空调贯流风叶的运转可靠性研究

曾维虎　姚航

摘 要：针对空调使用一段时间后出现贯流风叶脱落的问题，本文从外观破损情况、橡胶件灰分测试、环境腐蚀验证和不同橡胶材料耐候方面进行分析，通过研究非金属材料橡胶制品在不同温度、环境、抗老化和耐候方面的长期可靠性，改进选型方案。

关键词：贯流风叶;运转脱落;橡胶开裂;环境腐蚀

中图分类号：TB657.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）25-0043-02

Research on Operation Reliability of Air Conditioning Cross Flow Blade

ZENG Weihu YAO Hang

（Geli Electric Appliances （Zhengzhou） Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： In order to solve the problem of cross-flow fan used in air conditioning falling off after a period of time， this paper analyzed the appearance damage， ash test of rubber parts， environmental corrosion verification， weather resistance of different rubber materials， and improved the selection scheme by studying the long-term reliability of non-metallic rubber products in different temperatures， environments， anti-aging and weathering.

Keywords： cross-flow fan;running off;rubber cracking;environmental corrosion

近期接到售后反馈，河南省新乡市出现一单空调故障，现场确认为贯流风叶脱落问题。经调查，该机安装使用时间不到半年，轴套已完全开裂脱落。之后为用户更换贯流风叶，但是使用一个月后又出现轴套脱落现象，具体情形如图1所示，事件背景如表1所示。

1 失效原因分析

研究人员对取回故障件进行全面分析，从外观破损情况、橡胶件成分分析和环境复现验证等几个方面进行排查。

1.1 失效现象

售后故障件嵌件已经完全开裂脱落。轴套端面处粘有大量橡胶碎屑，平衡片存在腐蚀现象，具体情形如图2所示。

经对开裂橡胶进一步放大观察，研究人员发现，残留橡胶出现粘连迹象，橡胶表面有明显“熔融发粘”现象（见图3）。通过分析使用环境及温度可知，空调在使用时不足以产生高温灼热现象。分析结果表明，这应为橡胶开裂后持续运行产生的橡胶碎屑。

1.2 使用环境排查

经现场调查核实，该机一直处于24h不停机工作状态，安装环境为化肥厂管道气体流量监控室，空调所处环境存在管道气体（氨气）泄漏现象。

经调查，此款贯流风叶所用的嵌件橡胶，其材质为氯丁+丁腈混合橡胶。橡胶灰分测试无异常。丁腈橡胶是非结晶型的，因其分子量分布较窄，极性大，分子链柔性差，加工性能较差，其耐低温、耐臭氧性能较差。

1.3 橡胶件环境腐蚀验证分析

该整机安装在化肥厂管路气体监控室，实际现场勘查发现，房间内氨气管道气体环境存在氨气泄漏。为充分模拟风叶在氨气环境下的使用情况，现取A厂家橡胶端盖（氯丁+丁腈混合材质橡胶），对部分样品进行45°角受力处理，对所有样品进行氨熏試验并不断观察样品状态。

当氨熏试验进行至48h时取出观察，所有样品均出现不同程度的橡胶开裂以及边缘应力开裂情况，复现售后开裂状况，如图4所示。

2 不同橡胶材质耐候研究分析

格力电器所用贯流风叶的橡胶材质均为氯丁橡胶CR+丁腈橡胶NBR混合制作而成，不同橡胶及硫化混炼均会产生不同的物理性能。

2.1 氯丁橡胶（CR）

氯丁橡胶具有优良的抗张强度、耐热、耐光、耐氧和耐臭氧老化等性能，并且综合性能良好，具有以下特点[1]。一是强伸性能：与天然橡胶相近，属自补强橡胶，易拉伸结晶，分子作用力较强，具有很高的拉伸强度和拉断伸长率。二是耐老化性能优良：化学稳定性较好，不易受热、氧和光的作用，特别是其耐候性和耐臭氧性能在通用橡胶中仅次于乙丙橡胶和丁基橡胶;耐热性能较好，可在90～110℃下长期使用。三是耐油和化学介质性：氯丁橡胶的耐非极性油类性能仅次于丁腈橡胶。耐化学介质性也很好，除强氧化性酸外，其他酸、碱对其几乎没有影响。四是黏合性：黏接强度高，耐老化、耐油、耐化学腐蚀，使用简单，适用范围广。

2.2 丁腈橡胶（NBR）

丁腈橡胶是非结晶型的，因其分子量分布较窄，极性大，分子链柔性差，加工性能较差，本身强度较低，必须经补强后才具有使用价值，但其具有优良的耐油性能，其耐低温、耐臭氧性能较差，弹性稍差。

3 解决方案探索

根据格力电器常用橡胶及混合橡胶的特点，现分别制作氯丁橡胶、丁晴橡胶材质橡胶嵌件与氯丁+丁晴混合橡胶，进行模拟比对验证，如表2所示。

根据不同材质模拟售后环节腐蚀分析，丁晴橡胶、氯丁+丁晴混合橡胶均出现不同程度的开裂现象，此类橡胶在特定氨气环境及浓度下会产生腐蚀开裂问题;氯丁橡胶未出现开裂情况，此类橡胶适用于特殊氨气环境。

4 结论

根据本次失效分析，本研究确定售后橡胶开裂的原因为客户使用环境存在氨气，导致橡胶产生环境腐蚀开裂，空调持续使用时开裂逐步扩大，最终导致轴套完全脱离。为用户更换特制嵌件（氯丁橡胶材质）的风叶后，使用60d未再出现开裂，说明此种材质产品适用于特殊环境，接下来会持续观察客户使用情况。未来，针对特殊使用环境的整机，研究人员将持续分析格力电器非金属材料橡胶制品在不同温度、环境、抗老化和耐候方面的长期可靠性，并改进选型方案。

参考文献：

[1]胡姗姗.贯流风叶全自动超声波焊接生产线的机械系统研发[D].武汉：华中科技大学，2015.