Definition von Bürstendichtungen

Bürstendichtungen stellen eine hocheffiziente Dämpfungsdichtungstechnologie dar, die in Turbomaschinen eingesetzt wird. Ursprünglich für Flugzeugtriebwerke entwickelt, wurde ihre Anwendung später auf Bereiche wie Industriegasturbinen und Dampfturbinen ausgeweitet. Durch den Einsatz einer flexiblen Kontaktstruktur zur deutlichen Reduzierung der Leckageraten haben sie sich zu einer Schlüsseltechnologie in modernen Turbomaschinen entwickelt.

Eine Bürstendichtung besteht aus dicht angeordneten Metallborsten, die typischerweise aus einer Legierung auf Kobaltbasis bestehen. Diese Borsten sind abgewinkelt, um eine flexible Kontaktfläche zu bilden, die Rotorexzentrizitäten und thermische Verformungen aufnehmen kann; Darüber hinaus ist die Kontaktfläche mit verschleißfesten Materialien beschichtet, um den Abrieb zu minimieren. Wenn Flüssigkeit durch die Dichtung austritt, erzeugt sie Wirbelströmungen innerhalb des Borstenpakets, die kinetische Energie in thermische Energie umwandeln, um einen selbst-Dichtungseffekt zu erzielen; Folglich beträgt die Leckagerate lediglich ein -Fünftel bis ein -Zehntel der von herkömmlichen Labyrinthdichtungen. Strukturell werden Bürstendichtungen in geschweißte und geklemmte Typen eingeteilt; Letzteres unterstützt den Einsatz nicht-metallischer Materialien zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit, während mehr-Stufenkonstruktionen dafür sorgen, dass die Dichtungen Druckdifferenzen von bis zu 1,8 MPa standhalten. Optimierungsstrategien umfassen die Anpassung von Parametern wie dem Borstenwinkel (typischerweise zwischen 45 Grad und 55 Grad), der Anzahl der Borstenreihen und der Strömungsfläche zwischen den Stufen; Darüber hinaus kann der Einsatz neuartiger Materialien-wie Kohlefasern-den Reibungskoeffizienten effektiv reduzieren. Es bestehen jedoch weiterhin Herausforderungen, darunter das Risiko einer Instabilität des Borstenschlupfs in Umfangsrichtung bei hohen Druckunterschieden und ungleichmäßigen Druckabfällen auf der Abstromseite. Diese Probleme erfordern eine Abhilfe durch den Einsatz von Druckausgleichskammern oder strukturelle Änderungen, die auf bestimmte Betriebsbedingungen zugeschnitten sind.