BR112019019020A2 - disposição de vedação - Google Patents

Abstract

a invenção refere-se a uma disposição de vedação compreendendo: um primeiro e um segundo elemento de máquina (12, 14), os quais estão dispostos distanciados um do outro com formação de uma fenda de vedação (18) disposta entre os dois elementos de máquina (12, 14) e móveis em relação um ao outro ao longo/em torno de um eixo de movimento (16); uma vedação (20) para vedação de um lado de alta pressão h da fenda de vedação (18) solicitável por pressão com um fluido em relação a um lado de baixa pressão n da fenda de vedação (18); um anel de apoio (30) com um primeiro flanco lateral (36) voltado para o lado de alta pressão h, o qual está configurado de modo convexamente encurvado, pelo menos em alguns trechos, apontando para o lado de alta pressão h, ou estendendo-se inclinado em um ângulo agudo a, ß em relação ao eixo de movimento (16) dos dois elementos de máquina (12, 14); sendo que a vedação (20) apresenta um trecho retentor (22) e pelo menos um lábio d vedação primário (24), o qual se estende do trecho retentor (22) no lado de alta pressão e encosta de maneira dinamicamente vedante em uma face de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSIÇÃO DE VEDAÇÃO.

[0001] A invenção refere-se a uma disposição de vedação com um primeiro e um segundo elementos de máquina, os quais estão dispostos distanciados um do outro, com configuração de uma fenda de vedação disposta entre os dois elementos de máquina, e móveis em relação um ao outro ao longo/em torno de um eixo de movimento. Uma vedação serva para vedar um lado de alta pressão da fenda de vedação, solidtável com pressão, em relação a um lado de baixa pressão da fenda de vedação. A disposição de vedação compreende então um anel de apoio para a vedação.

[0002] Tais disposições de vedação têm-se estabelecido, na prática, em uma pluralidade de aplicações técnicas e podem ser encontradas igualmente em unidades pistão-cilindro, por exemplo, para aplicações hidráulicas, como em eixos de acionamento.

[0003] As disposições de vedação têm que atender às exigências cada vez mais elevadas de vedação e à duração da vedação empregada, com baixos custos de fabricação. Por isso, é objetivo da invenção prover uma disposição de vedação especialmente simples, mas que pode ser fabricada com alta capacidade de carga e de modo econômico. [0004] O objetivo referente à disposição de vedação é alcançado com as características indicadas na reivindicação 1. Desenvolvimentos da invenção estão indicadas nas reivindicações dependentes e na descrição.

[0005] A disposição de vedação de acordo com a invenção distingue-se pelo fato de que o anel de apoio apresenta um primeiro flanco lateral apontando voltado para o lado de alta pressão, o qual está disposto curvado de maneira convexa, em relação ao lado de alta pressão H, pelo menos em alguns trechos, ou estendendo-se Inclinado sob um ângulo agudo α, β em relação ao eixo de movimento, pelo menos em

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2/21 alguns trechos. A vedação apresenta um trecho de retenção e pelo menos um lábio de vedação primário, os qual se estende do primeiro trecho de retenção e encosta de maneira dinamicamente vedante em uma face de vedação do segundo elemento de máquina. O lábio de vedação primário encosta diretamente no primeiro flanco lateral do anel de apoio através de uma grande parte de sua extensão longitudinal no lado de baixa pressão e está apoiado diretamente neste flanco lateral do anel de apoio. O trecho de retenção da vedação está disposto retido entre o anel de apoio e o primeiro elemento de máquina em ajuste forçado radial e encosta indireta ou diretamente no primeiro elemento de máquina, de maneira estaticamente vedante.

[0006] A disposição de vedação de acordo com a invenção pode ser produzida e montada de modo econômico. A vedação apresenta uma alta capacidade de vedação. Pelo fato de que o lábio de vedação primário está encostado diretamente no primeiro flanco lateral do anel de apoio através de uma grande parte, preferivelmente mais de 80%, de sua extensão longitudinal e está apoiado nele no lado de baixa pressão, o lábio de vedação primário pode ser protegido de uma sobrecarga de solicitação mecânica ou térmica com segurança durante a operação. Por um lado, através do anel de apoio fica garantido um apoio seguro na direção do lado de baixa pressão e, com isto, uma proteção contra deformação do lábio de vedação primário quando de solicitação de pressão do lado de alta pressão H da disposição de vedação. Assim podese contrabalançar de modo seguro uma extrusão do lábio de vedação primário para dentro da fenda de vedação. Através do lábio de vedação primário disposto estendendo-se em direção axial e em direção radial, em caso de uma vedação que vede radialmente (= vedação radial), ele pode compensar uma excentricidade dos dois elementos de máquina ou, em caso de uma vedação que vede axialmente, movimentos relativos orientados também podem ser compensados de maneira limitada,

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3/21 sem que assim seja prejudicada a função de vedação da vedação. Através do anel de apoio, então, pode-se contrabalançar um aperto de face de contato excessivo e, consequentemente, desgastante, da vedação ou da borda de vedação e da face de vedação, com a segunda parte de máquina arrastando o anel de apoio em direção radial quando de uma vedação que vede radialmente e em direção axial quando de uma vedação que vede axialmente. Pelo fato de que o primeiro flanco lateral do anel de apoio está realizado encurvado radialmente para fora na direção do lado de alta pressão H ou estendendo-se inclinado para a face de vedação do lado de baixa pressão N na direção do lado de alta pressão Η, o lábio de vedação primário pode ser aliviado com segurança na região de face de contato com a face de vedação, ou na região de sua borda de vedação. Também através do anel de apoio pode-se impedir uma pressão de face de contato excessiva quando de solicitação de pressão do lado de alta pressão da fenda de vedação, com uma pressão de serviço grande ou muito grande, porque através do anel de apoio limita-se uma deformação excessiva do lábio de vedação primário na direção da face de vedação do segundo elemento de máquina e contra ela.

[0007] O anel de apoio, de acordo com uma forma de realização da invenção, pode estar disposto distanciado do segundo elemento de máquina na operação normal da disposição de vedação. Em uma vedação que vede dinamicamente em direção radial, uma pequena excentricidade de um ou dos dois elementos de máquina e, no caso de uma vedação que vede dinamicamente em direção axial, pequenos movimentos relativos axiais não levam direta ou imediatamente a um contato do anel de apoio através do elemento de máquina que apresenta a face de vedação.

[0008] Se o anel de vedação, de acordo com uma forma de realização alternativa da invenção, encosta diretamente no segundo elemento

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4/21 de máquina, então assim pode-se alcançar um comportamento de reação especialmente sensível do anel de apoio a uma excentricidade ou a um movimento relativo axial dos elementos de máquina e, com isso, uma proteção especialmente segura do lábio de vedação primário contra uma solicitação mecânica/térmica excessiva. Através de tal contato duradouro do anel de apoio com a face de vedação, a vedação pode ser protegida, de modo seguro, contra um Blowby ou uma extrusão indesejada na fenda de vedação, mesmo quando de aplicações de alta e máxima pressão da disposição de vedação.

[0009] O anel de apoio pode apresentar, de acordo com a invenção, em seu lado voltado para a face de vedação do segundo elemento de máquina, triboestrutura. Através de tais triboestruturas pode ser melhorada a capacidade de resiliência, isto é, a chamada capacidade de retomo, do dispositivo de vedação em relação a fluido que vai do lado de alta pressão H para o lado de baixa pressão no do lábio de vedação primário. Ao mesmo tempo, assim a lubrificação e o resfriamento do lábio de vedação pode ser melhorada ainda mais na região de face de contato com a face de vedação. Deve-se observar que as triboestruturas estão dispostas em seu lado circunferencial interno no caso de uma vedação radial que vede para dentro (em direção radial) e em lado circunferencial externo no caso de uma vedação radial que vede para fora (em direção radial). Em uma vedação axial, as triboestruturas estão dispostas no lado superior ou inferior da vedação.

[0010] De acordo com um desenvolvimento preferido da invenção, o anel de apoio ou a vedação está provido (a) de um ressalto perfilado, o qual se estende para longe do anel de apoio ou da vedação e para dentro de um recesso correspondente ao ressalto perfilado do respectivo outro componente. Assim a vedação pode ser acoplada sem rotação ao anel de apoio e fixada contra um deslizamento indesejado do

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5/21 anel de apoio. Isto é vantajoso para a segurança operacional da disposição de vedação e possibilita uma montagem mais simplificada da disposição de vedação. O ressalto perfilado pode estar disposto retido no recesso por fecho devido à forma e/ou fecho devido à força. De modo especialmente preferido o anel de apoio e/ou a vedação apresentam vários ressaltos perfilados e recessos desse tipo. Os ressaltos perfilados estão dispostos preferivelmente distanciados um do outro em direção círcunferencial da vedação. Os ressaltos perfilados podem estar dispostos também no anel de apoio ou na vedação defasados em várias fileiras. Alternativamente o anel de apoio pode apresentar também ressaltos perfilados, os quais estão configurados em forma de elementos de garra, os quais se agarram no material da vedação. Assim a vedação não precisa apresentar recessos pré-confeccionados para os ressaltos perfilados, com o que os custos de fabricação podem ser reduzidos e a montagem da disposição de vedação pode ser simplificada ainda mais. Os ressaltos perfilados configurados como elementos de garra do anel de apoio podem engatar então na vedação, de maneira penetrante, ou com destruição local do material de vedação, isto é, um entalhe dos elementos de garra no material de vedação. Os ressaltos perfilados podem estar realizados, de acordo com a invenção, especialmente em forma de cone agudo ou também em forma de pirâmide.

[0011] A vedação pode compreender, de acordo com a invenção, um lábio de vedação secundário ou um lábio de raspagem, o qual encosta na face de vedação do segundo elemento de máquina. O lábio de raspagem dístingue-se do lábio secundário substancialmente em relação ao ângulo de face de contato de sua borda de vedação. No caso do lábio de raspagem, o ângulo de face de contato no lado de baixa pressão é maior do que o ângulo de face de contato no lado de alta pressão. No caso do lábio de vedação secundário o ângulo de face de contato no lado de baixa pressão é maior do que o ângulo de face de contato no

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6/21 lado de baixa pressão. O anel de apoio apresenta então, preferivelmente, um segundo flanco lateral apontando para o lado de baixa pressão N, o qual está disposto convexo, pelo menos em alguns trechos, em relação ao lado de baixa pressão ou estendendo-se inclinado, pelo menos em alguns trechos, sob um ângulo agudo em relação ao eixo de movimento. Nesse caso o lábio de vedação secundário ou o lábio de raspagem encosta diretamente no segundo flanco lateral do anel de apoio, de modo vantajoso, e está apoiado nele no lado de alta pressão. No caso de um lábio de vedação secundário, a vedação pode ser realizada no sentido de uma vedação em tandem oferecendo uma proteção especialmente segura em relação a uma passagem de um líquido disposto no lado de alta pressão para o lado de baixa pressão. No caso de um lábio de raspagem, especialmente no caso de um movimento relativo de transição dos dois elementos de máquina ao longo do eixo de movimento, pode-se contrabalançar uma entrada indesejada de impurezas como partículas de sujeira, água, etc., para o lado de alta pressão da fenda de vedação.

[0012] O lábio de vedação secundário ou lábio de raspagem, de acordo com a Invenção, encosta diretamente, preferivelmente através de uma grande parte, preferivelmente mais de 80%, desta, no segundo flanco lateral do anel de apoio, e está apoiado nele. Assim, no caso de um movimento relativo de transição dos dois elementos de máquina, pode-se contrabalançar um dobramento indesejado do lábio de raspagem ou lábio de vedação e, com isto, uma perda de função do mesmo. Além disso, o próprio lábio de vedação secundário (ou também o lábio de raspagem) pode exercer uma função de vedação no lado de alta pressão mesmo quando de uma inversão de pressão na fenda de vedação, isto é, uma solicitação de pressão do lado de baixa pressão com uma pressão maior em relação à pressão de serviço reinante no lado de alta pressão.

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7/21 [0013] O lábio de vedação primário ou o lábio de raspagem/lábio de vedação secundário da vedação pode (m) estar provido (s) de um respectivo elemento tensor deformável elasticamente, por meio do qual o respectivo lábio de vedação primário ou o lábio de vedação secundário/ lábio de raspagem está tensionado contra a face de vedação do segundo elemento de máquina. Assim a função de vedação ou raspagem dos componentes pode ser elevada ainda mais. O elemento tensor deformável elasticamente pode ser um anel de elastômero ou borracha ou uma mola helicoidal ou semelhante.

[0014] A vedação está realizada preferivelmente inteiriça. Isto oferece vantagens de técnica de fabricação e permite montagem e manutenção especialmente simples e manutenção da disposição de vedação. [0015] De acordo com um desenvolvimento especialmente preferido da invenção, entre a vedação e o primeiro elemento de máquina está disposto um disco tensor de um material elasticamente deformável, o qual encosta diretamente no primeiro elemento de máquina de maneira vedante. O disco tensor consiste preferivelmente em um elastômero ou uma borracha. Nesta construção, mesmo com o emprego de um material menos adequado para fins de vedação estática da vedação, pode-se alcançar uma vedação segura da fenda de vedação em relação ao primeiro material de máquina.

[0016] De acordo com um desenvolvimento especialmente vantajoso da invenção, a vedação está tensionada contra o anel de apoio em direção radial e em direção axial através do disco tensor, pelo menos em alguns trechos. O disco tensor apresenta, neste caso, uma função dupla como elemento tensor e elemento retentor. Assim a montagem da vedação ou disposição de vedação é simplificada ainda mais. Assim a vedação pode ser fixada no anel de apoio antes de uma inserção da vedação na disposição de vedação já por meio do disco tensor e assim é proporcionada uma unidade de montagem ou vedação manuseável

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8/21 em comum.

[0017] A vedação pode consistir, de acordo com a invenção, em um material elástico tenaz, especialmente poli-tetrafluoretileno (PTFE) ou um composto de PTFE. Assim forças de atrito que ocorrem entre a vedação e o segundo elemento de máquina podem ser mantidas pequenas.

[0018] O anel de apoio pode consistir, de acordo com a invenção, em metal ou uma liga metálica, especialmente de aço ou bronze, em um duroplástico, um termoplástico ou em um material cerâmico.

[0019] A invenção é esclarecida mais detalhadamente a seguir com o auxílio de exemplos de realização representados no desenho. As formas de realização mostradas e descritas não devem ser entendidas como enumeração conclusiva, mas sim têm caráter exempliflcativo para a descrição da invenção.

[0020] Nos desenhos são mostrados:

[0021] Figura 1 - uma disposição de vedação com vedação realizada como vedação radial, a qual está apoiada em um anel de apoio em direção axial e direção radial;

[0022] Figura 2 - uma disposição de vedação com uma vedação realizada como anel de vedação radial, a qual apresenta, adicionalmente a um lábio de vedação primário, um lábio de vedação secundário ou lábio de raspagem disposto no lado de baixa pressão, em uma representação de corte em recorte;

[0023] Figura 3 - uma disposição de vedação na qual o anel de apoio apresenta uma cavidade no lado de face de vedação, a qual serve como reservatório de agente lubrificante ou agente separador;

[0024] Figura 4 - uma disposição de vedação em que o anel de apoio está provido, no lado de face de vedação, de triboestruturas para um melhor comportamento de arrasto de retomo da disposição de vedação, em uma representação de corte em recorte;

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9/21 [0025] Figura 5 - uma disposição de vedação em que o elemento de vedação encosta na face de vedação do segundo elemento de máquina unicamente em virtude da capacidade de reposição elástica inata ao seu material, sendo que a vedação encosta no primeiro elemento de máquina adícionalmente, através do anel de apoio, tensionado de maneira (estaticamente) vedante;

[0026] Figura 6 - uma disposição de vedação em que o anel de apoio apresenta uma forma de seção transversal hemisférica ou substancialmente hemisférica, em uma representação de corte em recorte;

[0027] Figura 7 - uma disposição de vedação em que a vedação está disposta retida no corpo de apoio em direção axial e direção radial por meio de um disco tensor, sendo que o disco tensor consiste em um material deformável elasticamente de modo semelhante à borracha e encosta de modo tensionado em direção radial no primeiro elemento de máquina e de maneira estaticamente vedante por meio do anel de apoio, em uma representação de corte em recorte;

[0028] Figura - 8 uma disposição de vedação semelhante à disposição de vedação de acordo com a figura 7, em uma representação de corte em recorte;

[0029] Figura 9 - uma disposição de vedação em que o anel de apoio apresenta ressaltos perfilados agudos, os quais agarram no material da vedação, em uma representação de corte em recorte;

[0030] Figura 10 - uma disposição de vedação em que a vedação está realizada em duas partes, sendo que o anel de apoio apresenta um ressalto central, o qual se comprime localmente no material do disco tensor deformável elasticamente, em uma representação de corte em recorte;

[0031] Figura 11 - uma disposição de vedação em que a vedação está realizada como uma vedação axial, em uma representação de corte em recorte; e

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10/21 [0032] Figura 12 - um diagrama de bloco com etapas processuais individuais de um processo para produção de uma disposição de vedação de acordo com a figura 7.

[0033] A figura 1 mostra uma disposição de vedação 10 com um primeiro e um segundo elemento de máquina 12, 14, os quais são móveis em relação um ao outro em tomo ou ao longo de um eixo de movimento designado com 16. Entre os dois elementos de máquina 12, 14 está configurada uma fenda de vedação 18. Para vedação de um lado de alta pressão H da fenda de vedação 18, solicitável por pressão com um fluido, em relação a um lado de baixa pressão da fenda de vedação, há uma vedação 20. A vedação 20 está realizada aqui, puramente a título de exemplo, de modo vedante (dinamicamente) para dentro em direção radial e compreende um trecho retentor 22 com um lábio de vedação primário 24, o qual se estende do trecho retentor 22 no lado de alta pressão, aqui em uma direção radial. Entende-se que a vedação 20 pode estar realizada também de maneira vedante para fora em direção radial. O lábio de vedação primário 24 apresenta, em uma extremidade, uma borda de vedação 26, através da qual o lábio de vedação primário 24 do anel de vedação 20 encosta, de maneira dinamicamente vedante, em um face de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14. Ângulos de face de contato da borda de vedação estão designados com γι, Y2. O ângulo de face de contato γι aberto para o lado de alta pressão é maior do que o ângulo de face de contato yz aberto para o lado de baixa pressão. A vedação 20 pode consistir, total ou parcialmente, em um material elastlcamente deformável, especialmente um elastômero, ou um material deformável de maneira elástica tenaz, como por exemplo, poli-tetrafluoretileno (PTFE) ou um composto de PTFE.

[0034] A disposição de vedação 10 compreende ainda um anel de apoio 30. O anel de apoio 30 apresenta um módulo maior em comparação com o material da vedação 20. Em outras palavras, o anel de apoio

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11/21 é rígido em si e indeformável em reiação a forças que atacam durante um uso em serviço da disposição de vedação 10 no anel de apoio 30. O anel de apoio 30 pode consistir, neste sentido, especialmente em metal, especialmente bronze ou aço, mas também em um duroplástico ou um termoplástico. O anel de apoio 30 pode consistir também em cerâmica técnica.

[0035] O anel de apoio 30 apresenta um primeiro lado 32 voltado para o primeiro elemento de máquina 12 e um segundo lado 34 voltado para o segundo elemento de máquina 14, isto é, sua face de vedação 28. O primeiro lado 32 corresponde aqui à face circunferencial radial·mente externa, e o segundo lado à face circunferencial radialmente interna do anel de apoio 30. O anel de apoio 30 de acordo com a figura 1 pode estar disposto um pouco distanciado da face de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14 (na operação normal). O anel de apoio apresenta, neste caso, um diâmetro interno (não designado) maior em comparação com o diâmetro externo do segundo elemento de máquina. A fenda de vedação 18, neste caso, está reduzida a um pequeno espaço livre 18a entre o segundo lado 34 do anel de apoio 30 e a face de vedação 28. O espaço livre 18a estende-se paralelamente à face de vedação 28 por toda a largura do anel de apoio 30. Por espaço livre 18a deve-se entender um volume no espaço em que não está disposto nenhum componente da disposição de vedação 10.

[0036] O anel de apoio 30 apresenta, em seção transversal, um primeiro flanco lateral 36 apontando para o lado de alta pressão H e um segundo flanco lateral 38 apontando para o lado de baixa pressão N. O primeiro flanco lateral 36 está disposto estendendo-se inclinado em relação à face de vedação 28 do segundo elemento de máquina e inclui, com a face de vedação 28 ou o eixo de movimento 16, um ângulo α aberto para o lado de baixa pressão N. O lábio de vedação primário 24 da vedação 20 encosta diretamente no primeiro flanco lateral 36 do anel

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12/21 de apoio 30 e está apoiado nele na direção do lado de baixa pressão N. O segundo flanco lateral pode estar disposto estendendo-se mais ou menos diagonalmente em relação à face de vedação 28.

[0037] O trecho retentor 22 da vedação 20 está disposto retido entre o anel de apoio 30 e o primeiro elemento de máquina 12 em ajuste forçado (radial) e encosta diretamente no primeiro elemento de máquina 12 de maneira estaticamente vedante. Para fixação em posição da vedação 20 em relação ao anel de apoio 30 a vedação 20 apresenta vários ressaltos perfilados 40. Os ressaltos perfilados 40 engatam em um respectivo recesso 42 correspondente do anel de apoio 30. Os ressaltos perfilados 40 podem estar dispostos no primeiro lado 32 ou no primeiro flanco lateral 36 do anel de apoio 30.

[0038] Os ressaltos perfilados 40 e os recessos correspondentes 42 do anel de apoio 30 estão dispostos enfileirados e distanciados um do outro na direção circunferencial do anel de apoio 30 ou da vedação. Através desse engate mútuo da vedação 20 e do anel de apoio 30, a montagem da vedação pode ser simplificada e pode-se evitar um escorregamento Indesejado da vedação 20 do anel de apoio 30 durante o emprego em serviço. Além disso, assim a vedação 20 pode ser fixada no anel de apoio 30.

[0039] Os ressaltos perfilados 40 da vedação podem estar dispostos no respectivo recesso 42 do anel de apoio 30 com fecho devido à forma ou em ajuste forçado. Entende-se que, alternativa ou adicionalmente, o anel de apoio 30 pode estar provido também de tais ressaltos perfilados, os quais engatam em recessos correspondentes da vedação 20. Conforme a necessidade, o anel de apoio 30 e a vedação podem estar colados um à outra, por exemplo, na região dos ressaltos perfilados/recessos.

[0040] O anel de apoio 30 serve para guia, estabilização e proteção da vedação 20 contra uma solicitação excessiva mecânica ou térmica

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13/21 durante o emprego em serviço. Por um lado, através do anel de apoio 30, fica garantido um apoio segura e, com isso, uma proteção contra deformação do lábio de vedação primário 24 quando de solicitação de pressão do lado de alta pressão H com uma pressão de serviço P. O lábio de vedação primário 24 da vedação 20 encosta no primeiro flanco lateral 26 do anel de apoio 30 vantajosamente através de uma grande parte, preferivelmente mais de 80%, de sua extensão longitudinal. Através do lábio de vedação primário 24 disposto estendendo-se em direção axial e em direção radial, ele pode compensar de maneira limitada uma menor excentricidade dos dois elementos de máquina 12, 14, sem que assim a função de vedação da vedação 20 seja prejudicada. Através do anel de apoio 30 pode-se contrabalançar um aperto de face de contato excessivo da vedação 20 ou da borda de vedação 26 e da face de vedação 28. Por exemplo, se o segundo elemento de máquina 14 que apresenta a face de vedação 28 apresenta uma excentricidade, então a face de vedação 28 pode encostar no anel de apoio 30 e arrastar este na direção radial. Através do primeiro flanco lateral 36 realizado estendendo-se inclinado em relação à face de vedação do lado de baixa pressão N em direção ao lado de alta pressão Η, o lábio de vedação primário 24, por sua vez, pode ser arrastado de maneira segura na direção radial pelo anel de apoio (em alguns trechos) 30 e ser aliviado na região de sua borda de vedação 26.

[0041] O lábio de vedação primário 24 com sua borda de vedação 26 pode estar tensionado por meio de um elemento tensor 44 deformável elasticamente contra a face de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14. O elemento tensor 44 pode estar realizado então, de acordo com a figura 1, como mola helicoidal ou alternativamente como anel de elastômero ou borracha.

[0042] O primeiro elemento de máquina 12 pode apresentar uma

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14/21 estrutura de retenção de vedação em forma de um a ranhura de retenção 46 com fundo de ranhura 48 e pelo menos um flanco de ranhura 50 para a vedação 20. No caso de uma vedação 20 que veda radialmente, o trecho retentor da vedação 20 encosta, portanto, no fundo de ranhura 48 da ranhura de retenção 46 de modo esteticamente vedante, em direção radial. A disposição de vedação pode apresentar, além disso, um anel de segurança 52 conhecido.

[0043] A figura 2 mostra outra disposição de vedação 10, a qual se distingue do exemplo de realização mostrado na figura 1 substancialmente peto fato de que a vedação 20 apresenta um lábio de raspagem 54’ ou um lábio de vedação secundário representado com uma linha tracejada. Nos outros exemplos de realização mostrados no desenho está mostrado uniformemente, por razões de representação, um lábio de raspagem 54, o qual deve ser considerado como representando ao mesmo tempo a forma de realização alternativa de um lábio de vedação secundário 54’ representado com linha tracejada na figura 2. O lábio de raspagem 54 distingue-se do lábio de vedação secundário 54’ em relação ao seu ângulo de face de contato y1, y2. No lábio de raspagem 54 o ângulo de face de contato y1 no lado de alta pressão é menor do que o ângulo de face de contato y2 no lado de baixa pressão. No lábio de vedação secundário 54’ o ângulo de face de contato y1 no lado de alta pressão é maior do que o ângulo de face de contato γ2 no lado de baixa pressão. O lábio de raspagem 54 ou lábio de vedação secundário 54’ e o lábio de vedação primário 24 estão ligados entre si de modo inteiriço através do trecho retentor 22 comum da vedação 20. O lábio de vedação primário 24 estende-se aqui do trecho retentor 22 para longe em direção radial e encosta, com sua borda de vedação 26, na face de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14 de maneira dinamicamente vedante. O anel de apoio 30 pode apresentar uma forma de seção transversal trapezoidal. O segundo flanco lateral 38 do anel de apoio 30 no

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15/21 lado de baixa pressão está disposto estendendo-se inclinado em relação à face de vedação 28 ou ao eixo de movimento 16 e inclui, com este, um ângulo β aberto para o lado de alta pressão Η. O ângulo β está vantajosamente entre 45 graus e 80 graus, preferivelmente sendo de cerca de 70 graus. O ângulo α e o ângulo β coincidem aqui um com o outro ou substancialmente um com o outro.

[0044] O lábio de vedação primário 24 encosta diretamente no primeiro flanco Iateral36 do anel de apoio 30 e está apoiado nele no lado de baixa pressão em direção axial assim como em direção radial. O lábio de raspagem 54 ou lábio de vedação secundário 54’ encosta - de uma maneira correspondente ao lábio de vedação primário 24, através de mais de 80% de sua extensão longitudinal - no segundo flanco lateral 38 do anel de apoio e está apoiado nele em direção radial e direção axial (na direção do lado de alta pressão H). Tanto o lábio de vedação primário quando o lado de vedação de raspagem /secundário 24, 54, 54’ podem encostar na face de vedação do segundo elemento de máquina 14 de modo tensionado e (dinamicamente) vedante, por meio de um respectivo elemento tensor 44 deformável elasticamente, aqui uma mola helicoidal. Na disposição de vedação mostrada na figura 2 os dois lábios limitam, na direção axial, o espaço livre 18a. este espaço livre 18a pode servir como reservatório de agente lubrificante ou semelhante.

[0045] O anel de apoio 30 pode apresentar, em seu segundo lado 34 no lado de face de vedação, de acordo com a figura 3, uma ou várias cavidades 56, especialmente ranhuras anulares, a qual (as quais) está(estão) realizada(s) abertas para a face de vedação 28. Cada cavidade 56 pode servir então como reservatório para um lubrificante ou um meio de vedação ou separação (não mostrado). Como meio de separação pode-se empregar, por exemplo, um óleo silicone ou outro líquido adequado.

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16/21 [0046] O anel de apoio 30 da disposição de vedação 10 pode encostar na face de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14, de acordo com o exemplo de realização mostrado na figura 4. No caso de uma vedação que veda na direção radial, o anel de apoio encosta na face de vedação do segundo elemento de máquina 14 em direção radial e, no caso de uma vedação que veda em direção axial, encosta em direção radial. Em cada caso o anel de apoio 30 se apoia então na face de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14.

[0047] O anel de apoio 30 pode apresentar, em seu segundo lado, isto é, aqui o lado circunferencial interno, vantajosamente, triboestruturas 58, para assim melhorar o comportamento de arrasto de retorno da disposição de vedação 10 e, consequentemente, o comportamento lubrificação da disposição de vedação 10 na região de face de contato dinâmica do anel de vedação 20 e da face de vedação 2. Deve-se observar que o anel de apoio 30 não precisam contatar diretamente a face de vedação 28 em relação à funcionalidade das triboestruturas 58, como está mostrado, por exemplo, na figura 4, mesmo quando assim o comportamento de arrasto de retomo da disposição de vedação 10 pode ser ainda mais aumentado. As triboestrutura 58 podem compreender cavidades, especialmente sulcos, ranhuras e semelhantes ou elevações no segundo lado do anel de apoio 30.

[0048] A vedação 20 pode apresentar, de acordo com a figura 5, um trecho retentor 22, com dois ou também mais rebordos de vedação 60, os quais se estendem para longe do trecho retentor em uma direção para longe da face de vedação. O trecho retentor da vedação pode encostar de modo estaticamente vedante, por exemplo, em um fundo de ranhura 48 da ranhura de retenção 46, através desses rebordos de vedação 60 no primeiro elemento de máquina. O anel de vedação 20 encosta de modo vedante na face de vedação 28 do segundo elemento de máquina ou no segundo elemento de máquina 12, aqui com suas bordas

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17/21 de vedação dinâmicas 26 e seus rebordos de vedação 60, unicamente em virtude de uma elasticidade própria inerente ao seu material. Entende-se que o anel de apoio 30 pode contatar a face de vedação 28 também de uma maneira correspondente ao exemplo de realização mostrado na figura 4.

[0049] O anel de apoio 30 pode apresentar, de acordo com a disposição de vedação 10 mostrada na figura 6, uma forma de seção transversal substancialmente hemisférica ou em forma de trecho de cone (parcial). O anel de apoio 30 apresenta, neste caso, um primeiro lado 32 que se estende encurvado na direção da extensão de largura do anel de apoio 30 com flancos laterais 36, 38 encurvados (convexos para fora) e segundo lado 34 voltado para a face de vedação 28 do segundo elemento de máquina 14. O primeiro e o segundo lado 32, 34 estão ligados diretamente um ao outro, aqui na região de bordas 62 do anel de apoio 30. A vedação 20 pode estar tensionada, também nesta forma de realização, através de dois elementos tensores deformáveis elasticamente, por exemplo, molas helicoidais ou anéis de elastômero ou borracha, contra a face de vedação 28 segundo elemento de máquina 14.

[0050] Para uma segurança de posição do anel de vedação 20 em relação ao anel de apoio 30, podem servir também aqui ressaltos perfilados 40 do anel de apoio 30 ou da vedação 20, os quais engatam, com fecho devido à forma ou devido à força, em recessos correspondentes do respectivo outro componente. Esses recessos 42 já podem estar presentes no respectivo componente, no estado não montado.

[0051] Na figura 7 está mostrada uma disposição de vedação 10, a qual se distingue da disposição de vedação 10 mostrada na figura 6 substancialmente pelo fato de que, entre o primeiro elemento de máquina 12 e a vedação 30, está disposto um disco tensor 64 em forma de anel ou de luva, configurado separadamente. O disco tensor 64 consiste aqui em um material deformável elasticamente. Este pode ser, por

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18/21 exemplo, um elastômero ou uma borracha. Entende-se que o material do disco tensor 64 pode apresentar materiais de enchimento ou outros materiais agregados. O disco tensor 64 apresenta uma largura 66 (aqui axial), a qual é maior em um múltiplo do que a espessura 68 (aqui radial) do disco tensor 64. A espessura 68 do disco tensor 64 é vantajosamente uniforme ou substancialmente uniforme. A espessura 68 do disco tensor 64, porém, pode variar também, em algumas regiões. O disco tensor 64 apresenta um lado interno 70 voltado para a face de vedação 28 e um lado externo 72 voltado para o primeiro elemento de máquina 12. O lado interno 70 do disco tensor 64 está realizado côncavo em direção radial. O lado externo 72 do disco tensor 64 está realizado convexo em direção axial. O disco tensor 64 encosta externamente, com seu trecho de vedação 64a, no primeiro elemento de máquina 12 de maneira estaticamente vedante.

[0052] O disco tensor 64 encosta ainda, através de toda a sua largura 66, com seu lado interno 70 conformado côncavo, na vedação 20, circundando externamente (e também de modo vedante). O disco tensor 64 forma, portanto, para a vedação 20, uma tampa de vedação que encosta com fecho devido à forma entre o disco tensor 64 e a vedação 20 existe um fecho devido à forma. Através do disco tensor 64 a vedação 20 está disposta retida de modo tensionado sobre o anel de apoio 30 na direção radial e também na direção axial. As forças F que atuam sobre a vedação através do disco tensor 64 estão esclarecidas graficamente com setas na figura 7. O disco tensor 64 tem então uma função dupla. Por um lado, ele tensiona a vedação 20 contra o primeiro lado 32 encurvado convexamente e os dois flancos laterais 36, 38 encurvados do anel de apoio 30; por outro lado, proporciona-se, através do disco tensor 64, uma vedação estática da primeira parte de máquina 12 em relação à vedação 20 que atua dinamicamente.

[0053] Entende-se que, mesmo nesta construção da disposição de

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19/21 vedação 10, os ressaltos perfilados podem estar conformados para fixação de posição da vedação no anel de apoio na vedação 20, como mostrado na figura 8. O segundo lado 34 do anel de apoio 30 voltado para a face de vedação 28 pode estar provido de uma ranhura ou de triboestruturas que servem de reservatório de meio lubrificante ou meio separador para transporte de retorno de meio lubrificante.

[0054] Uma forma de realização da disposição de vedação 10 vantajosa na técnica de construção e fabricação está mostrada na figura 9. Aqui está conformada, no anel de apoio 30, uma pluralidade de ressaltos perfilados 40. Os ressaltos perfilados 40 estão realizados em forma de elementos de garra, os quais se agarram no material da vedação 20. A vedação 20 não apresenta, aqui, antes da montagem da disposição de vedação 10, recessos para os ressaltos perfilados 40 do anel de apoio. Os ressaltos perfilados 40 agarram-se, quando da montagem, no material da vedação 20 de maneira penetrante ou também cortante, isto é, com destruição local. Os ressaltos perfilados 40 preferivelmente não apresentam uma linha de seção transversal que se afila na direção de sua extremidade livre 74, preferivelmente aguda. O disco tensor 64, no estado de operação da disposição de vedação 10, encosta no primeiro elemento de máquina 12 sempre de modo estaticamente vedante.

[0055] A vedação 20 pode estar disposta em uma ranhura de retenção 46 do primeiro elemento de máquina 12 de modo análogo à representação da figura 5 e/ou pode estar fixa em posição na posição axial do lado de baixa pressão N no primeiro elemento de máquina 12 por meio de um anel de segurança 52.

[0056] A figura 10 mostra outra disposição de vedação 10, a qual se distingue da disposição de vedação 10 mostrada na figura 9 substancialmente pelo fato de que a vedação 20 está realizada aqui em duas partes. A vedação 20 compreende aqui um lábio de vedação primário

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20/21 disposto no lado de alta pressão e um lábio de vedação de raspagem/secundário 54, 54’ disposto no lado de baixa pressão. Os dois trechos retentores 22 da vedação 20 estão dispostos distanciados um do outro em direção axial. O anel de apoio 30 apresenta, na região de seu vértice, um colar anular 76. O colar anular 76 está conformado no anel de apoio 30 e preferivelmente realizado fechado circunferencialmente. O colar anular 76, na vedação 20 realizada como vedação radial, estende-se em direção radial do primeiro lado 32 do anel de apoio 30 afastando-se para o primeiro elemento de máquina 12. Este colar anular 76 serve para tensionar o disco tensor em direção radial contra o primeiro elemento de máquina 12. Através do colar anular 76 o disco tensor 64 deformável elasticamente é comprimido localmente na região. Por isso, uma compressão da face de contato 78 entre o disco tensor 64 e o primeiro elemento de máquina 12 é maior na região do trecho de vedação 64a do disco tensor 64 que cobre o colar anular 76 em direção radial e diminui para ambos os lados do colar anular 76.

[0057] Na figura 11 está mostrada uma disposição de vedação 10 em que a vedação 20 está realizada de modo vedante axialmente em relação ao eixo de movimentai 6 dos dois elementos de máquina 12,14. Os dois elementos de máquina 12, 14 são ajustáveis aqui rotatoriamente em torno do eixo de movimento 16 em relação um ao outro. A disposição de vedação 10 pode estar realizada, de acordo com a figura 11, em forma de uma passagem rotativa 80. O primeiro e o segundo elemento de máquina 12, 14 apresentam, neste caso, um respectivo canal de fluido 82, 84, os quais estão ligados fiuidamente um ao outro através do lado de alta pressão H da fenda de vedação 18. Através do canal de fluido 82 do primeiro elemento de máquina um fluido 86, por exemplo, um líquido ou também uma mistura gás/gás, pode ser conduzida para o canal de fluido 84 do segundo elemento de máquina 14. O anel de apoio 30 encosta na face de vedação 28 do segundo elemento

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21/21 de máquina 14 em cada estado de operação, aqui com seu segundo lado 34. A face de vedação 28 serve para como contra-apoio para o anel de apoio 30, de modo que a vedação 20 e o disco tensor 64 estão dispostos retidos com ajuste forçado axial entre o anel de apoio 30 e o primeiro elemento de máquina 12. O disco tensor 64 encosta, com seu trecho vedante 64a, no primeiro elemento de máquina 12 de maneira estaticamente vedante.

[0058] A vedação 20 das disposições de vedação 10 esclarecidas em relação às figuras 1 a 11 pode consistir especialmente em um material elástico tenaz, como por exemplo, poii-tetrafluoretileno (PTFE). O disco tensor 64 mostrado nas figuras 7 a 11 consiste preferivelmente em um elastômero. A vedação 20, o anel de apoio 30 e, se houver, o disco tensor 64, podem estar dispostos, conforme a necessidade, em um cartucho conhecido em si de metal ou outro material adequado, o qual está posicionado na fenda de vedação 16.

[0059] A seguir o processo de produção 100 de acordo com a invenção para uma disposição de vedação 10 de acordo com as figuras 7 a 11 é esclarecido com referência adicionai à figura 12.

[0060] Na etapa 102 o disco tensor 64 (figura 7) é mostrado, com o disco tensor 64 sendo perfurado ou liberado por corte de uma mangueira elástica 88 produzida. Em outra etapa 104 a vedação é montada no anel de suporte 30 ou puxada para cima. Em outra etapa 106, a qual pode ocorrer facultativamente também ao mesmo tempo que a etapa 104, o disco tensor 64 é montado na vedação 20 no lado circunferencial com uma deformação elástica do disco tensor 64, de modo que a vedação é pressionada no anel de apoio 30. O disco tensor 64, a vedação 20 e o anel de suporte 30 formam assim uma unidade de vedação 90 a ser manuseada conjuntamente e a ser montada. Em outra etapa 110 a unidade de vedação 90 disposta na fenda de vedação 18 entre os dois elementos de máquina 12, 14.

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Disposição de vedação (10) caracterizada pelo fato de que compreende:

   - um primeiro e um segundo elemento de máquina (12, 14), os quais estão distanciados um do outro com configuração de uma fenda de vedação (18) disposta entre os dois elementos de máquina (12, 14) e dispostos de maneira móvel entre si ao longo/em tomo de um eixo de movimento (16),

   - uma vedação (20) para vedação de um lado de alta pressão H da fenda de vedação (18) solicitável por pressão com um fluido em relação a um lado de baixa pressão N da fenda de vedação (18); e

   - um anel de apoio (30) com um primeiro flanco lateral (36) apontando para o lado de alta pressão Η, o qual está configurado encurvado convexamente para o lado de alta pressão H, pelo menos em alguns trechos, ou estendendo-se inclinado sob um ângulo agudo α, β em relação ao eixo de movimento (16) dos dois elementos de máquina (12,14),

   - sendo que a vedação (20) apresenta um trecho retentor (22) e pelo menos um lábio de vedação primário (24), o qual se estende do trecho retentor (22) no lado de alta pressão e encosta de maneira dinamicamente vedante em uma face de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14); sendo que o lábio de vedação primário (24), no lado de baixa pressão, encosta diretamente no primeiro flanco lateral (36) do anel de apoio (30) e está apoiado no mesmo através de uma grande parte de sua extensão longitudinal, e sendo que o trecho retentor (22) da vedação (20) está disposto retido de maneira apertada entre o anel de apoio (30) e o primeiro elemento de máquina (12) e encosta, indireta ou diretamente no primeiro elemento de máquina (12) de maneira estaticamente vedante.
2. 2. Disposição de vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o anel de apoio (30) apresenta, em seu

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   2/3 lado (34) voltado para a face de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14), triboestruturas (58).
3. 3. Disposição de vedação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o anel de apoio (30) encosta na face de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14).
4. 4. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o primeiro lábio de vedação primário (24) da vedação (20) e encosta no primeiro flanco (36) do anel de apoio (30) e está apoiado nele através de mais de 80% de sua extensão longitudinal.
5. 5. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o anel de apoio (30) ou a vedação (20) está provido (a) de um ressalto perfilado (40), preferivelmente de vários ressaltos perfilados (40), o qual (os quais) se estende (m) para longe do anel de apoio (30) ou da vedação (20) e para dentro de um recesso (42) do respectivo outro componente correspondente ao ressalto perfilado (40).
6. 6. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a vedação (20) compreende um lábio de vedação de raspagem ou secundário (54, 54’), o qual, por um lado, encosta na face de vedação (28) do segundo elemento de máquina (14), sendo que o anel de apoio (30) apresenta um segundo flanco lateral (38) voltado para o lado de baixa pressão N, o qual está configurado convexamente encurvado na direção d lado de baixa pressão N ou estendendo-se inclinado sob um ângulo agudo α, β em relação ao eixo de movimento (16), e sendo que o lábio de vedação de raspagem ou secundário (54, 54’) encosta diretamente no segundo flanco lateral (38) do anel de apoio (30) e está apoiado nele.
7. 7. Disposição de vedação de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o lábio vedação de raspagem/secundário (54,

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   54’) encosta no segundo flanco lateral (38) do anel de apoio (30) e está apoiado nele através de uma grande parte de sua extensão longitudinal.
8. 8. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o lábio de vedação primário e/ou o lábio de vedação de raspagem /secundário (54, 54’) estão encostados de modo tensionado na face de veação (28) do segundo elemento de máquina (14) por meio de um elemento tensor (44) deformável elastícamente, de preferência com elasticidade semelhante à da borracha, configurado separadamente em relação à vedação (20).
9. 9. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que a vedação (20) está realizada inteiriça.
10. 10. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que, entre a vedação (20) e o primeiro elemento de máquina (12), está disposto um disco tensor (64) de um material deformável elastícamente, o qual encosta de maneira estaticamente vedante no primeiro elemento de máquina (12).
11. 11. Disposição de vedação de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a vedação (20) está tensionada contra o anel de apoio (30) através do disco tensor (64), pelo menos em alguns trechos, em direção radial e em direção axial.
12. 12. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a vedação (20) consiste em um material elástico tenaz, especialmente em poli-tetrafluoretileno (PTFE) ou em um composto de PTFE.
13. 13. Disposição de vedação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o anel de apoio (30) consiste em metal, especialmente aço ou bronze, em um duroplástico, um termoplástico ou em um material cerâmico.