的Free-Flex®由Riverhawk公司制造的枢轴轴承是高科技无摩擦有限旋转轴承。轴承制造工艺使用在间歇气氛炉中进行的钎焊和退火步骤。为了为热处理和钎焊工艺创造一个无氧化的环境，Riverhawk使用了氢气气氛，这是由储存在容器中的氢气创造的。
随着公司业务的扩大，以及对更高效、更安全的氢气环境创造方法的需求，该公司寻求其他氢气供应选择。经过仔细和广泛的需求分析，Riverhawk缩小了Nel氢质子交换膜（PEM）水电解现场制氢方法的范围。本文探讨了为批量热处理应用成功实施制氢的各种考虑因素。
讨论
的Free-Flex®Riverhawk的弯曲枢轴轴承是一种紧凑、易于安装和简单包装的有限旋转轴承，可提供可预测的和可重复的性能。轴承的一些独特的功能包括:
- 精确定位
- Lubrication-free无摩擦的操作
- 几乎无限的工作寿命
柔性枢轴轴承特别适用于需要精确定位和无限寿命，但不允许润滑的应用。Riverhawk公司生产的伸缩枢轴具有各种标准和定制配置，尺寸、功能、建筑材料、特定配置和弹簧速率各不相同。
最初，这些轴承是为航空航天应用而开发的;然而，它们现在被用于许多其他应用，如医疗、军事、真空实验和洁净室设备。app亚博体育
任何要求无润滑、无摩擦和长寿命设备的应用程序都可以使用这些轴承。app亚博体育这类应用的几个例子是导弹制导系统、用于地面和卫星应用的扫描镜组件、振动传感器和喷气发动机燃料控制。
这些枢轴轴承用于天空实验室和阿波罗任务中使用的土星五号火箭发动机，以及哈勃望远镜和旅行者1号卫星。
建设Free-Flex®主
Free-Flex由平面弹簧(90°相交)和圆柱形反向旋转套筒组成。一些专门的制造步骤，如组装内部部件的钎焊和获得最佳冶金性能的退火，是这些轴承生产过程的一部分。410和420不锈钢用于制作标准的Free-Flex，而其他材料如455不锈钢、马氏体时效钢、钛和因科乃尔718用于制作定制的轴。亚博网站下载图1和图2展示了Free-Flex枢轴。
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图1所示。Free-Flex®弯曲主剖面图
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图2。Free-Flex®弯曲主照片
自由伸缩枢轴的制造
Riverhawk在柔性枢轴轴承的制造过程中，使用批量气氛热处理炉和钎焊合金将弹簧钎焊到半体上。组装中使用的特定部件的同时热处理也在该炉中进行。钎焊和热处理均在100%氢气气氛中进行，以防止氧化，然后进行各种冶金工作。
卸完一批后，需要用惰性氮气流对炉内的氢气进行彻底冲洗。在开始新批次和重新注入氢气之前，实现分批使用氢气。氢气氛增强了钎焊合金在热处理过程中的助熔性。
直到2009年，Riverhawk使用氢气瓶在间歇热处理炉中提供氢气。对于炉的每次运行，都需要几个氢气瓶，随着生产量的增加，控制和管理氢气供应至关重要，因为氢气供应中断将导致整个批次被拒收。
2009年后，Riverhawk采用了不中断生产的氢气供应方式，即现场产氢或大量储存氢气。选择PEM水电解方法从Nel氢产生氢，因为它意味着产生氢不需要库存;帮助Riverhawk节省了建造、许可和合规方面的成本，就像散装存储方法一样。
大容量储存方法与PEM水电解现场制氢的比较
由于许多原因，没有选择交付的散装储存氢方法，其中包括:
- 存储基础架构涉及的资本成本
- 允许氢气储存的要求
- 允许相关项目进度风险
- 储存氢的持续合规问题
- 交付氢气的价格变化导致复杂的成本核算
Riverhawk和Nel氢气公司的工作人员必须专注于找到一个具有成本效益的HOGEN氢气发生器的配置，以及供应氢气的配套基础设施。如果Riverhawk采用连续式炉(如带式炉)，计算就会容易一些，因为流量将是均匀连续的。
Riverhawk使用的间歇式加热炉涉及复杂的计算，因为氢的流速随加热炉循环的每个步骤而变化：加热炉充满时的流速较快，维持气氛的流速较慢，最后在装载和移除零件时没有流速。影响所用熔炉循环精度的其他因素包括批次中挠性枢轴的尺寸、其特定冶金和装载的零件数量。通常，Riverhawk循环时间为每批6至12小时。
PEM水电解现场法制氢具有以下独特功能：
- 氢零库存
- 氢纯度高
- 负载后
- 紧凑的设备app亚博体育
- 近即时开关
- 大量的氢压力适合于各种热过程
为了满足间歇式加热炉的要求，现场制氢与内部的氢缓冲存储集成在一起。生成速率、压力和容量的选择对于确保高水平的灵活性和最小化存储氢气的容量非常重要。根据生产要求，适当选择喘振系统存储和特定的氢气发生器容量，可以帮助满足客户的一般期望，如存储氢气的最小体积，高可扩展性和每个系统的低资本成本。
Riverhawk选择了最优的解决方案，基于低成本和最大的可扩展性，以促进产量的增加。
在考虑了流量、炉周期和可用的设备型号后，Nel Hydrogen和Riverhawk的工作人员不得不从众多的PEM水电解槽和电app亚博体育涌存储配置中进行选择。该团队缩小了氢发生器模型的范围，更便宜，更小的容量，以达到一个经济的解决方案。这是与气体冲击蓄能器组成的6个氢钢瓶，充到200 psig的氢气发生器，作为一个临时缓冲。
这种发电机和浪涌存储的组合能够快速充填，并通过产生最低的资本和运行成本提供大气维护。在加热炉周期之间的这段时间不需要氢，在这些时候，发电机会自动补充储氢蓄能器的容量。在每个炉周期中，缓冲液体积的压力变化从满压218 psig到几乎空压低于50 psig。表1显示了示例计算。
表1。氢气缓冲储存计算实例
| 现场氢气发生器与低压喘振储罐组合 |
| 容器体积 |
高（加注）压力 |
低(near-usage)压力 |
储存的总氢体积 |
可用氢的可用体积 |
| 49升（气瓶） |
218 |
50 |
27日现金流量表 |
19日现金流量表 |
| 150加仑 |
218 |
30. |
311年自洽场 |
250年自洽场 |
| 1000加仑 |
218 |
60 |
2079标准立方英尺 |
1400年自洽场 |
| 1000加仑 |
435 |
60 |
4002年自洽场 |
3323年自洽场 |
用于自由柔性制造的现场制氢
随着Flex Pivot在市场上的成功应用，Riverhawk整合了现场氢气发生器和浪涌储存氢气供应系统，以满足其因生产扩张而产生的需求。这种扩大的生产意味着额外的每日炉周期。
因此，Riverhawk对他们的氢需求进行了彻底的分析，以适应额外的循环，并得出结论，为了满足他们的需求，扩大调压储存是足够的。没有必要扩大他们选择的氢气发生器模型的容量，即使这个模型的容量可以在几个小时内增加一倍甚至三倍。
Riverhawk总共使用了12个钢瓶进行喘振储存，包括为扩展而添加的6个钢瓶，从而成功地增加了熔炉的每日循环次数。使用12个压力为200 psig的气瓶，Riverhawk能够储存小于324 scf的最大氢气库存，这相当于室内储存3000scf的NFPA限值的10%。因此，Riverhawk能够通过将氢气库存水平保持在远低于NFPA限制的水平来管理其增加的生产需求，从而避免了许可证和合规性问题。对于未来的扩建，Riverhawk可能会继续扩建喘振储能，直到氢气发生器的最大容量耗尽。如果膨胀超过此限制，氢气发生器本身的容量可以在几个小时的短时间内增加一倍甚至三倍。图3说明了当前正在使用的系统配置。
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图3。PEM水电解氢发生器与汽缸缓冲容量
结论
基于Riverhawk的工程和制造团队对热处理和钎焊工艺的全面了解，实施了用于炉工艺大气供应的低库存、氢气生成和喘振储存系统。这些实施有助于改进Riverhawk的制造流程和管理增加的生产需求。
这些信息来源于Nel Hydrogen提供的材料。亚博网站下载
有关此来源的更多信息，请访问Nel氢。