Sự khác biệt giữa Brush Seal và Labyrinth Seal là gì?

Trong lĩnh vực công nghệ làm kín, phớt chổi và phớt mê cung là hai giải pháp riêng biệt được sử dụng để kiểm soát rò rỉ chất lỏng và duy trì chênh lệch áp suất trong máy móc quay. Mặc dù cả hai đều phục vụ mục đích làm kín, nhưng thiết kế, vật liệu và đặc điểm hiệu suất của chúng khác nhau đáng kể.

Bài viết này sẽ đi sâu vào sự phức tạp của phớt chổi và phớt mê cung, so sánh cấu trúc, ứng dụng và hiệu quả của chúng trong nhiều môi trường công nghiệp khác nhau.

Brush Seal là gì

Một con dấu bàn chải là một loại con dấu cơ khí sử dụng một bộ lông dày đặc, thường được làm từ thép không gỉ, để tạo ra cơ chế bịt kín linh hoạt giữa các thành phần tĩnh và quay trong máy móc tuabin. Các lông được tạo góc theo hướng quay, cho phép tạo ra giao diện bịt kín tuân thủ có thể thích ứng với chuyển động hướng tâm và độ lệch trục trong khi vẫn duy trì khoảng hở tối thiểu. Thiết kế độc đáo này cho phép phớt chổi cung cấp khả năng bịt kín hiệu quả ngay cả trong điều kiện chênh lệch áp suất và tốc độ quay cao.

Phớt chổi than có một số ưu điểm so với phớt labyrinth truyền thống. Gói lông cứng phù hợp với bề mặt rôto, giảm thiểu khoảng hở rò rỉ và giảm lưu lượng rò rỉ. Độ đàn hồi của lông cứng cho phép thích ứng tốt hơn với động lực học rôto, sự phát triển nhiệt và các yếu tố vận hành khác. Ngoài ra, phớt chổi than có thể được sử dụng kết hợp với phớt labyrinth hoặc các công nghệ phớt khác để nâng cao hơn nữa hiệu suất bịt kín.

Ứng dụng phớt chổi than đã mở rộng trên nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm tua bin hơi nước, tua bin khí và động cơ hàng không vũ trụ. Trong các ứng dụng tua bin hơi nước, phớt chổi than có thể làm giảm đáng kể rò rỉ hơi nước, cải thiện hiệu suất máy móc tổng thể và giảm tổn thất hơi nước tốn kém. Phớt chổi than cũng được sử dụng trong tua bin khí công nghiệp và động cơ phản lực để giảm thiểu luồng khí rò rỉ, dẫn đến cải thiện hiệu quả hoạt động.

Con dấu mê cung là gì

MỘT Phong ấn là một loại phớt không tiếp xúc sử dụng một loạt các lối đi phức tạp, giống như mê cung để tạo ra một con đường quanh co cho dòng chất lỏng. Phớt bao gồm một loạt các răng hoặc vây mê cung được sắp xếp theo một kiểu mẫu cụ thể, với mỗi răng tạo ra một sự giảm áp suất nhỏ. Khi chất lỏng di chuyển qua mê cung, nó trải qua một loạt các lần giãn nở và co lại, dẫn đến giảm áp suất đáng kể trên phớt.

Phớt Labyrinth dựa trên nguyên lý tạo ra nhiều giọt áp suất để giảm thiểu dòng rò rỉ. Hiệu quả của phớt labyrinth phụ thuộc vào các yếu tố như số răng labyrinth, hình dạng của chúng và khoảng hở giữa các thành phần quay và tĩnh. Khoảng hở được thiết kế nhỏ nhất có thể trong khi vẫn cho phép vận hành an toàn và thích ứng với các yếu tố như giãn nở nhiệt và động lực học của rôto.

Một trong những ưu điểm chính của phớt labyrinth là bản chất không tiếp xúc của chúng, giúp giảm thiểu sự mài mòn trên bề mặt rôto và kéo dài tuổi thọ phớt. Phớt labyrinth cũng có thiết kế tương đối đơn giản và có thể dễ dàng sản xuất và bảo trì. Tuy nhiên, chúng nhạy cảm với những thay đổi về khe hở và có thể bị rò rỉ nhiều hơn nếu khe hở trở nên quá lớn do sự mài mòn hoặc điều kiện vận hành.

Phớt Labyrinth được ứng dụng trong nhiều loại máy móc quay, chẳng hạn như tua bin hơi, tua bin khí và máy nén. Chúng thường được sử dụng kết hợp với các công nghệ phớt khác, chẳng hạn như phớt chổi hoặc phớt mài mòn, để cung cấp giải pháp bịt kín toàn diện.

Sự khác biệt chính giữa Brush Seal và Labyrinth Seal

Cơ chế niêm phong

Phớt chổi than bao gồm các sợi lông dày đặc, thường được làm bằng thép không gỉ, tạo thành giao diện bịt kín tuân thủ. Các sợi lông mềm dẻo và thích ứng với chuyển động của rô-to, duy trì khoảng cách hẹp.

Ngược lại, phớt labyrinth dựa vào một loạt các răng cứng hoặc các cạnh dao tạo ra một đường đi quanh co cho dòng chảy của chất lỏng. Phớt labyrinth không có thành phần bịt kín tuân thủ như phớt chổi.

Liên hệ

Phớt chổi than là loại phớt tiếp xúc, nghĩa là lông chổi tiếp xúc nhẹ với bề mặt rôto. Tiếp xúc này cho phép phớt chổi than thích ứng với các chuyển động và rung động của rôto trong khi vẫn duy trì được độ kín hiệu quả.

Ngược lại, phớt Labyrinth là phớt không tiếp xúc. Chúng duy trì một khoảng hở nhỏ giữa răng phớt và rotor, dựa vào sự giảm áp suất trên đường đi của phớt để giảm rò rỉ.

Giảm rò rỉ

Phớt chổi than cung cấp khả năng giảm rò rỉ vượt trội so với phớt labyrinth. Gói lông cứng tuân thủ theo rotor, giảm thiểu khoảng hở rò rỉ. Một phớt chổi than đơn có thể giảm rò rỉ tới 90% so với phớt labyrinth thông thường.

Phớt Labyrinth, mặc dù hiệu quả, nhưng có rò rỉ cố hữu do khoảng hở giữa răng phớt và rôto. Rò rỉ trong phớt labyrinth tăng theo thời gian khi khoảng hở tăng do hao mòn và tăng nhiệt.

Độ bền

Phớt Labyrinth thường có độ bền cao hơn so với phớt chổi. Hình dạng cứng của phớt Labyrinth giúp chúng chống mài mòn và hư hỏng.

Do đặc tính tiếp xúc nên phớt chổi than sẽ bị mòn theo thời gian do lông chổi cọ xát vào bề mặt rôto.

Phạm vi nhiệt độ

Cả phớt chổi và phớt labyrinth đều có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng. Tuy nhiên, phớt chổi có một lợi thế nhỏ trong các ứng dụng nhiệt độ cao. Lông chổi, thường được làm bằng siêu hợp kim gốc coban hoặc niken, có thể chịu được nhiệt độ lên tới 800°C (1.472°F). Phớt labyrinth, tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng, có thể hoạt động ở nhiệt độ lên tới khoảng 650°C (1.200°F). Bản chất dễ uốn của phớt chổi cho phép chúng thích ứng với sự phát triển nhiệt hiệu quả hơn phớt labyrinth cứng.

Các ứng dụng

Phớt chổi than và phớt mê cung được ứng dụng trong nhiều loại máy móc tua bin khác nhau, bao gồm tua bin hơi, tua bin khí, máy nén và máy bơm. Phớt chổi than đặc biệt hiệu quả trong các ứng dụng có chênh lệch áp suất cao, chẳng hạn như phớt tuyến tua bin hơi và phớt bể chứa ổ trục tua bin khí. Chúng cũng được sử dụng kết hợp với phớt mê cung để nâng cao hiệu suất bịt kín tổng thể.

Phớt Labyrinth được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng có chênh lệch áp suất thấp hơn và nơi mà việc bịt kín không tiếp xúc được ưa chuộng. Chúng thường được tìm thấy trong việc bịt kín bộ tăng áp, bịt kín mắt máy nén và như là phớt giữa các giai đoạn trong tua bin và máy nén.