Щёточные уплотнения (Brush seals)

Московский авиационной институт (НИУ)

Щеточные уплотнения

Впервые щеточные уплотнения были использованы на двигателе J-47 (General Eclectic) в 1948 году, но не были получены все необходимые требования. В 1987 году прошел сертификацию двигатель IAE V2500 (Rolls-Royce), на котором были использованы щеточные уплотнения.

J-47 IAE V2500

Щеточные уплотнения являются достойной заменой лабиринтным уплотнениям, являются контактными уплотнениями, у которых гибкие металлические щетки непрерывно касаются вращающейся части уплотнения. Рабочие параметры щеточных и других уплотнений приведены в таблице.

Описание конструкции

Элементы конструкции щеточных уплотнений:

-передняя пластина;

-задней пластины;

-пакета щеток;

-дефлектор(устанавливается на передней

пластине, для устранения колебания щеток);

Важное значение имеет уголь наклона щеток, который

может изменятся в диапазоне 45°~50°, в качестве

стандартного выбирается 45°;

Геометрические размеры щеточных уплотнений

Описание конструкции

Основные элементы: передняя пластина, набор щеток и задняя пластина. Для закрепления щеток используется сварка.

Необходимо сохранить целостность каждой щетки и пластин во время сварки.

Не допускаются попадание материала сварки в щеточный блок.

Только металлические щётки могут быть сварены

Недостаток: изменение структуры материала в зоне сварки.

Стандартная конструкция щеточных уплотнений

Конструкция General Electric

Щеточные уплотнения, запатентованные фирмой GE, являются уплотнением не сварной конструкции. Щетки расположены вдоль противоположных поверхностей (44) и (46). Они устанавливаются в пазы, которые делаются в процессе производства.

В процессе производстве щеточных уплотнений выполняются сложных технологических операций.

Конструкция General Electric

Способ соединение щеток и держателя.

Концы ребер могут быть изогнуты для закрытия паза, предотвращая перемещение щеток в пазе, чтобы осуществить это, сглаживающие ролики катятся по концовкам, деформируя гребешки в одном направлении, при сгибании гребешков щетки зажимаются в пазу.

Щеточные уплотнения MTU

В технологии изготовления щеточных уплотнений MTU не используется сварка. Уплотнение состоит из отдельных элементов, которые соединяются между собой механическим способом.

Конструкция:

- центральное кольцо;

- пакет щеток;

- обхватывающий элемент;

- поддерживающая пластина;

- корпус

Рабочие параметры:

- разность давлений: до 1200 КПа;

- температура: до 700°С;

- радиальная скорость: до 400 м/с

MTU провели ряд испытаний щеточных уплотнений на боевых самолетах.

Щеточные уплотнения после 365 часовой

эксплуатации(Рис). На графике показан

результат тестирования 8 боевых двигателей.

Пунктирными показаны линии допусков новых

уплотнений.

Показатели износа (по результатам испытания )

Пальчиковые уплотнения

Пальчиковые уплотнения состоять из ряда пальчиковых элементов зажатые между задней и передней распоркой и покрывной частью. Каждый пальчиковый элемент устанавливается таким образом, чтобы создать комплект стройно изогнутых бимс или пальчиков вокруг внутреннего диаметра. Пальчиковые элементы устанавливаются поочередно, так чтобы пальчик одного элемента мог закрыть пространство между другим пальчиком и примыкающим к ним элементам. Пальчиковые уплотнении являются последней разработкой запатентованное в 2002 году фирмой AlliedSignal Engines. Данный вид уплотнения был протестирован в лаборатории NASA.

Применение щеточных уплотнений

General Electric, одна из лидирующих компаний, которая разрабатывает щеточные уплотнения. Двигатели этой фирмы эксплуатируются с таким видом уплотнений. Примером исследования щеточных уплотнений может быть T-700(Рис). Уплотнения были разработаны для В.В.С США UH-60A Black Hawk по результатам наблюдений сделанных во Вьетнаме. Двигатель был протестирован с щеточными уплотнениями. Использование щеток повысило эффективность распределения вторичного воздуха, улучшая показатели двигателя на 5%.

До сентября 2001 года , GE имели более 70 щеток установленных на 9 машинах. Лидер парка проработал 32 000 часа. После трех лет испытаний проверка 10 уплотнений было выявлено , что щетки не имеют повреждения. Следующая проверка была осуществлена через 1,5 года службы- было выявлено незначительный износ на щетках и они дальше эксплуатировались.

Применение щеточных уплотнений

Щеточные уплотнения двигатель PW4000

WE LOVE OUR ENGINES,THAT’S WHY WE LOOKAFTER THEM FOR LIFE.