BR112016027860B1 - Arranjo de vedação e amortecedor de choque ou acionador hidráulico - Google Patents

Abstract

arranjo de vedação que tem um elemento de amortecimento. a presente invenção refere-se a um arranjo de vedação (10), o qual compreende um primeiro elemento de máquina (12) e um segundo elemento de máquina (14), os quais são arranjados espaçados um do outro, formando uma abertura de vedação (28), e de uma maneira tal que são móveis na translação um em relação ao outro ao longo de um eixo de movimento (16); um elemento de vedação (24) que tem uma virola de vedação (26), uma seção da qual é arranjada pelo menos em um sulco de retenção (20) no primeiro elemento de máquina (12) e que serve para vedar uma região de baixa pressão (n) de uma região de alta pressão (h) do arranjo de vedação; um elemento de pré-carga elasticamente deformável de borracha, que é arranjado no sulco de retenção (20) e que serve para pré-carregar o elemento de vedação (24) com a virola de vedação (26) do mesmo contra uma superfície de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14); e pelo menos um membro de amortecimento elasticamente deformável para o suporte axial do elemento de vedação (24), em que pelo menos uma seção desse membro é arranjada entre um flanco do sulco (30), arranjado no lado de baixa pressão, do sulco de retenção (20) e do elemento de vedação (24) na direção axial. o membro de amortecimento (36) é composto de um material que tem um módulo de elasticidade menor do que o módulo de elasticidade do material do elemento de vedação (24).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um arranjo de vedação quecompreende um primeiro elemento de máquina e um segundo elemento de máquina, que são arranjados espaçados um do outro, formando uma abertura de suporte ou de vedação, e de maneira tal que se movem na translação um em relação ao outro ao longo de um eixo de movimento. O arranjo de vedação tem um elemento de vedação que tem uma virola de vedação, uma seção da qual é arranjada pelo menos em um sulco de retenção em um dos dois elementos de máquina e por meio do qual uma região de alta pressão do arranjo de vedação é vedada de uma região de baixa pressão do arranjo de vedação. Um elemento de pré- carga elástico de borracha para pré-carregar o elemento de vedação com a virola de vedação do mesmo de encontro a uma superfície de vedação do outro dos dois elementos de máquina é arranjado no sulco de retenção.

[002] Os arranjos de vedação desse tipo têm uma ampla gama deaplicações na prática e são estabelecidos há muito tempo em amortecedores de choque e acionadores hidráulicos, por exemplo.

[003] As vidas em serviço desses arranjos de vedação dependemde maneira decisiva da extensão da vida útil do elemento de vedação usado.

[004] No uso operacional do arranjo de vedação, o elemento devedação é frequentemente sujeito a cargas mecânicas elevadas. Desse modo, a pressurização da região de alta pressão do arranjo de vedação ou o movimento relativo de translação das duas peças de máquina podem conduzir a tais cargas mecânicas elevadas no elemento de vedação que pode ser tensionado de maneira excessiva e possivelmente até mesmo ser plasticamente deformado na região de contato do mesmo com um flanco do sulco, arranjada no lado de baixa pressão, do sulco de retenção. No caso extremo, o elemento de vedação pode ser extrudado sob as cargas na abertura de vedação entre as duas peças de máquina. De modo geral, isso é desvantajoso para a capacidade de vedação do elemento de vedação e pode conduzir à perda total do funcionamento do elemento de vedação. Na prática, o elemento de vedação, que pode ser composto, por exemplo, de uma fluoroborracha (FKM) ou um politetrafluoroetileno (PTFE), que pode suportar uma tensão térmica mais alta, portanto, deve ser dotado de dimensões suficientemente grandes para poder suportar adequadamente as cargas que ocorrem durante a operação. No entanto, o dimensionamento maior do elemento de vedação pode conduzir, por sua vez, a um comportamento de contração a frio mais pobre do elemento de vedação. A consequência disto pode ser um coeficiente de atrito mais pobre e uma capacidade de vedação mais pobre do elemento de vedação na faixa de baixa temperatura.

[005] Portanto, o objetivo da invenção consiste nodesenvolvimento do arranjo de vedação mencionado no início e um amortecedor de choque ou acionador hidráulico provido com o mesmo de uma maneira tal que o elemento de vedação do mesmo fica mais bem protegido de cargas excessivas no uso operacional, permitindo desse modo que o elemento de vedação tenha dimensões menores enquanto mantém a vida em serviço do elemento de vedação inalterada e possivelmente também permitindo que ele seja manufaturado a partir de um material que seja menos resistente às cargas mecânicas e tenha um coeficiente de atrito ainda melhor do que, por exemplo, o PTFE.

[006] O objetivo ao qual pertence o arranjo de vedação é atingidopor um arranjo de vedação que tem as características indicadas na reivindicação 1 da patente. O amortecedor de choque ou o acionador hidráulico de acordo com a invenção têm as características indicadas na reivindicação 11.

[007] Desenvolvimentos da invenção compõem o objeto dadescrição, das reivindicações dependentes e das modalidades ilustrativas mostradas no desenho.

[008] De acordo com a invenção, o arranjo de vedação tem ummembro de amortecimento elasticamente deformável para o suporte axial do elemento de vedação, em que pelo menos uma seção de tal membro é arranjada entre um flanco do sulco do lado de baixa pressão do sulco de retenção e do elemento de vedação na direção do eixo de movimento, isto é, na direção axial. Aqui, o membro de amortecimento é composto de um material que tem um módulo de elasticidade menor do que o módulo de elasticidade do material do elemento de vedação.

[009] No estado operacional pressurizado do arranjo de vedaçãoou no caso de um movimento axial (movimento concomitante), associado com o movimento relativo dos dois elementos de máquina, do elemento de vedação na direção do lado de baixa pressão do arranjo de vedação, o elemento de vedação pode ser suportado no membro de amortecimento. Sob a força axialmente dirigida que pressiona o elemento de vedação de encontro ao membro de amortecimento, o membro de amortecimento é deformado elasticamente devido ao seu módulo de elasticidade menor em comparação com o material do elemento de vedação. Desse modo, é possível neutralizar de maneira confiável a sobrecarga e os danos concomitantes do elemento de vedação, até mesmo no caso de aplicações de pressão alta ou ultra-alta ou altos níveis de aceleração do movimento relativo de translação dos dois elementos de máquina. Além disso, o elemento de vedação pode ter dimensões menores de modo geral, isto é, ele pode ser dotado de um volume total menor do que é possível sem tal membro de amortecimento. Isso é vantajoso em respeito ao comportamento de contração a frio do elemento de vedação. Além disso, o elemento de vedação pode ser composto de um material que seja menos resistente a cargas mecânicas sem que isso tenha um efeito negativo na vida operacional do elemento de vedação. Desse modo, o elemento de vedação pode ser manufaturado (composto) de um material que, por um lado, é distinguido por um coeficiente de atrito particularmente baixo mas que até o presente momento era considerado como inadequado para o uso em um arranjo de vedação mencionado no início devido à sua baixa resistência a cargas operacionais estáticas/dinâmicas. Aqui, o coeficiente de atrito reduzido permite um desgaste menor e uma faixa de aplicações técnica ainda mais ampla do arranjo de vedação. O membro de amortecimento também torna possível neutralizar as possíveis vibrações indesejadas no arranjo de vedação causadas pelo efeito gruda-desliza (comportamento de grudar-deslizar) do elemento de vedação que é apoiado sobre a superfície de vedação da segunda peça de máquina.

[0010] Um espaço livre é formado entre o membro deamortecimento e a superfície de vedação da segunda peça de máquina, em que o membro de amortecimento pode ser deformado elasticamente nesse espaço na direção do segundo elemento de máquina quando sujeitado à força da pressão do contato do elemento de vedação, que é dirigido axialmente na direção do lado de baixa pressão. O dito espaço livre assegura desse modo que o membro de amortecimento possa se expandir livremente transversalmente ao eixo de movimento. O espaço livre é delimitado na direção radial pela superfície de vedação do segundo elemento de máquina e uma parede interna, voltada para a superfície de vedação, do membro de amortecimento. Em outras palavras, o espaço livre estende-se continuamente da parede interna do membro de amortecimento à superfície de vedação do segundo elemento de máquina. O termo "espaço livre"é empregado para se referir a um volume espacial do arranjo de vedação em que nenhum corpo sólido, isto é, nenhum componente do arranjo de vedação, é arranjado. De modo geral, o espaço de deformação requerido para o efeito de amortecimento do membro de amortecimento se torna desse modo disponível. Além disso, é desse modo possível ampliar uma superfície de suporte eficaz do membro de amortecimento para o elemento de vedação em proporção à força da pressão do contato do elemento de vedação contra o membro de amortecimento, isto é, em proporção a uma pressão atmosférica que prevalece na região de alta pressão do arranjo de vedação.

[0011] Uma proteção do elemento de vedação ainda maior contraas sobrecargas ou os danos é obtida de acordo com a invenção em virtude do fato que o membro de amortecimento cobre parcialmente a abertura de vedação na direção axial, pelo menos no estado pressurizado do arranjo de vedação (ou da região de alta pressão). Nesse caso, o membro de amortecimento tem a função adicional de um elemento de barreira, por meio do que a largura total da abertura de vedação pode ser parcialmente deslocada de maneira dinâmica, isto é, de acordo com a força da pressão de contato que age no membro de amortecimento. Desse modo, é possível neutralizar de maneira confiável o risco da deformação plástica do elemento de vedação na abertura de vedação formada entre as duas peças de máquina, isto é, a extrusão do elemento de vedação na abertura de vedação, especialmente em aplicações de alta pressão ou de pressão ultra-alta.

[0012] De acordo com a invenção, é possível, em particular, que omembro de amortecimento seja projetado de uma maneira tal que o membro de amortecimento não toque na superfície de vedação da segunda peça de máquina no caso de uma pressurização máxima predeterminada do lado de alta pressão do arranjo de vedação, isto é, uma força máxima da pressão do contato do elemento de vedação contra o membro de amortecimento. Em caso negativo, o membro de amortecimento pode afetar um movimento relativo dos dois elementos de máquina.

[0013] De acordo com a invenção, o membro de amortecimentopode ter um formato em seção transversal poligonal, redondo, oval ou elíptico ou até mesmo algum outro formato em seção transversal.

[0014] Em seu estado sem carga, o membro de amortecimentopode ser arranjado completamente dentro do sulco de retenção. Em outras palavras, o membro de amortecimento não se projeta além do flanco do sulco do lado de baixa pressão na direção da segunda peça de máquina, transversalmente ao eixo de movimento, em seu estado sem carga.

[0015] No caso do desenho mais simples, o membro deamortecimento é apoiado de encontro ao primeiro elemento de máquina em uma direção ortogonal ao eixo de movimento no estado sem carga, de preferência por meio de sua extremidade distante do segundo elemento de máquina. Nesse caso, o primeiro elemento de máquina serve como um limite para o membro de amortecimento, com o resultado que o membro de amortecimento é substancialmente deformado na direção do segundo elemento de máquina, dependendo de sua compressão axial pelo elemento de vedação e em contato com o flanco do sulco do lado de baixa pressão. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o membro de amortecimento pode se apoiado sobre ou ser suportado em um ressalto ou no fundo de sulco do sulco de retenção da primeira peça de máquina.

[0016] É auto-evidente que o membro de amortecimento pode sersuportado diretamente (imediatamente) ou através do elemento de pré- carga no primeiro elemento de máquina. Provou ser vantajoso em termos de aspectos de engenharia de produção se o membro de amortecimento for arranjado ou colocado com folga no sulco de retenção.

[0017] De acordo com a invenção, é possível, em particular, que omembro de amortecimento seja formado integralmente com o elemento de pré-carga. Isso é vantajoso com respeito a aspectos do custo e com respeito à instalação simplificada do arranjo de vedação.

[0018] De acordo com um desenvolvimento da invenção, o membrode amortecimento pode ser fixado em parte no elemento de vedação ou no flanco do sulco do lado de baixa pressão do sulco de retenção.

[0019] De acordo com a invenção, o elemento de vedação pode serarranjado com um jogo axial no sulco de retenção. Desse modo, é possível ajustar o comportamento da resposta do arranjo de vedação ou do elemento de vedação de acordo com requisitos.

[0020] Para qualquer compensação da pressão que pode serrequerida entre o lado de baixa pressão e o lado de alta pressão do arranjo de vedação ("situação de inversão de pressão"), o elemento de vedação pode ter uma passagem de compensação da pressão, através da qual o lado de baixa pressão pode ser conectado de maneira fluida ao lado de alta pressão.

[0021] De acordo com um desenvolvimento da invenção, oelemento de vedação pode ter uma seção de suporte, a qual é arranjada axialmente espaçada da borda de vedação para o lado de alta pressão e por meio da qual o elemento de vedação pode ser suportado na superfície de vedação.

[0022] O membro de amortecimento pode ser composto, emparticular, de um material que possa ser deformado elasticamente com um volume constante. Desse modo, é possível estabelecer de uma maneira simples uma deformação do membro de amortecimento proporcional à carga da pressão do membro de amortecimento, transversalmente ao eixo do movimento. Nesse caso, o membro de amortecimento pode ser composto, em particular, de um elastômero. É auto-evidente que o elastômero pode conter aditivos, por exemplo, fibras e/ou partículas de metal, ajustou a fim de ajustar a sua capacidade de suportar carga mecânica ou térmica de acordo com requisitos.

[0023] De acordo com uma modalidade alternativa da invenção, omaterial do membro de amortecimento pode conter inclusões de ar ou gás compressíveis, em particular de dióxido de carbono, nitrogênio ou outras inclusões de gases inertes. Neste caso, o material do elemento de amortecimento não é elasticamente deformável com um volume constante.

[0024] O elemento de vedação pode ser formado, em particular, apartir de politetrafluoroetileno ou algum outro fluoropolímero, em particular um copolímero fluoretado, que compreenda de preferência monômeros de PTFE. É auto-evidente que os materiais acima mencionados também podem conter aditivos.

[0025] De acordo com a invenção, um dos dois elementos demáquina pode ser projetado como um invólucro ou cilindro e o outro dos dois elementos de máquina em cada caso pode ser projetado como uma haste de pistão guiada no invólucro/cilindro. Neste caso, o elemento de vedação é projetado como um elemento de vedação radial. Neste caso, o elemento de pré-carga e o membro de amortecimento têm de preferência uma formato de anel contínuo.

[0026] O arranjo de vedação de acordo com a invenção pode serusado em um grande número de componentes técnicos. Desse modo, de acordo com a invenção, os amortecedores de vibração ou de choque, os acionadores hidráulicos ou propulsores hidráulicos, especialmente em veículos de construção, podem ter um arranjo de vedação tal como explicado acima.

[0027] Em resumo, a invenção refere-se a um arranjo de vedaçãoque compreende:

[0028] - um primeiro elemento de máquina e um segundo elementode máquina, os quais são arranjados espaçados um do outro, formando uma abertura de vedação, e de uma maneira tal que são móveis na translação de um em relação ao outro ao longo de um eixo de movimento;

[0029] - um elemento de vedação que tem uma virola de vedação,uma seção da qual é arranjada pelo menos em um sulco de retenção no primeiro elemento de máquina e serve para vedar uma região de baixa pressão (N) de uma região de alta pressão (H) do arranjo de vedação;

[0030] - um elemento de pré-carga, que pode ser deformado comelasticidade de borracha, é arranjado no sulco de retenção e serve para pré-carregar o elemento de vedação com a virola de vedação do mesmo contra uma superfície de vedação do segundo elemento de máquina; e

[0031] - pelo menos um membro de amortecimento elasticamentedeformável para o suporte axial do elemento de vedação, em que pelo menos uma seção desse membro é arranjada entre um flanco do sulco, arranjado no lado de baixa pressão, do sulco de retenção e do elemento de vedação na direção axial, e em que

[0032] o membro de amortecimento é composto de um material quetem um módulo de elasticidade menor do que o módulo de elasticidade do material do elemento de vedação.

[0033] A invenção é explicada a seguir por meio das modalidadesilustrativas mostradas no desenho. Nas figuras, os componentes individuais são ilustrados de uma maneira tal que a interação funcional dos componentes é esclarecida.

[0034] No desenho:

[0035] a Figura 1 mostra uma primeira modalidade ilustrativa de umarranjo de vedação de acordo com a invenção no estado sem carga, o qual tem dois elementos de máquina, que são arranjados espaçados um do outro, formando uma abertura de vedação, e de uma maneira tal que são móveis na translação um em relação ao outro, em que uma região de alta pressão H e uma região de baixa pressão N do arranjo de vedação são vedadas uma da outra por meio de um elemento de vedação arranjado em um sulco de retenção, e em que ao elemento de vedação é atribuído um membro de amortecimento, por meio do qual o elemento de vedação pode ser suportado em um flanco do sulco do lado de baixa pressão sulco de retenção;

[0036] a Figura 2 mostra o arranjo de vedação da Figura 1 em umestado operacional pressurizado, em uma ilustração secional parcial;

[0037] a Figura 3 mostra uma outra modalidadearranjo de vedação em uma ilustração secional parcial;

[0038] a Figura 4 mostra uma outra modalidadearranjo de vedação em uma ilustração secional parcial;

[0039] a Figura 5 mostra uma outra modalidadearranjo de vedação em uma ilustração secional parcial;

[0040] a Figura 6 mostra uma outra modalidadeilustrativa doarranjo de vedação, em que o membro de amortecimento tem um lado interno arqueado, em uma ilustração secional parcial;

[0041] a Figura 7 mostra um arranjo de vedação em que o membrode amortecimento é de um desenho biconvexo, em uma ilustração secional parcial;

[0042] a Figura 8 mostra um arranjo de vedação em que o membrode amortecimento tem um formato em seção transversal redondo ou substancialmente redondo, em uma ilustração secional parcial;

[0043] a Figura 9 mostra um arranjo de vedação em que o elementode pré-carga se sobrepõe ao elemento de vedação axialmente, em uma ilustração secional parcial;

[0044] a Figura 10 mostra um arranjo de vedação em que oelemento de vedação é provido com uma passagem de compensação da pressão e com uma seção de suporte, em uma ilustração secional parcial;

[0045] a Figura 11 mostra um acionador hidráulico que tem umarranjo de vedação de acordo com a invenção.

[0046] A Figura 1 mostra um arranjo de vedação 10 em umailustração secional parcial. O arranjo de vedação 10 compreende um primeiro elemento de máquina 12 e um segundo elemento de máquina 14. Os dois elementos de máquina 12, 14 são arranjados de uma maneira tal que são móveis na translação um em relação ao outro ao longo de um eixo de movimento 16. A título de exemplo, o primeiro elemento de máquina 12 é projetado como um invólucro e o segundo elemento de máquina 14 é projetado como uma haste de pistão guiada no invólucro. Os dois elementos de máquina 12, 14 são arranjados espaçados um do outro, com o resultado que uma abertura de suporte ou de vedação 18 é formada de uma maneira conhecida em si entre os dois elementos de máquina 12, 14.

[0047] A primeira parte de máquina 12 tem um sulco de retenção20. Um elemento de pré-carga elástico de borracha 22 e um elemento de vedação 24 são arranjados no sulco de retenção 20. Cada um dentre o elemento de pré-carga 22 e o elemento de vedação 24 é de um desenho anular. No presente caso, o elemento de vedação 24 tem um formato em seção transversal retangular, mas também pode ter um formato em seção transversal diferente desviado deste.

[0048] O elemento de pré-carga 22 serve para pré-carregar oelemento de vedação 24 com a sua virola de vedação 26 na direção de e contra uma superfície de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14. O elemento de vedação 24 é desse modo apoiado de maneira vedável sob uma pré-carga contra a superfície de vedação 28 da segunda parte de máquina 14. Por meio do elemento de vedação 24, uma região de alta pressão (denotada por H) do arranjo de vedação 10 e uma região de baixa pressão (denotada por N) do arranjo de vedação 10 são vedadas uma da outra.

[0049] No caso que é o mais simples em termos de desenho, osulco de retenção 20 pode ter um formato em seção transversal retangular, tal como mostrado na Figura 1. O sulco de retenção 20 compreende um flanco 30 do sulco arranjado no lado de baixa pressão e um flanco 32 do sulco arranjado no lado de alta pressão, os quais são conectados um ao outro por um fundo 34 do sulco. O elemento de pré- carga 22 é apoiado no fundo 34 do sulco e é suportado neste último em uma direção que é radial com respeito ao eixo de movimento 16.

[0050] Tal como é aparente a partir da Figura 1, o elemento devedação 24 é arranjado com um jogo axial no sulco de retenção 20. Como uma alternativa, o elemento de vedação 24 também pode ser arranjado de modo a ser preso de modo positivo no sulco de retenção 20 na direção axial.

[0051] O arranjo de vedação 10 tem um membro de amortecimentoelasticamente deformável 36. O membro de amortecimento 36 é arranjado entre o flanco 30 do sulco, arranjado no lado de baixa pressão, do sulco de retenção 20 e o elemento de vedação 24 na direção do eixo de movimento 16.

[0052] O membro de amortecimento 36 permite o suporte doelemento de vedação 24 no lado de baixa pressão e também o amortecimento de um movimento axial do elemento de vedação 24 na direção do flanco 30 do sulco, arranjado no lado de baixa pressão, do sulco de retenção 20.

[0053] O membro de amortecimento 36 é apoiado com a suaextremidade 38 distante do segundo elemento de máquina 14 no elemento de pré-carga elástico de borracha 22 e é suportado (de maneira resiliente) pelo elemento de pré-carga 22 no fundo 34 do sulco do sulco de retenção 20 do primeiro elemento de máquina 12.

[0054] O membro de amortecimento 36 pode ser colocado comfolga no sulco de retenção 20 e, a título de exemplo, incorporado no presente caso como um componente que é separado da primeira parte de máquina 12, do elemento de pré-carga elástico de borracha 22 e do elemento de vedação 24.

[0055] O membro de amortecimento 36 é composto de um materialelasticamente deformável que tem um módulo de elasticidade menor do que o módulo de elasticidade do material do elemento de vedação 24. Isso assegura, no estado pressurizado da região de alta pressão H e uma pressão associada do elemento de vedação 24 contra o membro de amortecimento 36, que o membro de amortecimento 36 seja deformado mais facilmente do que o elemento de vedação 24 suportado axialmente no mesmo. O material do membro de amortecimento 36 não tem nenhuma inclusão (relevante) de gás ou de ar e pode, desse modo, ser deformado elasticamente com um volume constante.

[0056] O material do elemento de vedação 24 pode ser um materialde fluoropolímero flexível, em particular um material de copolímero fluoretado, por exemplo. É auto-evidente que o material do elemento de vedação pode conter os chamados aditivos.

[0057] No estado operacional sem carga do arranjo de vedação 10,o membro de amortecimento 36 é arranjado completamente dentro do sulco de retenção 20. O membro de amortecimento 36 desse modo não se projeta na direção da superfície de vedação 28 com a sua parede interna 40 que fica voltada para a superfície de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14 além do flanco 30 do sulco, arranjado no lado de baixa pressão, do sulco de retenção 20. Em outras palavras, a seção transversal interna (não mostrada) do membro de amortecimento 36 é maior no estado operacional sem carga do arranjo de vedação 10 do que a seção transversal da passagem (não mostrada) da primeira parte de máquina 12.

[0058] Um espaço livre 42 é formado entre o membro deamortecimento 36 e a superfície de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14. O termo espaço livre 42 é empregado para se referir a um volume espacial em que não é arranjado nenhum corpo sólido, isto é, nenhum componente do arranjo de vedação 10. O espaço livre 42 estende-se continuamente da parede interna 40 do membro de amortecimento 36 à superfície de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14 e é delimitado por esses dois componentes na direção radial.

[0059] No estado pressurizado do arranjo de vedação 10 ou daregião de alta pressão H, o elemento de vedação 24 é movido ou pressionado na direção de e com uma força de pressão de contato F contra o membro de amortecimento 36. O membro de amortecimento 36 é apoiado contra o flanco 30 do sulco arranjado no lado de baixa pressão e é comprimido na direção axial pela força de pressão de contato F. Como consequência disto, o membro de amortecimento 36 é deformado transversalmente ao eixo de movimento 16 na direção do segundo elemento de máquina 14 e consequentemente em uma direção radial rumo ao espaço livre 40 do arranjo de vedação.

[0060] Quando a região de alta pressão H é pressurizada com umapressão operacional máxima, a abertura de vedação 18 é coberta parcialmente na direção axial pelo membro de amortecimento 36, tal como mostrado na Figura 2 a seguir.

[0061] A deformação do membro de amortecimento 36 no espaçolivre 18 pode ampliar uma superfície de suporte eficaz 44 do membro de amortecimento 36 para o elemento de vedação 24 em proporção à pressão. Neste caso, os danos ou a extrusão do elemento de vedação 24 na abertura de vedação 18 podem ser neutralizados de maneira confiável pela cobertura axial parcial da abertura de vedação 18.

[0062] a Figura 2 mostra o arranjo de vedação 10 da Figura 1 noestado pressurizado da região de alta pressão H e a uma pressão operacional máxima no lado de alta pressão. O elemento de vedação 24 é apoiado por meio de sua parede lateral 46 do lado de baixa pressão contra o membro de amortecimento 36 e é suportado no membro de amortecimento 36. Em comparação ao estado sem carga do arranjo de vedação (e do membro de amortecimento 36) mostrado na Figura 1, o membro de amortecimento 36 é comprimido na direção axial pelo elemento de vedação 24 e foi deformado no espaço livre 42 transversalmente ao eixo de movimento 16, isto é, em uma direção radial.

[0063] Tal como fica aparente a partir da Figura 2, o membro deamortecimento 36 projeta-se do sulco de retenção na direção da superfície de vedação 28 da segunda parte de máquina 14. A abertura de vedação 18 é desse modo coberta parcialmente pelo membro de amortecimento 36 na direção axial. Em consequência disto, o membro de amortecimento serve como um elemento de barreira mecânica para o elemento de vedação 24 no estado operacional pressurizado do arranjo de vedação 10, por meio do que a deformação plástica indesejada do elemento de barreira (extrusão) do elemento de vedação 24 na abertura de vedação 18 pode ser neutralizada.

[0064] Deve ser observado que a parede interna 40 do membro deamortecimento 36 é arranjada a uma distância da superfície de vedação 28 da segunda peça de máquina à pressão operacional máxima que prevalece no lado de alta pressão H do arranjo de vedação 10. Em consequência disto, um aumento indesejado na força de atrito entre as duas partes de máquina 12, 14 é evitado de maneira confiável.

[0065] A Figura 3 mostra uma outra modalidade de um arranjo devedação 10, que difere da modalidade ilustrativa mostrada na Figura 1 essencialmente, uma vez que o membro de amortecimento 36 é suportado diretamente, isto é, imediatamente, na primeira parte de máquina 12. Em particular, o membro de amortecimento pode ser apoiado no fundo 34 do sulco do sulco de retenção 20 do primeiro elemento de máquina 12 e pode ser suportado no mesmo - pelo menos durante a compressão axialmente orientada do mesmo pelo elemento de vedação 24. No estado operacional sem carga ilustrado do arranjo de vedação 10, o membro de amortecimento 36 estende-se em uma direção radial com respeito ao eixo de movimento 16 quase até a abertura de vedação 28. Em outras palavras, o membro de amortecimento 36 tem uma seção transversal interna (não mostrada) no estado sem carga que é maior do que a seção transversal da passagem (não mostrada) da primeira parte de máquina 12.

[0066] Tal como no arranjo de vedação mostrado na Figura 1, omembro de amortecimento 36 é incorporado como um componente que é separado do elemento de pré-carga elástico de borracha 22 e do elemento de vedação 24.

[0067] O elemento de vedação 24 tem uma virola de vedação 26com um ângulo da superfície de contato α1 no lado de alta pressão e um ângulo da superfície de contato α2 no lado de baixa pressão, em que cada um de α1 e α2 é menor do que 90°. O ângulo da superfície de contato α1 no lado de alta pressão é de preferência maior do que o ângulo da superfície de contato α2 no lado de baixa pressão.

[0068] A Figura 4 mostra uma outra modalidade ilustrativa doarranjo de vedação 10 em uma ilustração secional parcial. Nesta modalidade, o membro de amortecimento 36 e o elemento de pré-carga elástico de borracha 22 são incorporados integralmente um com o outro. A título de exemplo, o elemento de vedação 24 tem um formato em seção transversal retangular. É auto-evidente que o elemento de vedação também pode ter algum outro formato em seção transversal, por exemplo, o formato em seção transversal mostrado na Figura 3.

[0069] a Figura 5 mostra uma outra modalidade ilustrativa doarranjo de vedação 10, em que o elemento de vedação 24 se sobrepõe parcialmente ao membro de amortecimento 36 radialmente de fora para dentro. O membro de amortecimento é suportado desse modo no próprio elemento de vedação 24 na direção radial.

[0070] Em princípio, o elemento de pré-carga 22 com capacidadede deformação elástica de borracha também pode ter algum outro formato em seção transversal.

[0071] No arranjo de vedação 10 mostrado na Figura 6, o elementode pré-carga 22 tem um formato em seção transversal substancialmente oval ou elíptico no estado sem carga do mesmo. Tal como é mostrado na modalidade ilustrativa do arranjo de vedação 10 de acordo com a invenção mostrada na Figura 6, o membro de amortecimento pode ter uma parede interna arqueada 40.

[0072] De acordo com um desenvolvimento da invenção, o membrode amortecimento 36 também pode ser incorporado para ser convexo ou biconvexo plano. Neste último caso, a superfície de suporte 44 e a superfície de contato opostamente arranjada 48 do sulco do membro de amortecimento 36 são arqueadas para fora, tal como mostrado no arranjo de vedação 10 ilustrado na Figura 7.

[0073] Tal como mostrado na Figura 7, o elemento de pré-carga 22pode ter um formato em seção transversal substancialmente redondo.

[0074] A Figura 8 mostra um outro arranjo de vedação 10, em queo elemento de vedação 24 é incorporado de uma maneira escalonada na região da superfície do lado de alta pressão do elemento de vedação 24.

[0075] Tal como no caso no arranjo de vedação 10 mostrado naFigura 9, o elemento de pré-carga 22 pode se sobrepor ao elemento de vedação 24 em uma direção axial no lado de alta pressão. Neste caso, o próprio elemento de pré-carga 22 age como um membro de amortecimento do lado de alta pressão para o elemento de vedação. No uso operacional do arranjo de vedação 10, o elemento de vedação pode ser desse modo protegido de um impacto intenso contra o flanco 32 e dos danos do sulco resultantes do mesmo, até mesmo no caso de um movimento na direção do lado de alta pressão (por exemplo, no evento de uma compensação de pressão rápida entre o lado de alta pressão H e o lado de baixa pressão N).

[0076] De acordo com a modalidade do arranjo de vedação 10mostrado na Figura 10, o elemento de vedação 24 também pode ser provido com uma passagem de compensação de pressão 50. Em particular, a passagem de compensação de pressão 50 pode se estender através do elemento de vedação 24 e ter uma primeira abertura 52 arranjada no lado de baixa pressão e uma segunda abertura 54 arranjada no lado de alta pressão.

[0077] Na operação normal do arranjo de vedação 10, a primeiraabertura 52 da passagem de compensação de pressão 50 é vedada do lado de baixa pressão N pelo elemento de pré-carga 22 ou, tal como mostrado na Figura 10, pelo membro de amortecimento 36. Caso uma pressão que prevalece no lado de baixa pressão N exceda uma pressão que prevalece no lado de alta pressão H, o elemento de vedação 24 ou o membro de amortecimento 36 pode ser movido axialmente na direção do lado de alta pressão H pelo gradiente de pressão entre o lado de baixa pressão N e o lado de alta pressão H. Uma conexão fluida entre a primeira abertura 52 da passagem de compensação de pressão 50 e o lado de baixa pressão N pode ser desse modo obtida. Desta maneira, a compensação da pressão entre o lado de baixa pressão N e o lado de alta pressão H se torna possível.

[0078] De acordo com um desenvolvimento da invenção, oelemento de vedação 24 pode ter uma seção de suporte 56 mostrada na Figura 10, a qual é arranjada espaçada na direção axial da borda de vedação 26 no lado de alta pressão. A seção de suporte pode ser apoiada parcialmente na superfície de vedação 28 da segunda parte de máquina 14.

[0079] A operação do arranjo de vedação 10 de acordo com ainvenção é explicada em mais detalhes a seguir com referência às Figuras 1 a 5.

[0080] Quando a região de alta pressão H do arranjo de vedação 10é pressurizada ou há um movimento do segundo elemento de máquina 14 em relação ao elemento de vedação 24 na direção R, o elemento de vedação 24 é pressionado axialmente na direção de e contra o membro de amortecimento 36. O elemento de vedação 24 é suportado no membro de amortecimento 36. O membro de amortecimento 36 é pressionado de contra o flanco 30 do sulco do lado de baixa pressão do sulco de retenção 20 pelo elemento de vedação 24 com a força de pressão de contato F e - devido ao seu coeficiente de elasticidade menor em relação ao material do elemento de vedação - é comprimido na direção axial. Durante esse processo, o membro de amortecimento 36 é deformado radialmente na direção da superfície de vedação 28 da segunda parte de máquina 14 (Figura 2). O membro de amortecimento 36 projeta-se do sulco de retenção 20, pelo menos quando o lado de alta pressão H do arranjo de vedação 10 é pressurizado com uma pressão operacional máxima. Em consequência disto, o membro de amortecimento 36 desloca parcialmente (cobre) a abertura de vedação 18 entre as duas partes de máquina 12, 14 em uma direção axial. Em consequência disto, o membro de amortecimento 36 serve como um elemento de barreira dinâmica, por meio do que a deformação plástica e desse modo os danos/a destruição do elemento de vedação 24 ou a extrusão do mesmo na direção do eixo de movimento 16 e para a abertura de vedação 18 formada entre as duas partes de máquina 12, 14 são neutralizados. No arranjo de vedação de acordo com a invenção, o elemento de vedação 24 pode, em consequência disto, ter dimensões menores de modo geral e/ou pode ser formado a partir de um material que seja menos resistente às cargas mecânicas do que o politetrafluoroetileno que é normalmente usado. Desse modo, o elemento de vedação 24 pode ser composto, em particular, de algum outro fluoropolímero ou de um copolímero fluoretado, por exemplo, com unidades de monômero de PTFE, com um coeficiente de atrito ainda mais baixo do que o politetrafluoroetileno.

[0081] A título de exemplo, a Figura 11 mostra o uso do arranjo devedação 10 de acordo com a invenção em um amortecedor de choque ou um acionador hidráulico 100 de ação simples do tipo que pode ser usado em veículos de construção ou em máquinas de construção.

[0082] O acionador 100 compreende um arranjo de vedação 10explicado acima. Puramente a título de exemplo, o arranjo de vedação mostrado é projetado de uma maneira que corresponde ao arranjo de vedação mostrado na Figura 1. Deve ser observado que, no presente caso, a primeira parte de máquina 12 do arranjo de vedação 10 é projetada como uma haste de pistão, ao passo que a segunda parte de máquina 14 do arranjo de vedação 10 é projetada como um cilindro hidráulico.

[0083] Tal como é aparente a partir da Figura 11, o elemento devedação 24 e o elemento de pré-carga 22 são arranjados no sulco de retenção 20 da haste do pistão.

[0084] Um topo de conexão, denotado por 102, do motor linearhidráulico 100 é usado para suprir um fluido de trabalho para acionar a haste do pistão, isto é, para mover a haste do pistão em relação ao cilindro hidráulico na direção do movimento ou de trabalho denotada por R. O acionador hidráulico 100 tem um meio de fixação 104 no cilindro hidráulico e na haste de pistão para prender o acionador em dois componentes a serem movidos um em relação ao outro.

[0085] É auto-evidente que o amortecedor de choque ou oacionador hidráulico 100 também pode ser de um desenho de efeito duplo. Neste caso, duas superfícies dos pistões situadas uma oposta à outra podem ser sujeitadas ao fluido hidráulico, com o resultado que o acionador 100 tem duas direções de movimento ou trabalho ativas R. Neste caso, o arranjo de vedação 10 pode ter um segundo membro de amortecimento, o qual é arranjado axialmente entre o flanco do sulco do lado de alta pressão e o elemento de vedação 24.

[0086] Os arranjos de vedação 10 explicados acima em conjuntocom as Figuras 1 a 11 também posem ser usados em outros componentes de engenharia, por exemplo, em um amortecedor de choque ou de vibração, em particular para veículos motorizados.

Claims (10)

1. Arranjo de vedação (10), caracterizado pelo fato de que compreende:- um primeiro elemento de máquina (12) e um segundo elemento de máquina (14), os quais são arranjados espaçados um do outro, formando uma abertura de vedação (18), e de uma maneira tal que são móveis na translação um em relação ao outro ao longo de um eixo de movimento (16);- um elemento de vedação (24) que tem uma virola de vedação (26), uma seção da qual é arranjada pelo menos em um sulco de retenção (20) no primeiro elemento de máquina (12) e que serve para vedar uma região de baixa pressão (N) de uma região de alta pressão (H) do arranjo de vedação;- um elemento de pré-carga elasticamente deformável de borracha que é arranjado no sulco de retenção (20) e que serve para pré-carregar o elemento de vedação (24) com a virola de vedação (26) do mesmo contra uma superfície de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14); e- pelo menos um membro de amortecimento elasticamente deformável (36) para o suporte axial do elemento de vedação (24), em que esse membro é colocado com folga no sulco de retenção (29), em que pelo menos uma seção do membro de amortecimento (36) é arranjada entre um flanco do sulco (30), arranjado no lado de baixa pressão, do sulco de retenção (20) e o elemento de vedação (24) na direção axial,em que um espaço livre (42) é formado entre o membro de amortecimento (36) e a superfície de vedação (28) da segunda parte de máquina (14), em que o dito espaço livre é delimitado na direção radial pela superfície de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14) e uma parede interna (40), voltada para a superfície de vedação (28), do membro de amortecimento (36), e se estende continuamente da parede interna (40) do membro de amortecimento (36) para a superfície de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14),em que o membro de amortecimento (36) é comprimido na direção axial pelo elemento de vedação (24) quando a região de alta pressão (H) é sujeitada à pressão e pode ser deformado livremente no espaço livre, em que o membro de amortecimento (36) cobre parcialmente a abertura de vedação (18) na direção axial no estado pressurizado da região de alta pressão (H) do arranjo de vedação (10) e não toca a superfície de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14) no caso de uma pressurização máxima predeterminada do lado de alta pressão (H), e em queo membro de amortecimento (36) é composto de um material que tem um módulo de elasticidade menor do que o módulo de elasticidade do material do elemento de vedação (24).

2. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de amortecimento (36) é suportado no primeiro elemento de máquina (12) por meio de sua extremidade (38) que fica voltada oposta ao segundo elemento de máquina (14).

3. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o membro de amortecimento (36) é suportado no primeiro elemento de máquina (12) diretamente ou através do elemento de pré-carga (22).

4. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o membro de amortecimento (36) é formado integralmente com o elemento de pré- carga (22).

5. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o membro de amortecimento (36) é fixado no elemento de vedação (24) ou em um flanco do sulco do lado de baixa pressão (30) do sulco de retenção (20).

6. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o membro de amortecimento (36) é composto de um elastômero que pode ser deformado com um volume constante.

7. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação (24) é composto de politetrafluoroetileno ou algum outro fluoropolímero, em particular um copolímero fluoretado.

8. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação (24) é arranjado com um jogo axial no sulco de retenção (20).

9. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma das duas partes de máquina (12, 14) é projetada como um cilindro e a outra das duas partes de máquina (12, 14) é projetada como uma haste de pistão guiada no cilindro, em que o elemento de vedação (36) é um elemento de vedação radial.

10. Amortecedor de choque ou acionador hidráulico (100), caracterizado pelo fato de que tem um arranjo de vedação (10) como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

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