BR102015004981A2 - dispositivo de selagem dupla para eixo de rotação e bomba incluindo esse dispositivo - Google Patents

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Abstract

dispositivo de selagem dupla para eixo de rotação e bomba incluindo esse dispositivo. a presente invenção refere-se a um dispositivo de selagem dupla para um eixo de rotação e a uma bomba incluindo esse dispositivo. dispositivo compreendendo um primeiro e um segundo selos montados lado a lado em um alojamento cilíndrico circular, pelo qual passa o eixo a ser selado, cada um desses selos sendo composto de, por um lado, um anel portador de material metálico com um flange axial externo e um flange radial interno, e, por outro lado, uma arruela selante formando um ressalto selante deslizantemente no eixo, o primeiro selo mantendo um primeiro meio fluido selado e o segundo selo mantendo um segundo meio fluido selado. dispositivo de selagem dupla (1) caracterizado pelo fato de que o flange axial (8', 9') de pelo menos um dos anéis portadores (8, 9) dos primeiro e segundo selos (3, 4) tem uma extensão na sua extremidade livre formando uma estrutura anular cortada ou perfurada, não coberta pela arruela selante do selo (3, 4) correspondente, e localizada substancialmente voltada para a ranhura periférica (7) e apontando no sentido do outro selo (4, 3).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE SELAGEM DUPLA PARA EIXO DE ROTAÇÃO E BOMBA INCLUINDO ESSE DISPOSITIVO".
[0001] A presente invenção refere-se ao campo de selagem de eixos ou fusos de rotação, e, mais particularmente, a sistemas de selagem dupla para isolar dois meios que são diferentes entre si e do meio ambiente externo, os dois meios estando, possivelmente, a diferentes pressões.
[0002] Nesse contexto, a invenção propõe um dispositivo de selagem dupla e uma bomba de injeção compreendendo esse dispositivo.
[0003] Atualmente, no contexto mencionado acima, a selagem dupla é tipicamente proporcionada por colocação de dois selos no alojamento, pelo qual o eixo passa, cada selo sendo adaptado para o meio correspondente a ser selado, os selos sendo posicionados um após o outro, com um espaço entre eles, na direção axial.
[0004] No caso de bombas de injeção, a selagem dupla é atualmente proporcionada convencionalmente, usando, por um lado, um anel selante de borracha ou PTFE com um perfil de "pressão especial" no lado do combustível diesel.
[0005] As duas partes são montadas de cabo a rabo nos diferentes diâmetros do alojamento, e um canal é usinado no alojamento, entre os dois anéis, para descarregar o líquido para fora, no caso de vazamento. Esse canal também serve para manter a pressão atmosférica nessa área.
[0006] Essa solução, cuja concretização é mostrada na Figura 1, tem duas grandes limitações: requer um grande comprimento axial global, da ordem de 20 mm pelo menos (ou de 18,5 mm no mínimo); e requer um alojamento com dois compartimentos tendo diferentes diâmetros, cada um deles adaptado a um dos dois selos.
[0007] Se compartimentos de diferentes tamanhos radiais não são proporcionados, pode ser impossível garantir o posicionamento preciso dos selos, incluindo o posicionamento deles relativamente entre si, ou impedir a obstrução do canal de descarga.
[0008] O objeto da presente invenção é superar essas deficiências.
[0009] Para esse fim, propõe um dispositivo de selagem dupla para um eixo de rotação, particularmente, para um eixo ou fuso de rotação de uma bomba de injeção de combustível, compreendendo um primeiro e um segundo selos de forma anular, montados lado a lado em um alojamento cilíndrico circular, pelo qual o eixo a ser selado passa e no qual um canal de descarga e/ou de passagem se abre, em uma ranhura periférica formada na ou associada com a parede do alojamento, entre os dois selos, cada um desses selos sendo composto de, por um lado, de um anel portador de material metálico com um flange axial externo e um flange radial externo, e, por outro lado, de uma arruela selante, de preferência, à base de PTFE e aplicada ao anel portador correspondente de modo a cobrir pelo menos uma parte da face externa do seu flange axial, desse modo, formando um selo entre este e a parede do alojamento, bem como a face adjacente do flange radial, e de modo a estender-se além da extremidade livre do flange radial, para formar um apoio de ressalto selante deslizantemente no eixo a ser selado, o primeiro selo mantendo um primeiro meio fluido selado da ranhura periférica e o segundo selo mantendo um segundo meio fluido selado dessa ranhura, o dispositivo de selagem dupla sendo caracterizado pelo fato de que o flange axial de pelo menos um dos anéis portadores dos primeiro e segundo selos tem uma extensão na sua extremidade livre, formando uma estrutura anular perfurada ou cortada, não coberta pela arruela selante do selo correspondente, e localizada substancialmente voltada para a ranhura periférica e apontando no sentido do outro selo.
[0010] A invenção vai ser mais facilmente entendida com a ajuda da descrição detalhada apresentada a seguir, que se refere a algumas das concretizações preferidas, proporcionada por exemplo não limitan-te e explicada com referência aos desenhos esquemáticos anexados, em que: A Figura 2 é uma vista seccional parcial, tomada ao longo de um plano contendo o eixo geométrico mediano do eixo mecânico a ser selado, de uma bomba de injeção ou assemelhados equipada com um dispositivo de selagem dupla, de acordo com uma concretização da invenção; As Figuras 3 e 4 são vistas em elevação lateral, e em uma diferente escala, dos detalhes A (Figura 3) e B (Figura 4) da Figura 1;
As Figuras 5A e 5B são vistas parciais, em seção transversal, em elevação lateral, e em perspectiva, do primeiro selo do dispositivo das Figuras 2 a 4; A Figura 6 é uma vista em perspectiva e seccional parcial do segundo selo do dispositivo das Figuras 2 a 4; e As Figuras 7 e 8 são vistas em perspectiva das duas concretizações variantes do primeiro selo do dispositivo de acordo com a invenção.
[0011] A Figura 1 mostra e as Figuras 3 e 4 mostram parcialmente um dispositivo de selagem dupla 1 para um eixo de rotação 2, particularmente para um eixo ou fuso de rotação de uma bomba de injeção de combustível.
[0012] Esse dispositivo compreende um primeiro 3 e um segundo 4 selo de forma anular, montado lado a lado em um alojamento cilíndrico circular 5, pelo qual passa o eixo 2 a ser selado e no qual um canal de descarga e/ou de passagem 6 se abre, em uma ranhura periférica 7 formada na ou associada com a parede do alojamento 5, entre os dois selos 3 e 4.
[0013] Cada um desses selos 3 e 4 sendo composto de, por um lado, de um anel portador 8 ou 9 de material metálico com um flange axial externo 8' ou 9' e um flange radial externo 8" e 9", e, por outro lado, de uma arruela selante 10 ou 11, de preferência, à base de PTFE e aplicada ao anel portador 8 ou 9 correspondente de modo a cobrir pelo menos uma parte da face externa do seu flange axial 8' ou 9', desse modo, formando um selo entre este e a parede do alojamento 5, bem como a face adjacente do flange radial 8" ou 9", e de modo a estender-se além da extremidade livre do flange radial 8" ou 9", para formar um apoio 14 ou um ressalto 13 selante deslizantemente no eixo 2 a ser selado. O primeiro selo 3 sela um primeiro meio fluido MLPE da ranhura periférica 7, e o segundo selo 4 sela um segundo meio fluido MLPF dessa ranhura 7.
[0014] Como mostrado pela Figura 2, o alojamento 5, que recebe os dois selos 3 e 4, pode ter um diâmetro constante, é formado em um invólucro ou casco 5', e pode formar parte de uma passagem, pela qual passa o eixo 2 (essa passagem pode incluir, se necessário, um ou mais apoios, que não são mostrados, para orientação do eixo).
[0015] De acordo com a invenção, o flange axial 8', 9' de pelo menos um dos anéis portadores 8, 9 dos primeiro e segundo selos 3, 4 tem uma extensão, na sua extremidade livre formando uma estrutura anular cortada ou perfurada 12, não coberta pela arruela selante 10, 11 do selo 3, 4 correspondente, e localizada substancialmente voltada para a ranhura periférica 7 e apontando no sentido do outro selo 4, 3.
[0016] De preferência, os dois selos 3 e 4 são colocados lado a lado e bem firmes (de preferência, com uma ligeira compressão) no alojamento 5, e ficam, de preferência, em contato na direção axial XA, o dito pen um anel cortado ou perfurado 12 também formando uma estrutura de separação ou espaçamento axial, entre os dois selos 3 e 4, enquanto mantendo a ranhura periférica 7 substancialmente livre por toda sua largura.
[0017] Desse modo, os dois selos 3 e 4 podem ser posicionados precisamente o mais estreitamente possível entre si, na direção axial XA, enquanto garantindo que o espaço livre 5", cuja largura é calibrada (pela largura do anel 12), localizada entre os dois selos 3 e 4, fica em comunicação fluida com a ranhura 7 (e, portanto, com o canal 6).
[0018] De acordo com uma primeira concretização variante, mostrada nas Figuras 2 a 5 e 7, o anel perfurado 12, formado como uma peça na extensão do flange axial 8', compreende as perfurações 12', que são espaçadas regularmente pelo perímetro do anel portador 8 em questão.
[0019] De acordo com uma segunda concretização variante, mostrada na Figura 8, o anel perfurado 12, formado como uma peça na extensão do flange axial 8' do anel portador 8 em questão, tem uma borda livre dotada com crenas 12".
[0020] De preferência, e como mostrado nas Figuras 2 a 8, apenas um dos dois selos 8 e 9, de preferência, o primeiro selo 8, que sela o meio MLPE tendo a maior pressão, tem um anel de espaçamento cortado ou perfurado 12.
[0021] Uma pessoa versada na técnica vai entender que os dois selos 3 e 4, que formam o dispositivo 1, são montados por introdução do primeiro selo 3 no alojamento 5, sob pressão, e movimentação dele para o fundo do alojamento pela ranhura 7.
[0022] Isso é feito vantajosa mente na forma de uma chanfradura de encaixe, tendo um pequeno ângulo na parte de topo, vantajosamente abaixo de 30°, e, de preferência, de cerca de 15°, na direção de introdução do dito selo 3.
[0023] Por uso de um batente para posicionar esse primeiro selo 3 na extremidade de encaixe, os dois componentes mutuamente adjacentes 3 e 4 do dispositivo 1 podem ser precisa e repetidamente localizados com relação à dita ranhura 7.
[0024] Adicionalmente, uma vez que há um alojamento de diâme- tro constante 5 (tendo o mesmo diâmetro para ambas as partes axiais do alojamento, que recebem, respectivamente, o primeiro selo 3 e o segundo selo 4), nenhuma compressão adicional é necessária quando o primeiro selo é colocado na sua posição final (a compressão que sofre na primeira fase de sua introdução, antes de passar pela ranhura 7, é suficiente para essa colocação final). Isso limita bastante o risco de emperramento da parte da arruela selante 10, que cobre a face externa do flange axial 8' do anel 8 do selo 3.
[0025] É também possível imaginar uma concretização da invenção na qual nenhuma ranhura especial 7 é formada na parede do alojamento 5. De fato, o interstício entre o anel 12 e a parede interna do alojamento 5 (proporcionado pela espessura da parte da arruela 10 comprimida cobrindo o flange axial 8') pode proporcionar um canal periférico circular similar a uma ranhura desse tipo, na qual as perfurações 12', por um lado, e o canal de descarga 6, por outro lado, vão se abrir.
[0026] Vantajosamente, e para obter um bom selo dinâmico em torno do eixo 2, pode-se prover para que um ressalto selante 13, 14 de cada selo 3, 4 seja formado por uma parte de ligação anular curva 13', 14' e uma parte de extremidade anular 13", 14", a maior parte das quais é suportada deslizantemente no eixo ou fuso a ser selado 2, a dita parte de extremidade anular 13", 14" sendo dotada vantajosamente com uma parte de retorno 15, 15', que é helicoidal ou na forma de uma rosca, ou vantajosamente na forma de uma ranhura com lados opostos tendo diferentes inclinações ou gradientes, de preferência, com uma seção transversal ou perfil triangular assimétrico.
[0027] Como mostrado, por meio de exemplo, nas Figuras 3 a 5, particularmente, um 8 dos anéis portadores 8, 9, de preferência, aquele do primeiro selo 3, que sela o meio MLPE sob a pressão mais alta, e que tem a extensão 12 formando um anel de espaçamento perfurado, tem uma seção transversal substancialmente na forma de uma letra tau (τ) minúscula, com um flange radial encurvado 8", a arruela selante 10 estendendo-se na face interna desse flange radial encurvado 8", apontando no sentido do meio MLPE sob alta pressão.
[0028] Juntamente com essa construção do primeiro selo 3, provê-se também para que o ressalto selante 13 tenha uma pequena espessura, tipicamente inferior a 0,8 mm, e forme, na ausência de limitações, uma luva troncônica com um ângulo de topo preferivelmente na faixa de 40° a 80° e orientado no sentido do meio MLPE a ser selado.
[0029] Esse primeiro selo 3 pode ser, em particular, um selo tendo as características do objeto do pedido de patente francesa de n° 12 58887, em nome do presente requerente.
[0030] De acordo com outra característica vantajosa da invenção, mostrada particularmente nas Figuras 3, 4 e 6, um dos anéis portadores 8, 9, de preferência, aquele do segundo selo 4, que sela o meio MLPF sob uma pressão mais baixa, tem uma forma em L ou uma forma em V em seção transversal, a arruela selante 11 correspondente sendo aplicada às faces externas do flange radial 8" e do flange axial 8', isto é, as faces no lado oposto do meio MLPF sob pressão a ser selado.
[0031] Esse segundo selo 4 pode ser, em particular, um selo tendo as características dos objetos dos pedidos de patentes francesas de noS 2 554 878 e 2 986 598, em nome do presente requerente.
[0032] Por uso dos dois tipos particulares mencionados acima de selos, o dispositivo de selagem dupla 1, de acordo com a invenção, pode proporcionar um selo suficiente para os dois meios MLPE e MLPF, enquanto requerendo apenas um comprimento axial global mínimo, particularmente, um comprimento de apenas cerca de 10 mm.
[0033] A invenção também propõe, como mostrado parcialmente na Figura 1, uma bomba de injeção com um fuso ou eixo de rotação 2 estendendo-se simultaneamente a um primeiro espaço MLPE, submetido a uma alta pressão de fluido, isto é, a pressão de combustível de gasolina ou diesel, e a um segundo espaço MLPF, submetido a uma pressão de fluido mais baixa, isto é, a pressão de óleo.
[0034] Essa bomba é caracterizada pelo fato de que compreender um dispositivo de selagem dupla 1, como descrito acima.
[0035] Claramente, a invenção não é limitada às concretizações descritas e representadas nos desenhos em anexo. Modificações podem ser feitas, particularmente, no termos da composição dos vários elementos, ou por substituição de processos equivalentes, sem, desse modo, afastar-se do âmbito de proteção da invenção.

Claims (10)

1. Dispositivo de selagem dupla para um eixo de rotação, particularmente, para um eixo ou fuso de rotação de uma bomba de injeção de combustível, caracterizado pelo fato de que compreende um primeiro e um segundo selos de forma anular, montados lado a lado em um alojamento cilíndrico circular, pelo qual o eixo a ser selado passa e no qual um canal de descarga e/ou de passagem se abre, em uma ranhura periférica formada na ou associada com a parede do alojamento, entre os dois selos, cada um desses selos sendo composto de, por um lado, de um anel portador de material metálico com um flange axial externo e um flange radial externo, e, por outro lado, de uma arruela selante, de preferência, à base de PTFE e aplicada ao anel portador correspondente de modo a cobrir pelo menos uma parte da face externa do seu flange axial, desse modo, formando um selo entre este e a parede do alojamento, bem como a face adjacente do flange radial, e de modo a estender-se além da extremidade livre do flange radial, para formar um apoio de ressalto selante deslizantemente no eixo a ser selado, o primeiro selo mantendo um primeiro meio fluido selado da ranhura periférica e o segundo selo mantendo um segundo meio fluido selado dessa ranhura, o dispositivo de selagem dupla (1) sendo caracterizado pelo fato de que o flange axial (8', 9') de pelo menos um dos anéis portadores (8, 9) dos primeiro e segundo selos (3, 4) tem uma extensão na sua extremidade livre, formando uma estrutura anular perfurada ou cortada (12), não coberta pela arruela selante (10, 11) do selo (3, 4) correspondente, e localizada substancialmente voltada para a ranhura periférica (7) e apontando no sentido do outro selo (4, 3).
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dois selos (3 e 4) são encaixados lado a lado e firmemente no alojamento (5), e são, de preferência, postos em con- tato na direção axial (XA), o dito pelo menos um anel cortado ou perfurado (12) também formando uma estrutura de separação ou espaçamento axial entre os dois selos (3 e 4), enquanto mantendo a ranhura periférica (7) substancialmente livre por toda sua largura.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel perfurado (12), formado como uma peça na extensão do flange axial (8'), compreende perfurações (12'), que são espaçadas regularmente pelo perímetro do anel portador (8) em questão.
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anel cortado (12), formado como uma peça na extensão do flange axial (8') do anel portador (8) em questão, tem uma borda livre dotada com crenas (12").
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que apenas um dos dois selos (8 e 9), de preferência, o primeiro selo (8), que sela o meio (MLPE) tendo a pressão mais alta, tem um anel de espaçamento perfurado ou cortado (12).
6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o ressalto selante (13, 14) de cada selo (3, 4) é formado por uma parte de ligação anular curva (13', 14') e uma parte de extremidade anular (13", 14"), a maior parte delas sendo suportada deslizantemente no eixo ou fuso a ser selado (2), a dita parte de extremidade anular (13", 14") sendo dotada vantajosamente com uma parte de retorno (15, 15'), que é helicoidal ou na forma de uma rosca, ou vantajosamente na forma de uma ranhura com lados opostos tendo diferentes inclinações ou gradientes, de preferência, com uma seção transversal ou perfil triangular assimétrico.
7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um dos anéis portadores (8, 9), de preferência, aquele do primeiro selo (3), que sela o meio (MLPE) sob a pressão mais alta, e que tem a extensão (12) formando um anel de espaçamento perfurado, tem uma seção transversal substancialmente na forma de uma letra tau (τ) minúscula, com um flange radial encurvado (8"), a arruela selante (10) estendendo-se na face interna desse flange radial encurvado (8"), apontando no sentido do meio (MLPE) sob alta pressão.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o ressalto selante (13) tem uma pequena espessura, tipicamente inferior a 0,8 mm, e forma, na ausência de limitações, uma luva troncônica com um ângulo de topo preferivelmente na faixa de 40° a 80° e orientado no sentido do meio (MLPE) a ser selado.
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que um dos anéis portadores (8, 9), de preferência, aquele do segundo selo (4), que sela o meio (MLPF) sob uma pressão mais baixa, tem uma forma em L ou uma forma em V em seção transversal, a arruela selante (11) correspondente sendo aplicada às faces externas do flange radial (8") e do flange axial 8', isto é, as faces no lado oposto do meio (MLPF) sob pressão a ser selado.
10. Bomba de injeção com um fuso ou eixo de rotação estendendo-se simultaneamente a um primeiro espaço submetido a uma alta pressão de fluido, isto é, a pressão de combustível de gasolina ou diesel, e a um segundo espaço submetido a uma pressão de fluido mais baixa, isto é, a pressão de óleo, caracterizada pelo fato de que compreende um dispositivo de selagem dupla (1), como definido nas reivindicações de 1 a 9.
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