Щеточные уплотнения являются одним из наиболее перспективных уплотнений классов газовоздушного уплотнения, допускающие контакт (касание) уплотняющих поверхностей без ущерба работоспособности конструкции.По данным NASA разработка высокоэффективных уплотнений и технология их изготовления являются одним из критических направлений при удовлетворении требований, предъявляемых к новым поколениям авиационных двигателей, таких как удельный расход топлива тягвооружённость долговечность себестоимость изготовления. Уменьшение вдвое утечек циклового воздуха , около 4%, уменьшает 0,9% удельный расход топлива увеличивает тягу на 2,5% в качестве альтернативы температура на входе в турбину может быть уменьшена на 20 С , что приведет к 50 % увеличению ресурса лопаток и уменьшение прямых эксплуатационных расходов на 1% за счет уменьшение расхода топлива С коммерческой точки зрения инвестиции в разработку уплотнения в 4…5 раз более эффективны чем вложения в пересмотр конструкции, проверку и сертификацию компрессора и турбин для достижения указанных выше показателей.

1. Московский авиационной институт (НИУ)

2. 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.

3. 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

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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

8. 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 )

9. 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.

10. 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.

11. Щеточные уплотнения двигатель PW4000

12. WE LOVE OUR ENGINES,
THAT’S WHY WE LOOK
AFTER THEM FOR LIFE.