항공 엔진, 수소 압축기, 반도체 진공 시스템과 같은 고급 장비 분야에서, 보텍스 씰 스트립은 정밀한 대수 나선 형상을 통해 회전 계면에서 나노스케일 유체 제어를 구현합니다. 테스트 데이터는 다음을 확인합니다.
- 임계 속도: 42,000rpm
- 헬륨 누출률: ≤1.5×10⁻⁷ Pa·m³/s
- 마찰 전력 손실: 기계적 씰의 19%
I. 핵심 구조 및 작동 원리
1. 3중 기능성 디자인
| 요소 | 재료 시스템 | 성능 매개변수 |
|---|---|---|
| 나선형 홈 베이스 | Ni 기반 초합금(GH4169) | CTE: 3.8×10⁻⁶/K(20-800°C) |
| 씰 스트립 어레이 | 그래핀 개질 PI(PI/Gr) | 굽힘 강도: 452MPa @300°C |
| 방사형 보상 | 벨빌 스프링스(17-7PH SS) | 예압 기울기: 50±3 N/mm |
2. 동적 밀봉 메커니즘
- 역압 생성: 나선형 홈의 코리올리 효과는 1:12의 압력 비율을 생성합니다.
- 나노 가스 필름 배리어: 0.5-3μm 갭은 10⁸ N/m³ 가스 필름 강성을 유지합니다.
- 자체 세척: 200m/s 이상의 선형 속도에서 5μm 이상의 입자를 99.2% 제거합니다.
II. 성과 혁신
1. 극한 환경 적응력
| 매개변수 | 범위 | 검증 사례 |
|---|---|---|
| 온도 범위 | -253°C ~ 850°C | CJ-1000A 엔진(2500 열 사이클) |
| 속도 용량 | 42,000rpm | NASA-Glenn 테스트 인증 |
2. 오염 없음 보장
| 중간 | 누설률 | 인증 |
|---|---|---|
| He | ≤1.5×10⁻⁷ Pa·m³/s | ASME PTC 19.1 |
| 수소(H₂) | 3.2×10⁻⁹ 몰/(m·s) | ISO 15848-1 |
3. 에너지 효율 및 유지 보수 혁신
| 미터법 | 기계적 씰 | 보텍스 씰 스트립 | 개선 |
|---|---|---|---|
| 마찰 손실 | 35.2kW | 6.8kW | ↓80.7% |
| 냉각수 | 8.5L/분 | 0 | 100% 절약 |
| 유지 보수 주기 | 3개월 | 24개월 | ↑700% |
III. 산업 응용 분야 매개변수
| 응용 분야 | 선형 속도(m/s) | 압력 범위 | 서비스 수명 |
|---|---|---|---|
| 항공 엔진 | 420 | 0.2~3.5MPa | 25,000시간 |
| 수소 압축기 | 280 | 0.8~2.0MPa | 40,000시간 이상 |
| EUV 리소그래피 진공 | 9.5 | <10⁻⁵ 파스칼 | 평생 유지 보수 불필요 |
기술적 결론: 회전 씰의 경계 재정의
소용돌이 밀봉 스트립은 기하학적 위상수학과 재료 과학을 통해 세 가지 혁신적인 발전을 이루었습니다.
- 물리적 한계를 정복하다: -253°C ~ 850°C를 커버하고 42,000rpm을 견딥니다.
- 순도를 보장합니다: 분자 수준 밀봉(He 누출 ≤1.5×10⁻⁷ Pa·m³/s)
- 효율성을 재창조하다: 마찰 80.7% 감소, 냉각 시스템 제거(연간 4,500톤/대 물 절약)
SpaceX의 랩터 엔진이 1,056라드/초로 작동할 때, 이 미크론 규모의 나선형 선은 나노 규모의 정밀도로 첨단 엔지니어링의 최전선을 방어합니다.
항공 엔진, 수소 압축기, 반도체 진공 시스템과 같은 고급 장비 분야에서, 보텍스 씰 스트립은 정밀한 대수 나선 형상을 통해 회전 계면에서 나노스케일 유체 제어를 구현합니다. 테스트 데이터는 다음을 확인합니다.
임계 속도: 42,000 rpm 헬륨 누출률: ≤1.5×10⁻⁷ Pa·m³/s 마찰 전력 손실: 기계적 씰의 19%
I. 핵심 구조 및 작동 원리 1. 3중 기능 설계
구성 요소 재료 시스템 성능 매개변수 나선형 홈 베이스 Ni계 초합금(GH4169) CTE: 3.8×10⁻⁶/K (20-800°C) 씰 스트립 어레이 그래핀 개질 PI(PI/Gr) 굽힘 강도: 452MPa @300°C 방사형 보정 벨빌 스프링(17-7PH SS) 예압 기울기: 50±3 N/mm2. 동적 밀봉 메커니즘
역압 생성: 나선형 홈의 코리올리 효과로 1:12 압력 비율 생성 나노 가스 필름 장벽: 0.5-3μm 간격이 10⁸ N/m³ 가스 필름 강성을 유지 자체 세척: 200m/s 이상의 선형 속도에서 5μm 이상의 입자를 99.2% 제거
II. 성능 혁신 1. 극한 상황 적응력
매개변수 범위 검증 사례 온도 범위 -253°C ~ 850°C CCJ-1000A 엔진(2500회 열 사이클) 속도 용량 42,000 rpm NASA-Glenn 테스트 인증 2. 무오염 보증
매체 누설률 인증 He≤1.5×10⁻⁷ Pa·m³/s ASME PTC 19.1H₂3.2×10⁻⁹ mol/(m·s) ISO 15848-13. 에너지 효율 및 유지보수 혁신
미터법 기계식 씰, 보텍스 씰 스트립 개선, 마찰 손실 35.2kW, 6.8kW 감소, 80.7% 냉각수 8.5L/min, 100% 절감, 유지보수 주기 3개월, 24개월 증가, 700%
III. 산업 응용 분야 매개변수
적용 분야선형 속도(m/s)압력 범위서비스 수명항공 엔진4200.2-3.5 MPa25,000시간수소 압축기2800.8-2.0 MPa40,000시간 이상EUV 리소그래피진공9.5<10⁻⁵ Pa수명 유지 보수 불필요
기술적 결론: 회전 씰의 경계 재정의보텍스 씰 스트립은 기하학적 위상수학 및 재료 과학을 통해 세 가지 혁신적인 발전을 이루었습니다.
물리적 한계 극복: -253°C ~ 850°C를 커버하고 42,000rpm을 견딥니다. 순도 보장: 분자 수준 밀봉(He 누출 ≤1.5×10⁻⁷ Pa·m³/s) 효율성 재창조: 마찰 80.7% 감소, 냉각 시스템 제거(연간 4,500톤의 물 절약/단위)
SpaceX의 랩터 엔진이 1,056라드/초로 작동할 때, 이 미크론 규모의 나선형 선은 나노 규모의 정밀도로 첨단 엔지니어링의 최전선을 방어합니다.
게시 시간: 2025년 6월 23일