Struttura e principio di funzionamento della guarnizione a spazzola

La struttura di base di una guarnizione a spazzola è costituita da una piastra anteriore, una piastra posteriore e un pacco di spazzole composto da setole in lega ad alta-densità e alta-temperatura inserite tra di loro. Le setole sono orientate con un angolo di inclinazione specifico-che tipicamente varia da 35 gradi a 60 gradi -rispetto alla direzione di rotazione del rotore.

Il suo principio di funzionamento principale si basa su un "effetto autosigillante": la perdita di fluido che scorre attraverso gli spazi interstiziali non uniformi all'interno del pacco di setole genera flussi deviati, getti, correnti secondarie e vortici. Questo fenomeno fa sì che il flusso si sposti da una direzione prevalentemente in avanti a una laterale, aumentando così la resistenza al flusso e ottenendo un effetto di tenuta. All'aumentare del rapporto di pressione, l'area di perdita effettiva diminuisce a causa della maggiore densità delle setole, con conseguente riduzione del gradiente di perdita.

Agendo come travi a sbalzo, le setole subiscono una deformazione di flessione in risposta ai differenziali di pressione e agli spostamenti della superficie di tenuta; l'angolazione delle setole determina la distribuzione proporzionale del carico applicato tra sollecitazione di flessione e compressione della colonna.

In termini di progresso tecnologico, è stato sviluppato un design brevettato per una nuova guarnizione a spazzola-che incorpora un deflettore mobile dell'involucro interno-. Questa innovazione serve a ridurre la velocità relativa tra il pacco di setole e la pista di tenuta del rotore, estendendo così la gamma di differenziali di pressione applicabili alla tenuta.