Těsnicí pás Vortex: Revoluce v těsnění kapalin pro vysokorychlostní rotační zařízení

Těsnicí páska Vortex

 

V odvětvích špičkových zařízení, jako jsou letecké motory, vodíkové kompresory a polovodičové vakuové systémy, dosahuje vírový těsnicí pásek nanoměřítkové regulace průtoku kapaliny na rotujících rozhraních díky přesné logaritmické spirálové geometrii. Testovací data potvrzují:

  • Kritická rychlost:42 000 ot/min
  • Rychlost úniku hélia:​≤1,5×10⁻⁷ Pa·m³/s
  • Ztráta třecího výkonu:19 % mechanických ucpávek

I. Základní struktura a princip fungování

1. Třívrstvý funkční design

Komponent Materiálový systém Výkonnostní parametr
Základna se spirálovou drážkou Superslitina na bázi niklu (GH4169) CTE: 3,8 × 10⁻⁶/K (20-800 °C)
Pole těsnicích pásek Grafenem modifikovaný PI (PI/Gr) Pevnost v ohybu: 452 MPa při 300 °C
Radiální kompenzace Belleville Springs (17-7PH SS) Gradient předpětí: 50±3 N/mm

2. Dynamický těsnicí mechanismus

  • Generování zpětného tlakuCoriolisův jev ve spirálových drážkách vytváří tlakový poměr 1:12
  • Nano plynová fólie bariéraMezera 0,5–3 μm udržuje tuhost plynového filmu 10⁸ N/m³
  • SamočištěníOdstraňuje 99,2 % částic o velikosti >5 μm při lineární rychlosti >200 m/s

II. Průlomy ve výkonu

1. Adaptabilita na extrémní podmínky

Parametr Rozsah Validační případ
Teplotní rozsah -253 °C až 850 °C Motor CJ-1000A (2500 tepelných cyklů)
Rychlost Kapacita 42 000 ot/min Certifikace testu NASA-Glenn

2. Záruka nulové kontaminace

Střední Míra úniku Osvědčení
He ≤1,5×10⁻⁷ Pa·m³/s ASME PTC 19.1
H₂ 3,2×10⁻⁹ mol/(m·s) ISO 15848-1

3. Revoluce v energetické účinnosti a údržbě

Metrický Mechanická ucpávka Těsnicí páska Vortex Zlepšení
Ztráta třením 35,2 kW 6,8 kW ↓80,7 %
Chladicí voda 8,5 l/min 0 100% úspora
Cyklus údržby 3 měsíce 24 měsíců ↑700 %

III. Parametry průmyslového použití

Oblast použití Lineární rychlost (m/s) Rozsah tlaku Životnost
Letecké motory 420 0,2–3,5 MPa 25 000 hodin
Vodíkové kompresory 280 0,8–2,0 MPa více než 40 000 hodin
Vakuová litografie EUV 9,5 <10⁻⁵ Pa Bezúdržbový po celou dobu životnosti

Technický závěr: Nová definice hranic rotačních těsnění

Vortexový těsnicí pásek dosahuje tří revolučních pokroků díky geometrické topologii a materiálové vědě:

  • Překonává fyzické limityTeplotní odolnost -253 °C až 850 °C, odolnost 42 000 ot./min
  • Zajišťuje čistotuMolekulární těsnění (únik He ≤1,5×10⁻⁷ Pa·m³/s)
  • Znovuobjevuje efektivituSnížení tření o 80,7 %, eliminuje chladicí systémy (úspora 4 500 tun vody/rok/jednotka)

 

Když motor Raptor od SpaceX pracuje s výkonem 1 056 rad/s, tato spirálová linie v mikronovém měřítku brání hranice pokročilého inženýrství s nanoměřítkovou přesností.

V odvětvích špičkových zařízení, jako jsou letecké motory, vodíkové kompresory a polovodičové vakuové systémy, dosahuje vírový těsnicí pásek nanoměřítkové regulace průtoku kapaliny na rotujících rozhraních díky přesné logaritmické spirálové geometrii. Testovací data potvrzují:
Kritické otáčky: 42 000 ot/min. Únik hélia: ≤1,5×10⁻⁷ Pa·m³/s. Ztráta třením: 19 % mechanických ucpávek.

I. Základní struktura a princip fungování 1. Třívrstvý funkční design

SoučástMateriálový systémVýkonnostní parametrSpirální drážkaZákladnaSuperslitina na bázi niklu (GH4169)CTE: 3,8×10⁻⁶/K (20–800 °C)Pole těsnicích páskůGrafenem modifikovaný PI (PI/Gr)Pevnost v ohybu: 452 MPa při 300 °CRadiální kompenzacePružiny Belleville (17-7PH SS)Gradient předpětí: 50±3 N/mm2. Dynamický těsnicí mechanismus
Generování zpětného tlaku: Coriolisův jev ve spirálových drážkách vytváří tlakový poměr 1:12. Nanoplynová bariéra: Mezera 0,5–3 μm udržuje tuhost plynové vrstvy 10⁸ N/m³. Samočištění: Odstraňuje 99,2 % částic >5 μm při lineární rychlosti >200 m/s.

II. Průlomy ve výkonu 1. Adaptabilita na extrémní podmínky

ParametrRozsahOvěřeníPouzdroTeplotní rozsah-253 °C až 850 °CMotor CCJ-1000A (2500 tepelných cyklů)OtáčkyKapacita42 000 ot/minCertifikace NASA-Glenn Test​2. Záruka nulové kontaminace​

MédiumMíra únikuCertifikaceHe≤1,5×10⁻⁷ Pa·m³/sASME PTC 19,1H₂3,2×10⁻⁹ mol/(m·s)ISO 15848-1​3. Energetická účinnost a revoluce v údržbě​

Metrické mechanické těsněníVírový těsnicí pásekZlepšeníZtráta třením35,2 kW6,8 kW↓80,7 %Chladicí voda8,5 l/min0100% úsporaCyklus údržby3 měsíce24 měsíců↑700 %
III. Parametry průmyslového použití

Oblast použitíLineární rychlost (m/s)Rozsah tlakuŽivotnostLetecké motory4200,2–3,5 MPa25 000 hodinVodíkové kompresory2800,8–2,0 MPa40 000+ hodinEUV litografie Vakuum9,5<10⁻⁵ PaDoživotní bezúdržbový provoz
​Technický závěr: Nová definice hranic rotujících těsnění​Vírový těsnicí pásek dosahuje tří revolučních pokroků prostřednictvím geometrické topologie a materiálové vědy:
Překonává fyzikální limity: Pokrývá teplotní rozsah od -253 °C do 850 °C, odolává 42 000 ot./min. Zajišťuje čistotu: Těsnění na molekulární úrovni (únik He ≤1,5 × 10⁻⁷ Pa·m³/s). Zvyšuje účinnost: Snížení tření o 80,7 %, eliminuje chladicí systémy (úspora 4 500 tun vody/rok/jednotka).
Když motor Raptor od SpaceX pracuje s výkonem 1 056 rad/s, tato spirálová linie v mikronovém měřítku brání hranice pokročilého inženýrství s nanoměřítkovou přesností.


Čas zveřejnění: 23. června 2025