U sustavu toplinskog upravljanja električnih vozila, brtvljenje cjevovoda rashladnog sredstva ključna je tehnologija koja osigurava učinkovitost toplinske pumpe, domet vožnje i sigurnost okoliša. Xiaomi Automobile koristi napredni sustav dvostrukog rashladnog sredstva s ugljikovim dioksidom (R744) i R1234yf. Brtvljenje cjevovoda mora postići doživotno nulto curenje u temperaturnom rasponu od -40 ℃ do 150 ℃ i maksimalni superkritični tlak od 300 bara. Ovaj članak dubinski analizira tehnološki proboj Xiaomijevog brtvljenja cjevovoda rashladnog sredstva iz četiri dimenzije: znanosti o materijalima, strukturnih inovacija, inteligentnog praćenja i tehnologije proizvodne linije.
1. Ekstremni izazovi brtvi rashladnog sredstva
1. Karakteristike medija i radni uvjeti
Parametri R1234yf Sustav R744 (CO₂) Izazovi brtvljenja sustava
Radni tlak 35 bara (plinovito stanje) 100 bara (superkritično stanje) Tradicionalne brtve Kvar ekstruzijom
Molekularni promjer 0,42 nm 0,33 nm Visoka permeacija Rizik od curenja (posebno CO₂)
Zahtjevi zaštite okoliša GWP=1 GWP=1 Godišnja stopa propuštanja <0,5 g/godina (EU standard)
Promjena temperature -40℃~120℃ -40℃~150℃ Krhkost materijala na niskim temperaturama/Starenje na visokim temperaturama
2. Bolne točke industrije
Učinak bubrenja R1234yf: Uzrokuje širenje volumena nitrilne gume (NBR) > 30%, puknuće brtve.
CO₂ Superkritična propusnost: Propusnost je 10 puta veća od propusnosti R134a pri tlaku od 100 bara.
Umor od toplinskog šoka: Temperaturna razlika se naglo mijenja tijekom brzog punjenja (-30℃→120℃/min), što uzrokuje širenje pukotina u gumi.
2. Materijalni sustav: dizajn molekularne barijere
1. Odabir materijala matrice
Materijal R1234yf Brzina bubrenja Propusnost CO₂ (g·mm/m²·d) Otpornost na temperaturu Xiaomi rješenje
HNBR +18% 1200 -40℃~150℃ ✘ Eliminirano
FKM (standardni tip) +8% 850 -20℃~200℃ ✘ Krhkost na niskim temperaturama
Perfluoroeterska guma (FFKM) +0,5% 90 -25℃~300℃ ✔ Brtvljenje glavnog cjevovoda
TPEE/PTFE kompozitni sloj +2% 45 -60℃~200℃ ✔ Brzootpuštajuće brtvljenje spojeva
2. Nano-poboljšana tehnologija
Sloj grafenske barijere: 1,5 težinski % funkcionaliziranog grafena dispergirano je u FFKM-u, a propusnost je smanjena za dodatnih 40 %.
MOF molekularno sito premaz: metalni organski okvir (kao što je ZIF-8) uzgaja se na površini, s veličinom pora od 0,34 nm
III. Strukturna inovacija: od statičkog brtvljenja do dinamičke otpornosti na vibracije
1. Visokotlačna brtvena struktura
Strukturni tip Otpornost na tlak Mjesto primjene Xiaomi Inovativna točka
Metalna brtva na čelu 300 bara Prirubnica izlaza kompresora Trenje u paru s keramičkim premazom (Al₂O₃)
Trostruki kompozitni prsten za usne 150 bara Sučelje elektroničkog ekspanzijskog ventila Glavna usna (FFKM) + opruga za pohranu energije + pomoćna usna otporna na udarce
Samozatezna stezaljka 100Bar Brzi spojnik za aluminijske cijevi Prsten za prethodno zatezanje od legure s memorijom oblika (NiTi)
2. Dizajn otporan na trenje i habanje
Teksturiranje površine: Laserski gravirane mikro-rupice (promjer 50 μm, dubina 10 μm) za pohranu filma maziva rashladnog sredstva.
Asimetrični mijeh: Kut nabora kompenzatora cjevovoda je 45°, a vibracijsko naprezanje je smanjeno za 35% (stvarno mjerenje NVH).
IV. Inteligentna proizvodnja i upravljanje procesima
1. Proces proizvodnje brtvenih dijelova
Tehnologija Process Key Precizna kontrola
Miješanje Regulacija temperature unutarnje miješalice ±1℃ (disperzija grafena) Disperzija punila > 95%
Vulkanizacija kalupljenjem Vulkanizacija na promjenjivoj temperaturi (170℃×5min→200℃×2h) Tolerancija dimenzija ±0,03 mm
Površinska obrada Plazma fluoriranje (plin CF₄) Površinska energija ≤18mN/m
Online detekcija Strojni vid + prepoznavanje nedostataka umjetnom inteligencijom Stopa nedostataka <50 ppm
2. Postupak montaže cjevovoda
Tehnologija prethodnog premazivanja: Brtveni prsten je prethodno premazan termoreaktivnim fluorosilikonom (aktiviranim na 120 ℃) kako bi se zamijenilo lijepljenje na licu mjesta.
Praćenje kuta zakretnog momenta: Električni pištolj za zatezanje pruža povratne informacije o naprezanju sklopa u stvarnom vremenu kako bi se spriječila deformacija uzrokovana pretjeranim tlakom.
V. Inteligentni sustav za nadzor curenja
1. Arhitektura višerazinskog nadzora
Razina Tehničko rješenje Rješavanje curenja
Tijelo brtvenog prstena Ugrađeni tankoslojni piezorezistivni senzor Fluktuacija tlaka 0,1 bara
Infracrveni apsorpcijski spektar čvora cjevovoda (detekcija karakterističnog vrha R1234yf) koncentracija 5 ppm
Usporedba mjerača protoka mase rashladnog sredstva na razini sustava Godišnje curenje <2 g sljedivo
2. Logika upozorenja u oblaku
Grafikon
Kodirati
VI. Standardi provjere i konkurentni proizvodi
1. Ispitivanje u ekstremnim uvjetima okoline
Vrući i hladni šok: -40℃ (30 min) → 150℃ (30 min), 1000 ciklusa, stopa curenja <0,5 g/godišnje.
Visokotlačno pjeskarenje: ispitivanje tlakom vode od 450 bara (3 puta veći od radnog tlaka), bez istiskivanja brtvi.
Vibracije ceste: stol simulira 300.000 kilometara spektra ceste, dubina mikroistrošenosti <0,05 mm.
2. Mjerilo uspješnosti industrije
Parametri Xiaomijevo rješenje Teslino rješenje Prosjek u industriji
Propusnost CO₂ 45 g·mm/m²·d 68 g·mm/m²·d >300 g·mm/m²·d
Vrijeme montaže 18 sekundi/spoj 32 sekunde/spoj 45 sekundi/spoj
Stopa curenja sustava 0,3 g/godina 0,8 g/godina 2,5 g/godina
Zaključak
Xiaomijeva tehnologija brtvljenja cjevovoda za automobilsku rashladnu tekućinu postiže doživotno brtvljenje u superkritičnim uvjetima CO₂ putem molekularne barijere od perfluoroeterske gume, MOF bioničkog premaza i trostruke kompozitne strukture usne. Njegove tehničke barijere nisu samo u formuli materijala, već i u potpuno povezanoj zatvorenoj petlji inteligentne proizvodnje i inteligentnog praćenja – podaci o tlaku svakog brtvenog prstena prenose se u oblak u stvarnom vremenu, u kombinaciji s infracrvenom spektroskopijom i višestrukom provjerom mjerača protoka, rizik od curenja se smanjuje u korijenu.
Vrijeme objave: 04.06.2025.