Класифікація та характеристика щіткових ущільнень

На основі своїх структурних і функціональних характеристик щіткові ущільнення можна класифікувати на стандартні типи, багато-ступінчасті типи та гібридні типи, які поєднують щіткові ущільнення з іншими механізмами ущільнення (наприклад, щіткові-лабіринтові ущільнення).

Багато{0}}ступінчасті щіткові ущільнення стикаються з проблемою нерівномірного розподілу падіння тиску між їх ступенями, що може легко призвести до передчасного виходу з ладу ущільнення. Дослідження показують, що в багато-ступінчастих щіткових ущільненнях падіння тиску, що виникає на кожній наступній сходинці, прогресивно зростає (наприклад, у дво-ступінчастому щітковому ущільненні внесок у падіння тиску окремих ступенів зазвичай становить від 32%–35% і 65%–68% відповідно). Основною причиною цього явища є поступово зростаюча-і нерівномірна-об’ємна швидкість потоку на етапах. Завдяки збільшенню площі поперечного-перерізу каналів потоку в нижніх ступенях можна ефективно зменшити об’ємну швидкість потоку, таким чином вирівнюючи падіння тиску на ступенях і покращуючи ефективність ущільнення та термін служби.

Гібридні щіткові ущільнення (такі як щіткові-лабіринтові ущільнення) використовують переваги, властиві різним механізмам ущільнення. Моделювання взаємодії рідинної -структури демонструє, що за ідентичних робочих умов рівень витоку таких гібридних конструкцій можна зменшити приблизно на 18% порівняно зі структурами чистого щіткового ущільнення. Завихрення повітряного потоку, створювані в їхніх полях потоку, служать для розсіювання частини енергії газу та зменшення швидкості витоку, тим самим наділяючи ущільнення певним ступенем адаптивності в діапазоні умов перепаду тиску.

Загалом, щіткові ущільнювачі пропонують кілька явних переваг, включаючи низькі вимоги до точності встановлення, високу ефективність і мінімальний витік. Практичні застосування-, як-от модернізація парових турбін на електростанціях-, показали, що ці ущільнення можуть ефективно підвищити ефективність циліндрів турбіни, зменшити споживання вугілля та отримати значні економічні вигоди.

Крім того, були розроблені різні спеціалізовані структурні конструкції для оптимізації продуктивності; наприклад, конструкції щіткових ущільнень із зігнутими секціями щетини дозволяють одночасно досягти низької жорсткості щетини та мінімального радіального структурного сліду.