critique. Carter a développé une conception exclusive de cage cryogénique rivetée en deux parties pour les roulements à billes à gorge profonde qui a considérablement augmenté les performances. Comme mentionné précédemment, l'acier à roulement standard 52100 est inadéquat pour les applications cryogéniques, donc un partenariat avec un expert en cryogénie comme Carter ajoute de la valeur et permet aux clients d'exploiter leurs décennies d'expérience.

Les roulements traditionnels utilisés dans les applications à basse température fonctionnent efficacement avec des lubrifiants liquides créant un film mince entre les éléments roulants en acier, ce qui minimise le contact métal sur métal et les risques résultants d'adhérence par micro-soudure. Cependant, cela n'est pas possible pour les roulements fonctionnant dans des applications impliquant des températures cryogéniques. La solution de Carter consiste à proposer des roulements en céramique, tels que le nitrure de silicium, qui non seulement supprime le besoin de lubrifiants liquides, mais réduit également considérablement la masse et augmente les capacités de vitesse des roulements. Ceci, en conjonction avec l'application d'un lubrifiant à film sec tel que le disulfure de tungstène (classé AMS2530) sont les autres facteurs importants pour le succès des roulements cryogéniques.

En fonction des spécificités de chaque projet individuel à réaliser et de votre confiance dans le fait que tous les « bons » choix ont été faits, comment savoir si votre roulement cryogénique sera adapté pour répondre aux exigences de votre application ? À ce stade du processus de fabrication, les tests sont cruciaux, c'est pourquoi Carter a développé des procédures de test cryogénique exclusives pour minimiser les risques - avant même que vos roulements n'arrivent sur site. Tous nos roulements cryogéniques sont soumis à une procédure de test stricte où ils sont entièrement immergés dans de l'azote liquide (-196 ° C / -320 ° F), ce qui représente un test encore plus robuste que l'immersion dans du GNL car cela implique des températures plus basses. Les roulements sont également soumis à une analyse dimensionnelle et de couple de performance, contribuant à garantir des performances optimales pour votre application.

Le passage à des options énergétiques « plus vertes » et la réduction des émissions de gaz à effet de serre se poursuivent rapidement, comme le prouve l'implication de Carter dans l'expansion significative des projets de GNL pour le secteur maritime. Le GNL en tant que carburant marin répond à toutes les réglementations actuelles de l'OMI et de l'UE et le passage à celui-ci signifie l'élimination complète des Sox et des particules, ainsi qu'une réduction des émissions de Nox jusqu'à 85 %. Le résultat est une réduction des émissions de CO2 d'au moins 20 %.

L'importante part de marché de Carter garantit un vaste stock de roulements cryogéniques permettant aux clients de choisir la meilleure conception et les meilleurs matériaux en fonction de leur application. En outre, l'expertise de Carter et les procédures établies, notamment ; un traitement thermique exclusif, des contrôles de qualité internes stricts et des procédures de test rigoureuses confirment pourquoi ils sont considérés comme l'un des principaux fournisseurs de roulements cryogéniques.

Plus sur : https://www.carterbearings.co.uk/bearings/cryogenic-bearings