【据MTU网站2024年10月15日报道】MTU公司的刷式密封技术相对传统密封技术,根据其在发动机不同的密封位置,漏气率可降低50%至80%,新的刷式密封可以将燃油消耗降低1%。几千根细丝制成的柔性密封与旋转表面相当完美地结合在一起,即使每分钟25000转,转子也不会有任何磨损。密封和零部件之间的间隙总会尽可能保持最小。
MTU密封制造技术拥有专利
MTU公司40年前就已有刷式密封制造技术。当时Tornado("狂风"战斗机)配装的RB199发动机高压涡轮需要一种新的冷却密封,该密封必须能够承受6bar(0.6兆帕)的压力,500℃以上的高温以及高达每秒170米的滑行速度。
传统的密封技术也能符合这些需求,但这种密封经常会出现严重的泄漏现象,从而损伤转子。因此提出了这个刷式密封的想法。刷式密封制造采用的是独特的线环和紧固方法。
由金属丝组成的密封元件
先将Haynes25合金制成的金属丝缠绕在由一个叶片固定的两个线芯上,Haynes25是一种钴镍铬钨合金,具有优质的高温强度及抗氧化性。用C型管将金属丝紧固线芯之后,将叶片移出,形成一个双条刷,然后将其放入一个专门的退火装置,制成一个致密定型的壳体。再次进行低压退火,保证壳体移出后不会变形。然后将双刷条一分为二,将条刷根据密封类型直径制成一个环形。这时将条刷两端焊在一起,一定注意避免将细小金属丝弄断。这个过程的精准性一直以来是刷式密封面临的主要挑战,因为这是一个非常复杂的手工操作。MTU制定了最终检测的目视检查规程,以保证刷条内径的精准性。
目前RB199刷式密封投入生产以来,没有出现任何问题。EJ200发动机所使用的一些传统密封结构已逐渐被刷式密封取代。空客A400M军用运输机配装的TP400-D6还采用了凯夫拉(一种对位芳纶纤维)密封。每毫米的刷式密封包含6000多根凯夫拉纤维。
在商用航空领域,这种密封结构也逐渐被推广使用。首先它们应用于一些验证机,如IAE的V2500和普惠的PW2037。由于商业航空安全要求更加严格,因此认证过程更加复杂。第一个商业应用是普惠PW6000。在商用航空领域取得重大突破的是应用于普惠GT发动机系列压气机和涡轮的两个刷式密封。
新产品即将问世
对刷式密封技术,MTU拥有专门的内部开发团队和高端的试车台。40年前RB199所做的前沿研究一直是目前刷式密封研究的基准。
现在他们正在测试一种新的材料,这种材料耐高温能力将提高几倍,这将应用于第二代齿轮传动涡扇发动机,如涡轮转子和静子之间的内部密封位置。此外,MTU在军用发动机领域也在继续开发新技术。