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 Test2. Záruka nulové kontaminace
MédiumMíra únikuCertifikaceHe≤1,5×10⁻⁷ Pa·m³/sASME PTC 19,1H₂3,2×10⁻⁹ mol/(m·s)ISO 15848-13. 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 těsněníVírový 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