Klasyfikacja i charakterystyka uszczelek szczotkowych

Na podstawie ich cech strukturalnych i funkcjonalnych uszczelnienia szczotkowe można podzielić na typy standardowe,-wielostopniowe i typy hybrydowe, które łączą uszczelnienia szczotkowe z innymi mechanizmami uszczelniającymi (takimi jak uszczelnienia szczotkowe-labiryntowe).

Wielostopniowe-uszczelki szczotkowe borykają się z problemem nierównomiernego rozkładu spadku ciśnienia na swoich stopniach, co może łatwo prowadzić do przedwczesnej awarii uszczelnienia. Badania wskazują, że w przypadku wielostopniowych-uszczelnień szczotkowych spadek ciśnienia powodowany przez każdy kolejny stopień stopniowo wzrasta (na przykład w przypadku dwustopniowego uszczelnienia szczotkowego udział spadku ciśnienia poszczególnych stopni wynosi zazwyczaj odpowiednio 32–35% i 65–68%). Główną przyczyną tego zjawiska jest stopniowo rosnące-i nierównomierne-objętościowe natężenie przepływu na poszczególnych etapach. Zwiększając-przekrój poprzeczny kanałów przepływowych w dalszych etapach, można skutecznie zmniejszyć objętościowe natężenie przepływu, równoważąc w ten sposób spadek ciśnienia na etapach i poprawiając zarówno wydajność uszczelnienia, jak i żywotność.

Hybrydowe uszczelki szczotkowe (takie jak-szczotkowe uszczelnienia labiryntowe) wykorzystują zalety różnych mechanizmów uszczelniających. Symulacje interakcji-struktury płynu pokazują, że w identycznych warunkach pracy stopień wycieku w takich konstrukcjach hybrydowych można zmniejszyć o około 18% w porównaniu z konstrukcjami z czystymi uszczelkami szczotkowymi. Wiry przepływu powietrza generowane w ich polach przepływu służą do rozproszenia części energii gazu i zmniejszenia prędkości wycieku, zapewniając w ten sposób uszczelce pewien stopień zdolności adaptacji w całym zakresie warunków różnicy ciśnień.

Ogólnie rzecz biorąc, uszczelki szczotkowe oferują kilka wyraźnych zalet, w tym niskie wymagania dotyczące precyzji montażu, wysoką wydajność i minimalne wycieki. Praktyczne zastosowania-takie jak modernizacja turbin parowych w elektrowniach-wykazały, że uszczelnienia te mogą skutecznie zwiększyć wydajność cylindrów turbiny, zmniejszyć zużycie węgla i generować znaczne korzyści ekonomiczne.

Ponadto opracowano różne specjalistyczne projekty konstrukcyjne w celu optymalizacji wydajności; na przykład konstrukcje uszczelek szczotkowych z wygiętymi sekcjami włosia pozwalają na jednoczesne osiągnięcie niskiej sztywności włosia i minimalnego promieniowego śladu konstrukcyjnego.