BR112019017092B1 - Arranjo de vedação com comportamento de lubrificação otimizado - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um arranjo de vedação (10) que compreende: - uma primeira e uma segunda parte da máquina (12, 14), que estão dispostas espaçadas, formando uma fenda de vedação (18) e são móveis em torno de um eixo de movimento (16) em relação uma à outra; - um elemento de vedação (20) com um segmento de base (24) que fica disposto fixamente em uma estrutura de retenção de vedação, em particular em uma ranhura de retenção (26), de uma das duas partes de máquina (12, 14), e com um cabeçote de vedação (28) que fica em contato, por um segmento de vedação (30), com uma superfície de vedação (32) da outra parte de máquina (12, 14) com ação vedante dinâmica a fim de vedar um lado de alta pressão H pressurizável com um fluido, da fenda de vedação (18) em relação a um lado de baixa pressão N da fenda de vedação (18), em que o cabeçote de vedação (28) e o segmento de base (24) conectados entre si através de um segmento de conexão elasticamente deformável (34) do elemento de vedação (20), que apresenta pelo menos em alguns segmentos um traçado de seção transversal não linear e várias áreas de material fragilizado (48), que ficam dispostas na direção circunferencial do elemento de vedação (20), de preferência regularmente, espaçadas umas das (...).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um arranjo de vedação com um comportamento de lubrificação otimizado. O arranjo de vedação apresenta uma primeira e uma segunda parte de máquina, que ficam dispostas distantes umas das outras formando uma fenda de vedação e ficam dispostas de forma móvel uma em relação à outra em torno de um eixo de movimento. O arranjo de vedação, neste caso, compreende um elemento de vedação com um segmento de base, que fica disposto de modo fixo junto a ou em uma estrutura de vedação, especialmente em uma ranhura de retenção, de uma das duas partes de máquina. O elemento de vedação apresenta um cabeçote de vedação, que com um segmento de vedação fica adjacente a uma superfície de vedação da outra respectivamente parte de máquina de modo hermeticamente dinâmico a fim de vedar um lado de alta pressão pressurizável com um fluido, da fenda de vedação em relação a um lado de baixa pressão da fenda de vedação.

[002] Esses sistemas de vedação dinâmicos representam elementos de construção fundamentais em construção de máquina assim como na construção de veículos. Os elementos de vedação são utilizados, por exemplo,como anéis de vedação de eixo rotativo radial ou axial ou como guarnição de pistão, em particular como elementos de vedação hidráulicos. Ao mesmo tempo, neste caso, tais elementos de vedação são aliás na prática expostos a pressões operacionais, temperaturas e velocidades de deslizamento cada vez maiores devido a aperfeiçoamentos técnicos do agregado. A avaria de elementos de vedação neste caso acarreta um vazamento indesejável do fluido a ser vedado, o que pode interferir de modo devastador em particular em aplicações críticas. Os elementos de vedação precisa atender portanto a exigências cada vez mais elevadas quanto à sua capacidade de vedação e devem apresentar neste caso portanto uma vida útil melhorada.

[003] A redução de vida útil devida ao atrito dos elementos de vedação é, na prática prioritariamente, neutralizada por uma lubrificação otimizada na área do segmento de vedação adjacente à superfície de vedação do elemento de vedação, pelo uso de emparelhamentos de material com fricção de deslize menor possível assim como dissipação de calor otimizada na área da zona de vedação. Nesse aspecto, tenta- se também melhorar ainda mais assim chamada capacidade de curso de retorno dos elementos de vedação.

[004] Na aplicação operacional dos arranjos de vedação pode ocorrer na área da zona de vedação ou do segmento de vedação do elemento de vedação, adjacente à superfície de vedação, ao se utilizar óleo lubrificante, uma sobrecarga térmica do óleo lubrificante e consequentemente uma assim chamada formação de óleo carbonizado. Ela aparece principalmente durante com o uso de elementos de vedação feitos de um material elastomérico com uma elevada resistência a temperaturas. Destes fazem parte principalmente os assim chamados fluoroelastômeros, que se instauraram no caso de modernos sistemas de vedação. São diferenciados conhecidamente dois tipos de formação de óleo carbonizado. Desse modo, o óleo carbonizado pode se depositar diretamente sobre a vedação ou sobre a superfície de vedação e lá se acumular. Se a camada de óleo carbonizado acumulada aumentar em uma determinada densidade, a vida útil do elemento de vedação será portanto reduzida. Além disso, o óleo lubrificante também pode penetrar no elastômero da vedação e neste caso poderá ocorrer uma formação de óleo carbonizado. O elemento de vedação, desse modo, torna-se menos elástico na área de seu segmento de vedação ou de sua borda de vedação. Portanto, o elemento de vedação não poderá mais compensar oscilações das peças de máquina ou irregularidades da superfície de vedação de forma suficiente, de tal modo que o óleo saia. Essa segunda forma da formação de óleo carbonizado tem efeitos decisivos sobre a vida útil do elemento de vedação. Além disso, através do óleo carbonizado depositado, ocorre a danificação da superfície contrária (rebaixo de eixo) e desse modo um desgaste e falha prematura do elemento de vedação.

[005] É tarefa da invenção apresentar um arranjo de vedação do tipo inicialmente mencionado assim como um elemento de vedação com um comportamento de lubrificação ainda mais melhorado, que sejam adequados em particular para aplicações de baixa pressão e elevadas velocidades relativas do elemento de vedação e da superfície de vedação e que neutralizem preferivelmente uma formação de óleo carbonizado anteriormente explicada na área da zona de vedação durante a aplicação operacional.

[006] A tarefa referente ao arranjo de vedação é solucionada através de um arranjo de vedação com as características indicadas na reivindicação 1. O elemento de vedação e acordo com a invenção é indicado na reivindicação 24 .

[007] O arranjo de vedação de acordo com a invenção destaca-se essencialmente pelo fato de que o cabeçote de vedação e o segmento de base são conectados um ao outro através de um segmento de conexão elasticamente deformável do elemento de vedação, o qual apresenta um traçado de seção transversal não linear em formato de U assim como várias áreas com pouco material, que ficam dispostas na direção circunferencial do elemento de vedação, preferivelmente regularmente, espaçadas umas das outras, sucessivamente. No caso de o elemento de vedação - com relação ao eixo de movimento de ambas as peças de máquina - com vedação radial, ou seja, ser executado como um assim chamado anel de vedação de eixo rotativo ou anel de vedação de pistão, então o segmento de conexão apresentará um traçado de seção transversal não linear na direção radial, ou seja encurvado. No caso de o elemento de vedação ser projetado axialmente vedante, ou seja como um assim chamado anel de vedação de eixo rotativo, o segmento de conexão apresentará correspondentemente um traçado de seção transversal não linear na direção axial, ou seja curvado. Por meio de um tal traçado de seção transversal do segmento de conexão deformável elasticamente, em particular elasticamente em borracha, por um lado, vibrações da peça de máquina que apresentam a estrutura de retenção de vedação assim como as irregularidades da superfície de vedação podem ser absorvidas ou compensadas de forma confiável por meio do segmento de conexão. Como resultado, uma sobrecarga local do segmento de vedação ou da borda de vedação do cabeçote de vedação pode ser evitada e uma capacidade confiável de vedação do elemento de vedação pode ser alcançada. Além disso, uma configuração design particularmente compacta do elemento de vedação poderá ser realizada. Isto é vantajoso para a possível gama de aplicação do arranjo de vedação. O segmento de vedação do cabeçote de vedação compreende pelo menos uma banda de rodagem, que se estende para longe do cabeçote de vedação no lado frontal. Esta faixa de rodagem se projeta portanto sobre o contorno do lado frontal do cabeçote de vedação. A faixa de rodagem pode ser arredondada no estado não submetido a carga, isto é, pode ser executada com um raio, ou apresentar em ambos os lados bordas de vedação. A faixa de vedação é fornecida de acordo com a invenção com uma banda de rodagem, de preferência macroscopicamente não estruturada. A superfície de rodagem fica em contato com a a superfície de vedação. Se o segmento de conexão formar um espaço livre aberto em relação ao lado de alta pressão, então o elemento de vedação poderá ser ativado por pressão pela pressurização do lado de alta pressão do arranjo de vedação. Em outras palavras, o cabeçote de vedação é pressionado contra a superfície de vedação a uma pressão proporcional a uma pressão de operação que prevalece no lado de alta pressão. Vantajosamente, o segmento de conexão apresenta (pelo menos em segmentos) um traçado de seção transversal em formato de arco ou formato de meandro, ou seja, em formato em U ou em V.

[008] Através das fragilidades de material, previstas na direção circunferencial do elemento de vedação, do segmento de conexão deformável elasticamente, preferivelmente elasticamente como borracha, é possível também obter uma lubrificação particularmente eficiente e, assim, o resfriamento da zona de vedação, ou seja, da zona de contato do segmento de vedação e da superfície de vedação. Isso neutraliza a formação de óleo carbonizado na região da zona de vedação dinâmica do arranjo de vedação. As fragilidades de material do segmento de conexão fornecem ao cabeçote de vedação durante a operação do arranjo de vedação um suporte de torque inferior do que nas áreas de material sem fragilidade do segmento de conexão. Estes estão dispostos interpostos às fragilidades de material em direção circunferencial do elemento de vedação. No caso de um movimento relativo das duas partes da máquina, um traçado curva de pressão de contato do segmento de vedação na superfície de vedação, correspondente ao padrão de distribuição espacial das áreas com fragilidade de material e das áreas sem fragilidade de material é efetuado, portanto, na superfície de vedação na direção circunferencial. Na direção circunferencial do elemento de vedação, a pressão de (superfícies) contato variável ou inconstante do segmento de vedação do cabeçote de vedação permite uma lubrificação melhorada do segmento de vedação com risco de desgaste através do fluido disposto no lado de alta pressão da fenda de vedação e do arranjo de vedação.Isto, sem afetar negativamente o comportamento de vedação do elemento de vedação.

[009] De acordo com a invenção, pode ser produzido o contato de ação vedante por pré-tensionamento decisivo para a capacidade de vedação do elemento de vedação, do cabeçote de vedação na superfície de vedação total ou parcialmente pelo segmento de conexão. Em ambos os casos, portanto, o cabeçote de vedação é pressionada contra a superfície de vedação pelo segmento de conexão, que é necessariamente suportada sobre o segmento de base na parte da máquina que apresenta a estrutura de retenção da vedação. Neste caso, o segmento de base fica em contato com a parte da máquina que apresenta a estrutura de retenção de vedação em uma direção axial ou radial, com ação vedante estática. Através das fragilidades de material do segmento de conexão de acordo com a invenção, em ambos os casos é reforçado o traçado de pressão de contato alternado / inconstante do segmento de vedação na superfície de vedação, correspondente ao padrão de distribuição espacial das fragilidades de material. O segmento de vedação do cabeçote de vedação fica em contato com as áreas de (superfície) de segmento de vedação, que são alinhadas em uma direção ortogonal à superfície de vedação com as fragilidades de material do segmento de conexão, com uma pressão (de superfície) de contato na superfície de vedação, como com aquelas áreas, que ficam alinhadas com área com fragilidade de material do segmento de conexão em uma direção ortogonal à superfície de vedação. Como resultado, a auto-lubrificação do arranjo de vedação na região da zona de vedação, isto é, uma camada lubrificante suficiente na região da zona de contato entre o cabeçote de vedação e a superfície de vedação e, portanto, a vida útil do elemento de vedação, pode ser melhorada ainda mais.

[0010] O segmento de conexão de acordo com a invenção nas áreas com fragilidade de material tem, cada uma, uma espessura inferior a 90%, em particular inferior a 50% da espessura máxima do segmento de conexão. As áreas com fragilidade de material não são, portanto, recessos do segmento de conexão, mas sempre vedam o lado de alta pressão contra a passagem do fluido para o lado de baixa pressão. O segmento de vedação pode ser integralmente formado no cabeçote de vedação no meio ou, alternativamente, no lado de borda, em particular no bordado do lado de baixa pressão do cabeçote de vedação. No primeiro caso, portanto, o cabeçote de vedação se estende lateralmente para longe da região de conexão no caso de um elemento de vedação axialmente vedante na direção axial em relação ao eixo de movimento, e na direção radial em ambos os lados. Desse modo, o segmento de vedação do cabeçote de vedação pode ser pressionado de maneira simples e circunferencial em uma direção ortogonal à superfície de vedação contra a superfície de vedação. Em ambos os casos, é criado espaço para outras partes funcionais ou adicionais do elemento de vedação.

[0011] Assim, o cabeçote de vedação de acordo com a invenção pode compreender pelo menos uma estrutura de retenção, na qual um elemento de pré-tensionamento elasticamente deformável (como borracha), em particular uma mola helicoidal ou um anel de elastômero, é mantido retido, pelo qual o cabeçote de vedação é preso contra a superfície de vedação. Um tal elemento de pré-tensionamento pode ser previsto de acordo com a invenção, adicionalmente ou alternativamente, a um pré-tensionamento mediado pelo segmento de conexão do cabeçote de vedação contra a superfície de vedação. A estrutura de retenção fica disposta, de acordo com a invenção, preferivelmente em seu lado traseiro que aponta para o segmento de base do cabeçote de vedação. Sob aspectos de engenharia de produção, bem como no que diz respeito a uma montagem simples e segura do elemento de vedação, a estrutura de retenção é vantajosamente projetada como uma ranhura anular. Se o cabeçote de vedação apresentar apenas uma tal estrutura de retenção, então esta será vantajosamente posicionada no lado de alta pressão do cabeçote de vedação. Como resultado, uma capacidade de vedação ainda mais confiável do elemento de vedação pode ser assegurada.

[0012] De acordo com uma forma de concretização preferida da invenção, o cabeçote de vedação, apresenta uma tal estrutura de retenção, preferivelmente em seu lado traseiro voltado para seu segmento de base, em ambos os lados do segmento de vedação, ou seja, no lado de baixa pressão e lado de alta pressão.

[0013] Em/ junto às duas estruturas de retenção, pode ser disposto fixamente de acordo com uma primeira forma de concretização alternativa, respectivamente um elemento de pré-tensionamento deformável elasticamente (como borracha), para o cabeçote de vedação, em particular uma mola helicoidal ou um anel elastomérico. Através dos elementos de pré-tensionamento dispostos espaçados uns dos outros cabeçote de vedação pode ser pressionado com seu segmento de vedação particularmente de modo seguro e estável contra inclinação, na superfície de vedação.

[0014] De acordo com uma segunda forma de concretização alternativa, um anel de suporte pode ser disposto na / junto à estrutura de suporte disposta no lado de baixa pressão e um elemento de pré- tensionamento deformável elasticamente, em particular uma mola helicoidal ou um anel elastomérico pode ser preso na/ junto à estrutura de retenção do lado de alta pressão. O anel de suporte é em comparação com o material do elemento de vedação ou do cabeçote de vedação em si, ou seja, dimensionalmente estável na direção radial e axial. Devido ao material elasticamente deformável do cabeçote de vedação o anel de suporte pode fixar o cabeçote de vedação na sua posição de vedação na superfície de vedação. Em vista do material elasticamente deformável do cabeçote de vedação, o anel de suporte também pode atuar com uma dimensão correspondente no sentido de um elemento de pré-tensionamento para o cabeçote de vedação. O anel de suporte também pode possibilitar um apoio lateral axial ou radial no lado de baixa pressão do cabeçote de vedação e / ou do segmento de conexão do elemento de vedação, garantindo assim a operabilidade do elemento de vedação mesmo a altas pressões operacionais do fluido. Através do elemento de pré-tensionamento disposto no no lado de alta pressão pode ser possível no uso operacional do arranjo de vedação, uma pressão de contato suficiente do cabeçote de vedação contra a superfície de vedação.

[0015] Para uma fixação particularmente simples e permanente do/dos referidos elementos de pré-tensionamento ou do anel de suporte, a ranhura anular de acordo com a invenção apresenta, de preferência, uma abertura com uma seção transversal de abertura menor em comparação com o diâmetro interno da da ranhura anular. Os componentes adicionais acima mencionados podem ser engatados na montagem do conjunto de vedação de uma maneira simples na ranhura anular e fixados de forma cativa ao elemento de vedação.

[0016] O anel de suporte pode ser provido de acordo com um desenvolvimento da invenção, se necessário, de um lábio de vedação ou lábio de limpeza a fim de neutralizar uma entrada de contaminantes pelo lado de baixa pressão para o lado de alta pressão da fenda de vedação. Como resultado, o arranjo de vedação é ainda mais adequado para uso em ambientes altamente poluídos. O lábio de limpeza ou de vedação é preferivelmente fixado na parte da máquina com a superfície de vedação.

[0017] O cabeçote de vedação pode ser executado de acordo com a invenção com diferentes formas de seção transversal. Assim, o cabeçote de vedação pode apresentar uma forma de seção transversal oval, elíptica ou mesmo poligonal. De preferência, o cabeçote de vedação apresenta um lado frontal moldado na seção transversal convexamente, que fica voltado para a superfície de vedação. O cabeçote de vedação é moldado em forma esférica no lado da superfície de vedação.

[0018] A formação ou deposição de óleo carbonizado na região do segmento de vedação pode ser neutralizada ainda mais eficazmente de acordo com a invenção, pelo fato de o elemento de vedação ser provido de pelo menos um gerador de fluxo ou de um elemento de fluxo no lado de alta pressão, em particular no seu lado frontal ou no seu flanco lateral voltado para o lado de alta pressão, pelo qual em um movimento relativo das duas partes da máquina na fenda de vedação, um fluxo de fluido é produzido de tal forma que pelo cabeçote de vedação circula o fluido no lado de alta pressão na região de seu segmento de vedação. Através do elemento de fluxo consequentemente durante a operação do arranjo de vedação é gerado direta ou indiretamente um fluxo de lavagem direcionado para a zona de vedação dinâmica do arranjo de vedação, do fluido disposto no lado de alta pressão. O elemento de fluxo gera uma diferença de pressão no fluido. Como resultado desta diferença de pressão, o fluido é acelerado diretamente para a zona de vedação dinâmica do arranjo de vedação ou para longe da zona de vedação. Neste último caso, pela zona de vedação circula fluido que flui pela zona de vedação. No caso de um movimento relativo de rotação das duas partes da máquina, o elemento de vedação roda em conjunto com a parte de máquina que apresenta a estrutura de retenção de vedação em relação à superfície de vedação, ou a parte de máquina com a superfície de vedação gira em relação ao elemento de vedação. Neste último caso, o fluido é deslocado por sua fricção na superfície de vedação e sua viscosidade inerente para um fluxo direcionado em torno do eixo de rotação da superfície de vedação (chamado fluxo de Taylor Couette). Se a parte de máquina que tem a superfície de vedação - em relação ao eixo de movimento das duas partes da máquina - for a parte da máquina posicionada na direção radial e ajustada em rotação, então o fluido acelerado na parte da máquina com a superfície de vedação será empurrado para fora em velocidades rotacionais mais altas devido à força centrífuga. Desse modo, se formam os chamados vórtices de Taylor, que são perpendiculares ao eixo de movimento das duas partes da máquina e causam uma mistura do fluido.

[0019] Pelo elemento de fluxo circula fluido durante um movimento relativo das duas partes da máquina ao longo do eixo de movimento e gera no fluido um fluxo, que no caso de um elemento de vedação radialmente vedante é direcionado em direção axial e no caso de um elemento de vedação axialmente vedante, na direção radial (respectivamente em relação ao eixo de movimento das duas partes da máquina) para o segmento de vedação do cabeçote de vedação ou porém direcionado para longe do segmento de vedação. No primeiro caso, pelo segmento de vedação ou pela zona de vedação circula o fluido direcionado através do elemento de fluxo para o segmento de vedação. Neste último caso, pelo segmento de vedação ou pela zona de vedação circula o fluido que flui para a zona de vedação.

[0020] Em geral, isso permite uma lubrificação ainda melhor, resfriamento e, adicionalmente, uma lavagem ativa na região do segmento de vedação adjacente à superfície de vedação, do cabeçote de vedação e da zona de vedação. A formação e deposição de óleo carbonizado ou inclusão de óleo carbonizado no segmento de vedação do elemento de vedação pode ser efetivamente neutralizada. Óleo carbonizado já formado e, possivelmente, acumulado no segmento de vedação do elemento de vedação, pode até mesmo ser removido por lavagem pelo fluido, para fora da zona de vedação.

[0021] O elemento de fluxo pode ser formado de acordo com a invenção, em particular como uma ranhura do elemento de vedação. Uma tal ranhura pode ser produzida de forma simples e a baixo custo no caso dos métodos de moldagem primária utilizados na fabricação de juntas , em especial através de moldagem por injeção.

[0022] De acordo com uma forma de concretização alternativa da invenção, o elemento de fluxo também pode ser concebido como um furo de passagem do elemento de vedação ou do cabeçote de vedação, que é orientado obliquamente, pelo menos em alguns segmentos, para a direção de movimento das duas partes da máquina. A ranhura acima mencionado ou o furo de passagem são feitos de acordo com a invenção preferivelmente abertos em ambas as extremidades.

[0023] Para um efeito de lavagem particularmente eficiente na região da zona de vedação, a ranhura ou furo de passagem de acordo com a invenção pode afunilar partindo do lado de alta pressão na direção do lado de baixa pressão ou do segmento de vedação do cabeçote de vedação, pelo menos em segmentos, em sua seção transversal por onde o fluido pode circular. Como resultado, a ranhura pode atuar no sentido de um bocal e acelerar o fluido novamente de forma mais eficaz na direção do segmento de vedação. O fluido pode assim ser fornecido através da ranhura para o segmento de vedação com uma elevada velocidade de fluxo. No geral, o efeito de lavagem desejado do fluido pode ser ainda mais aumentado, de modo que o óleo carbonizado já formado possa ser mais eficazmente separado do segmento de vedação ou da superfície de vedação e removido da área de vedação.

[0024] A ranhura também pode ser projetada de acordo com a invenção como um canal cego aberto para o lado de alta pressão. Neste caso especial, o fluido é desviado na extremidade da ranhura que aponta para o lado de baixa pressão, mais ou menos abruptamente na direção da superfície de vedação. A ranhura pode ter em sua extremidade voltada para o lado de baixa pressão uma superfície inclinada em forma de rampa para o fluido, que é disposto obliquamente em relação à superfície de vedação.

[0025] A ranhura ou o furo de passagem podem ser conectados fluidicamente no lado do segmento de vedação a um canal de fluxo anular do cabeçote de vedação, ou seja, desembocar neste canal de fluxo anular do cabeçote de vedação. Como resultado, o segmento de vedação pode ser completamente lavado pelo fluido na direção circunferencial no lado de alta pressão. Isto é vantajoso para a dissipação de calor na região da zona de vedação. Isso também permite uma lavagem ainda mais otimizada da zona de vedação. O canal de fluxo anular é vantajosamente (na direção do lado de baixa pressão) limitado diretamente lateralmente pelo segmento de vedação do cabeçote de vedação que fica em contato com a superfície de vedação.

[0026] De acordo com uma forma de concretização preferida da invenção, o elemento de fluxo do cabeçote de vedação estende-se para longe do cabeçote de vedação. O elemento de fluxo é assim projetado no sentido de uma extensão de perfil do cabeçote de vedação. O elemento de fluxo é formado preferivelmente diretamente sob aspectos de engenharia de produção no cabeçote de vedação. Como resultado, o elemento de fluxo é ao mesmo tempo mantido à prova de desprendimento no cabeçote de vedação. O elemento de fluxo atua no sentido de um conjunto de pás (pá) do cabeçote de vedação. O elemento de fluxo pode ter uma forma de seção transversal oval, elíptica, poligonal ou triangular. Uma forma de seção transversal de forma livre no sentido de um perfil de asa é concebível. O efeito (de impulso) do elemento de fluxo projetado como uma extensão de perfil do elemento de vedação pode ser ajustado conforme exigido pelo dimensionamento e conformação da (s) superfície (s) do elemento de fluxo, pelas quais pode circular o fluido e ou pelas quais o fluxo circula durante o uso operacional. Através de uma escolha adequada da inclinação da (s) superfície (s) de fluxo de entrada do elemento de fluxo em relação ao eixo de movimento ou em relação ao raio local do elemento de vedação, assim como a uma possível inclinação da (s) superfície (s) de fluxo de entrada do elemento de fluxo, a aceleração do fluido pode ser influenciada pelo elemento de fluxo. O elemento de fluxo também pode ser projetado bidirecionalmente, em particular no caso de peças de máquinas rotativamente móveis, isto é, em ambas as direções de movimento das partes da máquina em relação umas às outras pode causar um fluxo de fluido dirigido ao longo da fenda de vedação.

[0027] De acordo com a invenção, o elemento de fluxo pode ser disposto circunferencialmente no cabeçote de vedação e / ou pelo menos em segmentos em um flanco lateral do cabeçote de vedação.

[0028] A lubrificação e o resfriamento do segmento de vedação do elemento de vedação podem ser ainda melhorados de acordo com a invenção, em que o elemento de vedação é provido de uma pluralidade de elementos de fluxo. Como resultado, ao mesmo tempo, o surgimento e a deposição / armazenamento de óleo carbonizado podem ser neutralizados ainda mais efetivamente no segmento de vedação do elemento de vedação. Assim, em particular, um ou mais elementos de fluxo em forma de ranhura e / ou um ou mais elementos de fluxo que se projetam do elemento de vedação podem ser dispostos combinados entre si no cabeçote de vedação. O ou os elementos de fluxo em forma de ranhura podem, por exemplo, ser dispostos no lado frontal do cabeçote de vedação, voltado para a superfície de vedação e o ou os elementos de fluxo que se projetam do cabeçote de vedação podem ser dispostos em um flanco lateral do elemento de vedação ou do cabeçote de vedação. Em particular, em virtude dos elementos de fluxo que se projetam a partir do cabeçote de vedação, pode-se obter uma mistura do fluido que é vantajosa sob aspectos térmicos ao mesmo tempo. Se áreas de fluxo turbulento, dentro do fluido forem causadas pelos elementos de fluxo, maiores impurezas particuladas (por exemplo, aglomerados de óleo carbonizado) também poderão ser trituradas e suspensas no fluido. O risco de danos no cabeçote de vedação ou na superfície de vedação (formação de estrias) pode, assim, ser minimizado.

[0029] A pluralidade de elementos de fluxo pode ser disposta na direção circunferencial do elemento de vedação em uma única fileira ou mesmo em múltiplas fileiras no cabeçote de vedação. De acordo com uma forma de concretização particularmente preferida, os elementos de fluxo podem ser dispostos pelo menos parcialmente ao longo de uma linha helicoidal ou espiral alinhada uma atrás da outra no cabeçote de vedação. Os elementos de vedação dispostos desta forma podem, assim, interagir de forma particularmente eficaz. Como resultado, mesmo com dimensões compactas dos elementos de fluxo individuais no lado de alta pressão do elemento de vedação, um fluxo de fluido funcionalmente suficientemente grande pode ser alcançado.

[0030] Deve notar-se que o elemento de vedação pode ter elementos de retorno do lado de baixa pressão, que estão dispostos no cabeçote de vedação. Como resultado, o fluido que passa do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão pode ser transportado de volta para o segmento de vedação do cabeçote de vedação, melhorando ainda mais a lubrificação, resfriamento e também a capacidade de curso de retorno do elemento de vedação. Os elementos de transporte de retorno podem ser moldados em forma de ranhura ou também ter a forma de extensões de perfil de uma maneira correspondente aos elementos de fluxo acima mencionados do elemento de vedação.

[0031] O elemento de vedação pode, de acordo com a invenção, pelo menos parcialmente, de preferência completamente, consistir em um material elastomérico.

[0032] Deve também ser notado que a estrutura de retenção de vedação pode ser formada em relação a uma montagem simplificada adicional do arranjo de vedação por um cartucho. O cartucho pode ser feito de metal ou outro material adequado.

[0033] O elemento de vedação de acordo com a invenção permite uma auto-lubrificação melhorada, autoresfriamento e neutraliza o funcionamento de uma formação de óleo carbonizado e a remoção ou armazenamento no seu segmento de vedação. No geral, o elemento de vedação pode, assim, alcançar uma vida útil mais longa, em particular em aplicações de alta velocidade.

[0034] A invenção será explicada em mais detalhes com referência a um exemplo de concretização mostrado no desenho. Onde :

[0035] A figura 1 é um arranjo de vedação com duas partes de máquina mutuamente móveis em torno de um eixo de movimento, e com um elemento de vedação, que fica em contato com uma superfície de vedação de uma das duas partes da máquina na direção radial, em que o elemento de vedação apresenta um segmento de base e um cabeçote de vedação, os quais são conectados um ao outro através de um segmento de conexão deformável elasticamente em formato de U na seção transversal ou em formato de arco em alguns segmentos, o qual é provido na direção circunferencial de várias áreas com fragilidade de material;

[0036] A figura 2 mostra o arranjo de vedação de acordo com a figura 1 em outra vista em corte, na qual o segmento de conexão do elemento de vedação é mostrado cortada em uma área sem fragilidade de material;

[0037] A figura 3 mostra o elemento de vedação do arranjo de vedação de acordo com a figura 1 em uma vista em perspectiva opcional, mostrando os elementos de fluxo em forma de ranhura, através dos quais, na utilização operacional do elemento de vedação, é produzido um fluxo dirigido para o segmento de vedação do cabeçote de vedação;

[0038] A figura 4 mostra um recorte em detalhe do elemento de vedação de acordo com a figura 3; .

[0039] A figura 5 mostra um arranjo de vedação similar ao arranjo de vedação da figura 1, no qual o elemento de vedação é realizado em relação ao eixo de movimento das duas partes da máquina na direção axial, com ação vedante dinâmica;

[0040] A figura 6 mostra um arranjo de vedação, no qual os elementos de fluxo são parcialmente projetados como um furo de passagem do cabeçote de vedação;

[0041] A figura 7 mostra um arranjo de vedação, no qual o segmento de vedação do cabeçote de vedação do elemento de vedação é provido de uma ranhura contínua;

[0042] A figura 8 mostra um arranjo de vedação similar ao arranjo de vedação de acordo com a figura 1, no qual o cabeçote de vedação é pressionado contra a superfície de vedação, parcialmente ou unicamente por dois elementos de pré-tensionamento elasticamente deformáveis projetados como molas helicoidais;

[0043] A figura 9 mostra um arranjo de vedação similar ao da figura 8, no qual o cabeçote de vedação do elemento de vedação é mantido no lado de alta pressão por um elemento de pré-tensionamento projetado como uma mola helicoidal e no lado de baixa pressão por um anel de suporte na superfície de vedação;

[0044] A figura 10 mostra um arranjo de vedação similar ao arranjo de vedação de acordo com a figura 9, no qual o anel de suporte do elemento de vedação disposto no lado de baixa pressão presenta adicionalmente um lábio de limpeza ou lábio de vedação que fica em contato perifericamente com a superfície de vedação;

[0045] A figura 11 mostra uma forma de concretização alternativa de um elemento de vedação, que possui elementos de fluxo do tipo ranhura projetados como extensões de perfil, em uma vista em perspectiva opcional;

[0046] A figura 12 mostra o elemento de vedação de acordo com a figura 11 em uma vista detalhada pormenorizada.;

[0047] A figura 13 a mostra um elemento de vedação similar ao elemento de vedação de acordo com as figuras 11 e 12 , nos quais os elementos de fluxo em formato de extensão de perfil são projetados em formato tetraédrico;

[0048] A figura 14 mostra o elemento de vedação de acordo com a figura 13 em uma vista detalhada pormenorizada.;

[0049] A figura 15 mostra o elemento de vedação com elementos de fluxo em formato trapezoidal em uma vista detalhada pormenorizada;

[0050] A figura 16 mostra um elemento de vedação similar ao elemento de vedação ilustrado na figura 15, em uma ilustração detalhada em recorte ; e

[0051] A figura 17 mostra um elemento de vedação com os segundos elementos de fluxo cilíndricos, em uma visão detalhada em recorte.

[0052] A figura 1 mostra um arranjo de vedação 10 com uma primeira e uma segunda parte de máquina 12, 14, que estão dispostas de modo a serem móveis umas em relação às outras em torno de um eixo de movimento designado pelo número 16, neste caso de forma rotativa. Entre as duas partes de máquina 12, 14, é formada uma fenda de vedação 18. A fenda de vedação tem um lado de alta pressão H a ser vedado, no qual um fluido que pode ser acionado por uma pressão P, em particular um lubrificante, como óleo, fica disposto. O lado de alta pressão H é selado por meio de um elemento de vedação 20 contra um lado de baixa pressão N da fenda de vedação. O elemento de vedação 20 é projetado aqui como o assim chamado anel de vedação do eixo radial.

[0053] O elemento de vedação 20 pode consistir, em geral, em um material elasticamente deformável, de preferência em um elastômero, e é de preferência executado em única peça. O eixo central do elemento de vedação 20 é designado pelo número 22. O eixo central do elemento de vedação coincide aqui com o eixo de movimento 16 das duas partes da máquina 12, 14. Entende-se que no material do elemento de vedação 20, as partes de suporte ou de reforço (não mostradas) podem ser parcialmente ou completamente incorporadas. Um segmento de base 24 do elemento de vedação 20 fica fixamente disposto em uma estrutura de retenção de vedação, neste caso uma ranhura de retenção 26, da primeira parte de máquina 12 . O segmento de base 22 pode ficar em contato com a primeira parte de máquina 12 na direção radial e / ou axial, com ação vedante estática. O segmento de base 24 é aqui disposto fixamente na estrutura de retenção da vedação. O segmento de base também pode ser fixado, por exemplo, por pinos ou adesivamente, de outra forma conhecida pelo versado na técnica, na parte de máquina 12, 14 que apresenta a estrutura de retenção de vedação.

[0054] O elemento de vedação 20 tem ainda um cabeçote de vedação 28, que fica em contato por um segmento de vedação 30, com uma superfície de vedação 32 da segunda parte da máquina 14, circunferencialmente, com ação vedante dinâmica. Deve ser notado que o elemento de vedação 20 formado como um anel de vedação de eixo radial de acordo com a Figura 1 pode ser projetado com ação vedante interna vedado ou ação vedante externa. O cabeçote de vedação encontra-se em uma direção radial em relação à direção do eixo de movimento na superfície de vedação 32 da segunda parte da máquina 14 de forma estanque. Entende-se que o elemento de vedação 20 pode também ser executado com ação vedante axial em relação ao eixo de movimento 16 das duas partes de máquina 12, 14, como explicado abaixo em relação à figura 5 mais detalhadamente.

[0055] O cabeçote de vedação 28 e o segmento de base 24 estão conectados um ao outro através de um segmento de conexão deformável elasticamente como borracha 34. O segmento de conexão 34 é projetado em formato de meandro ou em arco e, portanto, apresenta em alguns segmentos uma forma de seção transversal em forma de U. Um primeiro e segundo lado 36, 38 do segmento de conexão se estendem paralelamente ou substancialmente paralelamente à superfície de vedação 32 e estão conectados um ao outro através de um segmento traseira 40 do segmento de conexão 34. Os dois lados 36, 38 têm, cada um, uma peça de extremidade angular 42, que neste caso se estende em uma direção radial em relação ao eixo de movimento, ou seja em uma direção ortogonal à superfície de vedação 32, e que é moldada no segmento de base 24 ou no cabeçote de vedação 28. O segmento traseiro a 40 pode ter um lado externo convexo 44 voltado para o lado de baixa pressão. No caso do elemento 20 de vedação radialmente vedado mostrado aqui, o segmento de conexão 34 apresenta, assim, um perfil de seção transversal não linear em uma direção radial ao eixo de movimento 16. No caso de um elemento de vedação com ação vedante axial, o segmento de conexão apresenta um perfil transversal não linear na direção axial. Através do segmento de conexão 34, o contato do cabeçote de vedação 28 pode ser produzido pelo menos parcialmente ou, como é o caso aqui, também unicamente na superfície de vedação 32. O cabeçote de vedação 28 é, deste modo, previamente pressionado no caso do exemplo de concretização ilustrada, unicamente pela capacidade elástica de recuperação após deformação inerente ao material do segmento de conexão 34, contra a superfície de vedação 32. Através do segmento de conexão 34 executado em forma de membrana o cabeçote de vedação 28 é montado de modo flutuante em uma direção radial ao eixo de movimento. Como resultado, o elemento de vedação 20 pode compensar uma excentricidade da segunda parte da máquina 14, sem resultar em uma sobrecarga local do segmento de vedação 30. Deve notar-se que, devido ao segmento de conexão em forma de meandro ou de arco entre os lados do segmento de conexão 34, é formado um espaço livre anular 46. Entende-se por um espaço livre um volume de espaço no qual nenhum componente do arranjo de vedação fica disposto. Este espaço livre 46 rodeia o cabeçote de vedação de maneira circunferencial. O espaço livre 46 é limitado em uma direção ortogonal à superfície de vedação 32 unicamente pelos dois lados 36, 38 do segmento de conexão 34 e conectado fluidicamente ao lado de alta pressão H do arranjo de vedação 10. Se o lado de alta pressão H e assim também o espaço livre 46 estiverem sujeitos a uma pressão P, então o cabeçote de vedação poderá ser pressionado contra a superfície de vedação 32 de uma maneira proporcional à pressão com relação à pressão P predominante no lado de alta pressão H respectivamente. O elemento de vedação 20 é desse modo ativável por pressão.

[0056] O segmento de conexão 34 apresenta várias áreas com fragilidade de material 48, que estão dispostas na direção circunferencial do elemento de vedação 20, de preferência espaçadas regularmente umas das outras e consecutivamente umas atrás das outras. Na figura 1, o elemento de vedação 20 é mostrado cortado ao nível dessa área com material fragilizado 48. A figura 2 mostra o elemento de vedação 20 em outro plano seccional, no qual nenhuma área de material fragilizado 48 do segmento de conexão 34 é cortada. De acordo com a figura 1, as regiões 48 com material fragilizado podem ser dispostas ao nível do segmento traseiro 40 (aqui na direção radial) ou dispostas deslocadas em relação à estrutura de retenção da vedação ou à superfície de vedação 32.

[0057] O segmento de conexão 34 apresenta nas áreas de material fragilizado respectivamente uma espessura d, que é inferior a 90%, preferivelmente inferior a 50% da espessura máxima dmax do segmento de conexão 34 nas suas áreas não fragilizadas. Note-se que o segmento de conexão 34 está livre de rebaixos de passagem ou similares. O segmento de conexão 34 é, portanto, em geral impermeável a fluidos.

[0058] O segmento de conexão 34 é moldado centralmente de acordo com as Figuras 1 e 2 no cabeçote de vedação 28. O cabeçote de vedação 28 apresenta assim uma metade de cabeçote 28a, 28b disposta em um lado de alta pressão e em um lado de baixa pressão. Além disso, o cabeçote de vedação 28 apresenta no seu lado traseiro 50 voltado para o segmento de base 24 em ambos os lados do segmento de conexão 34,ou seja, no lado de baixa pressão e no lado de alta pressão, uma estrutura de retenção. A estrutura de retenção pode ser concebida, respectivamente, como uma ranhura anular circunferencial 52, que serve para acomodar outros componentes adicionais possíveis, que serão discutidos em detalhe abaixo.

[0059] O cabeçote de vedação 28 presenta uma forma de seção transversal esférica total com um lado frontal 54 moldado de forma convexa. O segmento de vedação 30 aqui compreende uma faixa de rodagem anular 56. A faixa de rodagem 56 estende-se desde o lado frontal 54 do cabeçote de vedação 28 na direção da superfície de vedação 32. A faixa de rodagem pode apresentar uma forma de seção transversal retangular com duas bordas de vedação 58, como mostrado nas Figuras 1 e 2. Deve notar-se que a faixa de rodagem apresenta uma superfície de rodagem 60 que fica em contato com a superfície de vedação 32. A superfície de rodagem 60 é de preferência executada macroscopicamente de forma não estruturada.

[0060] Para um resfriamento ativo, lubrificação e lavagem da zona de vedação designada pelo número 62 do arranjo de vedação 10, o lado frontal 54 do elemento de vedação é provido no lado de alta pressão de um sistema de perfil 64. O sistema de perfil aqui compreende uma pluralidade de primeiro e segundo elementos de fluxo 66, 68. Através destes primeiro e segundo elementos de fluxo 66, 68, um movimento relativo das duas partes da máquina em torno do eixo de movimento 16 -bidirecionalmente provoca um fluxo de fluido no lado de alta pressão H da fenda de vedação 18, que circula pelo cabeçote de vedação 28 no lado de alta pressão na região da zona de vedação 62.

[0061] A figura 3 mostra o elemento de vedação do arranjo de vedação de acordo com as Figuras 1 e 2 em uma vista opcional. Na figura 4, um recorte de detalhe do elemento de vedação 20 é mostrado. O primeiro e segundo elementos de fluxo 66, 68 são respectivamente aqui projetados a título de exemplo como uma ranhura de perfil ou ranhura do cabeçote de vedação 28. Os primeiros elementos de fluxo 66 estão dispostos aqui, por exemplo, na direção circunferencial do elemento de vedação 20 espaçados um do outro no cabeçote de vedação 28 um atrás do outro. Os primeiros elementos de fluxo 66 estão dispostos inclinados em relação à direção radial (local) R do respectivo elemento de fluxo respectivamente em relação a um primeiro lado. Os primeiros elementos de fluxo incluem um ângulo α com a direção radial (local) de aproximadamente neste caso 20° . Os segundos elementos de fluxo 68 estão dispostos também na direção circunferencial do elemento de vedação 20 espaçados um do outro no cabeçote de vedação 28, um atrás do outro. Os segundos elementos de fluxo 68 estão, neste caso, dispostos inclinados em relação à direção radial (local) R do respectivo elemento de fluxo respectivamente em relação a um segundo lado. Os segundos elementos de fluxo incluem um ângulo α com a direção radial (local) de aproximadamente neste caso 20° . Os ângulos α e β supracitados podem situar-se entre 15 ° e 45 °, em especial entre 20 ° e 40 °. Naturalmente que os primeiros elementos de fluxo 66 podem ser dispostos inclinados pelo menos parcialmente também com diferentes ângulos α em relação à direção radial local R. O mesmo se aplica também aos segundos elementos de fluxo 68.

[0062] O primeiro e o segundo elementos de fluxo em forma de ranhura 66, 68 possuem, cada um, uma primeira abertura do lado de alta pressão 70 e uma segunda abertura do lado do lado de baixa 72. Os primeiro e segundo elementos de fluxo 66, 68 em forma de ranhura estendem-se cada um em uma direção axial ao eixo de movimento 16 (figuras 1 e 2) na direção no lado de baixa pressão N ou na direção no segmento de vedação 30 do elemento de vedação 20 e, portanto, na direção da zona de vedação 62. As ranhuras podem portanto desembocar em um canal de fluxo anular na forma de uma ranhura circunferencial no lado frontal 74, do cabeçote de vedação 28. A ranhura circunferencial do lado frontal 74 é, neste caso, limitada diretamente em relação ao lado de baixa pressão N através da faixa de rodagem 56. Deve notar-se que o lado frontal 54 do cabeçote de vedação está disposto a uma distância da superfície de vedação 32 na região que apresenta o primeiro e o segundo elementos de fluxo 64, 66.

[0063] Os primeiros e segundos elementos de fluxo 66, 68 projetados em forma de ranhura, podem respectivamente afunilar na direção do segmento de vedação 30 do cabeçote de vedação 28 em sua seção transversal pela qual pode circular o fluido. Este afunilamento de seção transversal pode ser conseguido pela redução da respectiva largura e / ou da respectiva profundidade das ranhuras ao longo do seu curso na direção do segmento de vedação 30 do cabeçote de vedação 28.

[0064] Na aplicação operacional do arranjo de vedação 10, o elemento de vedação 20 gira com a parte de máquina 12, 14 que apresente a estrutura de retenção de vedação em relação à superfície de vedação 32 ou a parte de máquina 12, 14 que apresenta a superfície de vedação 32 gira em relação ao elemento de vedação 20. No primeiro caso, o fluido é transportado dependendo da direção de rotação em direção axial através dos primeiros ou através dos segundos elementos de fluxo em forma de ranhura 66, 68 para a zona de vedação 62 e, portanto, para o segmento de vedação 30. Neste último caso, o fluido é deslocado por sua fricção na superfície de vedação 32, assim como sua viscosidade inerente a ele para um fluxo direcionado em torno do eixo de rotação 16 (chamado fluxo de Taylor Couette).

[0065] Portanto, pelos primeiros / segundos elementos de fluxo 66, 68 circula o fluido durante um movimento relativo das duas partes de máquina 12, 14 em torno do eixo de movimento 16 e estes geram no fluido uma circulação, que é direcionada no caso do elemento de ação vedante radial ilustrado - em relação ao eixo de movimento - na direção axial para ao segmento de vedação 30 do cabeçote de vedação 28 . Através da circulação pelo segmento de vedação 30 ou da lavagem da zona de vedação 62 com o fluido, pode-se obter uma lubrificação, resfriamento e limpeza da zona de vedação 62 melhorados. Como resultado, é possível neutralizar a formação e deposição de óleo carbonizado no segmento de vedação 30 do elemento de vedação 20. O óleo carbonizado já formado e possivelmente depositado no segmento de vedação 30 do elemento de vedação pode ser removido por lavagem através do fluido.

[0066] O cabeçote de vedação pode apresentar no lado de baixa pressão N perfis de transporte de retorno 76, pelos quais por um lado pode-se obter a capacidade de curso de retorno do arranjo de vedação 10 e por outro lado, a partir do lado de baixa pressão N em diante, pode- se obter uma lubrificação adicional do segmento de vedação 30 do cabeçote de vedação 28, que fica em contato com a superfície de vedação 32. Os perfis de fluxo de retorno 76 podem ser formados, neste caso, de uma maneira correspondente aos primeiros e segundos elementos de fluxo 66, 68 dispostos no lado de alta pressão H do elemento de vedação 20.

[0067] De acordo com uma forma de concretização alternativa do arranjo de vedação 10, esta é provida de um elemento de vedação 20 de ação vedante axial, isto é, um anel de vedação de eixo axial. Neste caso, a superfície de vedação 32 mostrada na figura 5 pode ser executada em forma de disco anular e formada aproximadamente por um colar anular 78 da segunda parte da máquina 14. O colar anular 78 pode ser integralmente formado, soldado ou colado na segunda parte da máquina 14.

[0068] O segmento de vedação 30 do cabeçote de vedação 28 fica em contato no caso de uma tal construção do arranjo de vedação 10 em uma direção axial em relação ao eixo de movimento 16 l na superfície de vedação 32, previamente tensionado de forma estanque. O segmento de conexão estende-se portanto em uma direção axial desde o cabeçote de vedação 28 até o segmento de base 24 do elemento de vedação 20 e apresenta um perfil de seção transversal não linear na direção axial. Os primeiros e segundos elementos de fluxo 66, 68 estão dispostos no lado de alta pressão do cabeçote de vedação 28.

[0069] Os primeiros e / ou segundos elementos de fluxo 66, 68 do cabeçote de vedação 28 dos arranjos de vedação 10 descritos acima também podem ser projetados pelo menos em segmentos como furos de passagem 79 do cabeçote de vedação 28, como mostrado no exemplo de concretização ilustrado na Figura 6 com uma linha tracejada.

[0070] De acordo com um desenvolvimento alternativo, o elemento de vedação 10 na região do seu segmento de vedação 30 em vez da faixa de rodagem da figura 7, também pode apresentar pelo menos uma ranhura anular ou ranhura de perfil 80 ou várias ranhuras de perfil de formato anular 80 de traçado paralelo. Como resultado, em cada caso, uma borda de vedação arredondada no cabeçote de vedação, ou pontiaguda também pode ser realizada em ambos os lados da ranhura de perfil 80, . A ranhura de rolamento ou ranhura do perfil 80 representa uma depressão do lado frontal 54 do cabeçote de vedação. Os flancos de ranhura 7 não especificados da ranhura de perfil 80 são conectados através de bordas de vedação 58 com o lado frontal (ou sua superfície).

[0071] A figura 8 mostra um arranjo de vedação 10, no qual o cabeçote de vedação 28 é esticado por meio de dois elementos de pré- tensionamento elasticamente deformáveis 82 contra a superfície de vedação 32 da segunda parte de máquina 14. Este pré-tensionamento pode ser sobreposto à função de pré-tensionamento acima descrita do segmento de conexão 34, ou substituir completamente essa função de pré-tensionamento do segmento de conexão 34. Os dois elementos de pré-tensionamento 82 são, cada um, concebidos como um componente separado do elemento de vedação 20 e ficam dipostos em ambos os lados do segmento de conexão 34, ou seja, no lado de baixa pressão e no lado de alta pressão, fixamente em uma das ranhuras anulares do lado traseiro 52 do cabeçote de vedação 28. Para este efeito, cada uma das ranhuras anulares 52 tem uma abertura 84 com uma largura de abertura menor 88 em comparação com o diâmetro interno 86 da respectiva ranhura anular 52. Os elementos de pré-tensionamento 82 são, desse modo, mantidos presos no elemento de vedação 20 durante a operação do arranjo de vedação 10. Os elementos de pré- tensionamento 82 podem de acordo com a figura 8 er executados na forma de uma mola helicoidal. Devido à capacidade de absorção de torque diferente na direção circunferencial do elemento de vedação, do segmento de conexão 34, nas suas áreas de material fragilizado 48 e nas suas áreas de material não fragilizado, obtém-se um traçado de pressão de contato do segmento de vedação 30 na superfície de vedação 32 da segunda parte de máquina 14, na direção circunferencial do elemento de vedação 20, durante operação do arranjo de vedação 10. Deste modo, a lubrificação e, assim, a vida útil do elemento de vedação 20 podem ser aprimoradas.

[0072] A figura 9 mostra um arranjo de vedação 10 que difere essencialmente do exemplo de concretização mostrado na figura 8, em que um anel de suporte 90 está disposto na ranhura anular do lado de baixa pressão 52 do cabeçote de vedação 28. Na ranhura anular 52 disposta no lado de alta pressão do cabeçote de vedação 28, fica disposto um elemento de pré-tensionamento elasticamente deformável 82, aqui na forma de uma mola helicoidal.

[0073] O anel de suporte 90 é feito de um material que tem um módulo de elasticidade maior em comparação com o material de elastômero do elemento de vedação 20. O anel de suporte 90 é dimensionalmente estável e não deformável ou apenas ligeiramente deformável ao ocorrer forças durante a operação do arranjo de vedação 10. Por meio do anel de suporte 90, o cabeçote de vedação 28 do elemento de vedação 20 pode ser mantido a distância invariável ou em toda sua extensão no lado de baixa pressão mesmo em uma pressurização da região de alta pressão H com uma pressão de contato constante ou substancialmente constante na superfície de vedação 32 . Em outras palavras, devido à deformabilidade elástica do elemento de vedação 20, o anel de suporte 90 pode indiretamente atuar como um elemento de pré-tensionamento. No caso de uma pressurização do lado de alta pressão H o cabeçote de vedação 28 e também o segmento de conexão 34 podem ser apoiados no anel de suporte em uma direção axial relativa ao eixo de movimento 16. Além disso, o segmento de conexão 34 com seu primeiro lado 36 e seu segmento traseiro 40 pode ficar apoiado na direção da superfície de vedação, isto é, em uma direção radial em relação ao eixo de movimento, no anel de suporte 90. Deste modo, é possível neutralizar um momento de inclinação, que atua sobre o segmento de conexão no cabeçote de vedação, e portanto uma inclinação indesejável do cabeçote de vedação 28 em relação ao eixo de movimento 16. No caso de uma pressurização do lado de alta pressão H , é possível evitar um vazamento indesejado do fluido do lado de alta pressão H para o lado de baixa pressão N, isto é, um Blowby indesejado.

[0074] O sistema de perfil 64 do elemento de vedação 20 dos arranjos de vedação explicados acima também pode ter um ou mais elementos de fluxo no lado de alta pressão, que se projetam do cabeçote de vedação 28 respectivamente na forma de um ressalto de perfil. Tais elementos de fluxo podem alternativamente ou adicionalmente ser dispostos no cabeçote de vedação 28. Estes elementos de fluxo ficam preferivelmente dispostos no lado frontal 54 do cabeçote de vedação 28, voltado para a superfície de vedação 32 e /ou em uma borda lateral do cabeçote de vedação, como explicado em mais detalhes em conexão com as Figuras 11 a 14.

[0075] De acordo com o arranjo de vedação 10 mostrada na figura 10, o anel de suporte 90 pode ser provido de um lábio de vedação ou de limpeza (anular) 91, que fica em contato circunferencialmente com a superfície de vedação 32 da segunda parte da máquina.

[0076] O elemento de vedação 20 mostrado nas figuras 11 e 12 apresenta terceiros e quartos elementos de fluxo 92, 94, além dos primeiros e segundos elementos de fluxo 66, 68 descritos acima. Estes elementos de fluxo 92, 94 têm, cada um, uma forma triangular básica ou transversal. Os terceiros elementos de fluxo apontam com a sua ponta 96 na direção do eixo central 22 do elemento de vedação 20, enquanto a ponta 96 dos quartos elementos de fluxo apontam para longe do eixo central 22.

[0077] O terceiro e quarto elementos de fluxo 92, 94 estão dispostos alternadamente na direção circunferencial do elemento de vedação 20, dispostos em uma fila um atrás do outro. Naturalmente que os elementos de fluxo 92, 94 também podem ser dispostos em vários grupos em fila em uma linha ou em várias filas no cabeçote de vedação.

[0078] Os terceiros e quartos elementos de fluxo 92, 94 projetados como ressaltos de perfil formam - analogamente aos flancos laterais dos primeiros e segundos elementos de fluxo 66, 68 em forma de ranhura, superfícies de fluxo de entrada do fluido, através das quais o fluido pode ser movido - dependendo da direção de rotação - ao longo da fenda de vedação 18 para a zona de vedação 62 (figura 1) do arranjo de vedação 10 ou para longe da zona de vedação 62 . Em termos de sua moldagem, tamanho e padrão de distribuição espacial no elemento de vedação 20, os ressaltos de perfil podem ser sintonizados à posição e padrão de distribuição espacial das aberturas no lado de alta pressão dos primeiros e segundos elementos de fluxo 66, 68 do cabeçote de vedação 28 para gerar um fluxo de volume do fluido por unidade de tempo, suficientemente grande, para o segmento de vedação ou zona de vedação 62, durante a operação do arranjo de vedação 10.

[0079] De acordo com o exemplo de concretização mostrado nas figuras 13 e 14, os elementos de fluxo 92, 94 concebidos como ressaltos de perfil podem também ter um formato rombóide ou, de acordo com os exemplos de concretização mostrados nas figuras 15 e 16, um formato trapezoidal ou aproximadamente trapezoidal.

[0080] No exemplo de concretização mostrado na figura 17, os elementos de fluxo 92, 94 concebidos como ressaltos de perfil apresentam uma foma básica cilíndrica circular e, consequentemente, uma forma de seção transversal redonda. Estes terceiros elementos de fluxo 92 estão dispostos na direção circunferencial do elemento de vedação 20 em duas fileiras e em relação uns aos outros respectivamente em um intervalo, de tal modo que, independentemente da forma de seção transversal dos elementos de fluxo 92, 94, pode ser gerado um fluxo de fluido dirigido ao longo da fenda de vedação 18 (figura 1).

[0081] Em funcionamento, o fluido disposto no lado de alta pressão H pode ser efetivamente misturado pelos elementos de fluxo 92, 94 formados como ressaltos de perfil e turbulências podem ser geradas no fluido, pelas quais as impurezas particuladas contidas no fluido são ainda trituradas e suspensas. Deste modo, um efeito prejudicial das partículas na superfície de vedação ou no elemento de vedação 20 pode ser ainda mais reduzido.

Claims (20)

1. Arranjo de vedação (10), caracterizado pelo fato de que ele compreende : - uma primeira e uma segunda parte da máquina (12, 14), que estão dispostas espaçadas, formando uma fenda de vedação (18) e são móveis em torno de um eixo de movimento (16) em relação uma à outra; - um elemento de vedação (20) projetado como um anel de vedação de eixo radial com um segmento de base (24) que fica disposto fixamente em uma estrutura de retenção de vedação, em particular em uma ranhura de retenção (26), de uma das duas partes de máquina (12, 14), e - com um cabeçote de vedação (28) que fica em contato, por um segmento de vedação (30), com uma superfície de vedação (32) da outra parte de máquina (12, 14), com ação vedante dinâmica a fim de vedar um lado de alta pressão H pressurizável com um fluido, de vedação (18) em relação a um lado de baixa pressão N da fenda de vedação (18), em que o segmento de vedação (30) apresenta um lado frontal (54) formado na seção transversal de forma convexa e uma faixa de rodagem (56), que se projeta no lado frontal do cabeçote de vedação (28), em que a faixa de rodagem (56) apresenta uma superfície de rodagem (60) contínua, que fica em contato com a superfície de vedação (32), em que o cabeçote de vedação (28) e o segmento de base (24) são conectados um ao outro através de um segmento de conexão elasticamente deformável (34) do elemento de vedação (20) , apresenta pelo menos em alguns segmentos um traçado de seção transversal em formato em U não linear, em que o segmento de conexão (34) apresenta um primeiro e um segundo lado (36, 38), que se estendem paralelamente ou basicamente paralelamente à superfície de vedação (32) e que ficam conectados entre si através de um segmento traseiro (40), em que ambos os lados (36, 38) apresentam respectivamente uma peça final (42) angulada, que se estende em uma direção radial em relação ao eixo de movimento (16), em que a peça final (42) do primeiro lado (36) é moldada centralmente no cabeçote de vedação (28) e a peça final (42) do outro lado (38) é moldadas no segmento de base (24) em que entre os dois lados (36, 38) do segmento de conexão (34) é formado um espaço livre (46), que circunda o cabeçote e vedação (28) no lado circunferencial e que é diretamente limitado na direção radial unicamente através de ambos os lados (36, 38) do segmento de conexão (34), em que o espaço livre (46) é fluidicamente conectado com o lado de alta pressão H do arranjo de vedação (10) e em que o segmento de conexão (34) apresenta na direção radial no nível do segmento traseiro (40), várias áreas de material fragilizado (48), que ficam dispostas na direção circunferencial do elemento de vedação (20), preferivelmente regularmente, espaçadas umas das outras e uma após as outras.

2. Arranjo de vedação (10), caracterizado pelo fato de que ele compreende: - uma primeira e uma segunda parte da máquina (12, 14), que estão dispostas espaçadas, formando uma fenda de vedação (18) e são móveis em torno de um eixo de movimento (16) em relação uma à outra; - um elemento de vedação (20) projetado como um anel de vedação de eixo axial com um segmento de base (24) que fica disposto fixamente em uma estrutura de retenção de vedação, em particular em uma ranhura de retenção (26), de uma das duas partes de máquina (12, 14), e - com um cabeçote de vedação (28) que fica em contato, por um segmento de vedação (30), com uma superfície de vedação (32) da outra parte de máquina (12, 14), com ação vedante dinâmica a fim de vedar um lado de alta pressão H pressurizável com um fluido, da fenda de vedação (18) em relação a um lado de baixa pressão N da fenda de vedação (18), em que o segmento de vedação (30) apresenta um lado frontal (54) formado na seção transversal de forma convexa e uma faixa de rodagem (56), que se projeta no lado frontal do cabeçote de vedação (28), em que a faixa de rodagem (56) apresenta uma superfície de rodagem (60) contínua, que fica em contato com a superfície de vedação (32); em que o cabeçote de vedação (28) e o segmento de base (24) são conectados um ao outro através de um segmento de conexão elasticamente deformável (34) do elemento de vedação (20), que apresenta pelo menos em alguns segmentos um traçado de seção transversal em formato em U não linear, em que o segmento de conexão (34) apresenta um primeiro e um segundo lado (36, 38) que se estendem paralelos ou substancialmente paralelos à superfície de vedação (32) e que estão interligados através de um segmento traseiro (40), em que os dois lados (36, 38) apresentam respectivamente uma peça final angulada (42) que se estende em uma direção axial em relação ao eixo de movimento, em que a peça final (42) de um lado (36) é formada integralmente centralmente no cabeçote de vedação (28) e a peça final (42) do outro lado (38) é formada integralmente no segmento de base (24), em que entre os dois lados (36, 38) do segmento de conexão (34) é formado um espaço livre (46), que circunda o cabeçote de vedação (28) circunferencialmente e que é diretamente limitado na direção axial apenas pelos dois lados (36, 38) do segmento de conexão (34); em que o espaço livre (46) é conectado fluidicamente ao lado de alta pressão H do arranjo de vedação, em que o segmento de conexão (34) apresenta uma pluralidade de regiões de material fragilizado (48) na direção axial na altura do segmento traseiro (40), que estão dispostas na direção circunferencial do elemento de vedação (20), preferivelmente espaçadas uniformemente uma das outras sucessivamente.

3. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que através do segmento de conexão (34) é produzido um contato de ação vedante por pré-tensionamento do cabeçote de vedação (28) na superfície de vedação (32).

4. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o segmento de conexão (34) apresenta nas regiões de material fragilizado (48) respectivamente uma espessura d, que é inferior a 90%, de preferência inferior a 50% da espessura mínima dmax do segmento de conexão (34).

5. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o cabeçote de vedação (28), preferivelmente em seu lado traseiro (50) voltado ao segmento de base (24), apresenta pelo menos uma estrutura de retenção, na ou junto à qual fica disposto fixamente um elemento de pré-tensionamento (82), em particular uma mola helicoidal ou um anel de fixação deformável elasticamente como borracha, para tensionar o cabeçote de vedação (28) contra a superfície de vedação (32).

6. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o cabeçote de vedação (28), apresenta em ambos os lados do segmento de conexão, ou seja, no lado de baixa pressão e no lado de alta pressão, respectivamente uma estrutura de retenção, em que nas/ junto às duas estruturas de retenção fica disposto fixamente respectivamente um elemento de pré-tensionamento (82) elasticamente deformável, em particular uma mola helicoidal, ou na/junto à estrutura de retenção disposta no lado de baixa pressão fica disposto fixamente um anel de suporte (90) e na/junto à estrutura de retenção no lado de alta pressão fica disposto fixamente um elemento de pré-tensionamento (82) elasticamente deformável (82), em particular uma mola helicoidal.

7. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o anel de suporte (90) apresenta um lábio de vedação ou de limpeza (91), que fica em contato com a superfície de vedação (32).

8. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação (20) é provido no lado de alta pressão de pelo menos um elemento de fluxo (66, 68, 92, 94) através do qual em um movimento relativo das duas partes da máquina (12, 14) é produzido um fluxo de fluido ao longo/ em torno do eixo de movimento, de tal modo que pelo cabeçote de vedação (28) o fluido circule no lado de alta pressão na região de seu segmento de vedação (30) .

9. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento de fluxo (66, 68, 92, 94) é formado, pelo menos, em alguns segmentos como uma ranhura e/ou como um furo de passagem do elemento de vedação (20).

10. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a ranhura é executada aberta em ambas as extremidades.

11. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a ranhura é formada em uma forma em U e ambas as aberturas (70, 72) da ranhura apontam para o lado de alta pressão H.

12. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a ranhura se afunila, pelo menos, em alguns segmentos, na sua seção transversal, pela qual o fluido pode circular, na direção do segmento de vedação (30) do cabeçote de vedação (28).

13. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a ranhura é conectada fluidicamente no lado do segmento de vedação a uma ranhura circunferencial (74) do cabeçote de vedação (28).

14. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a ranhura circunferencial (74) é limitada lateralmente diretamente pelo segmento de vedação (30), que fica em contato com a superfície de vedação (32), do cabeçote de vedação (28).

15. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento de fluxo (66, 68, 92, 94) se projeta do cabeçote de vedação (28).

16. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o elemento de fluxo (66, 68, 92, 94) é moldado no cabeçote de vedação (28).

17. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o elemento de fluxo (66, 68, 92, 94) apresenta um formato de seção transversal oval, elíptico, circular, poligonal ou triangular.

18. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 17, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação (20) é provido de uma pluralidade de elementos de fluxo (66, 68, 92, 94).

19. Arranjo de vedação de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que os elementos de fluxo (66, 68; 92, 94) estão dispostos uns após os outros enfileirados no cabeçote de vedação (28) na direção circunferencial do elemento de vedação (20) .

20. Arranjo de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação (28) é feito, pelo menos parcialmente, preferivelmente completamente de material elastomérico.