BR102018076950B1

BR102018076950B1 - Conjunto flange e colar de vedação

Info

Publication number: BR102018076950B1
Application number: BR102018076950-2A
Authority: BR
Inventors: Miguel Dell'agli
Original assignee: Miguel Dell'agli
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2022-05-24
Also published as: BR102018076950A2

Abstract

"CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO", o qual compreende um flange e um colar de vedação, sendo que o colar de vedação é montado no interior do flange, onde o colar de vedação possui uma porção frontal com diâmetro menor que a porção posterior, dois anéis de pistão na porção anterior e o flange possui um canal de comunicação que interliga a porção média entre os anéis de pistão do colar de vedação com uma câmara de ar, obtendo a vantagem de em uma condição de funcionamento onde exista a formação de pressão negativa na saída da colar de vedação, essa pressão seja compensada com a indução de ar da câmara de ar e não seja suficiente para aspirar óleo para o ar de admissão.

Description

CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente invenção compreende um dispositivo contido no campo de aplicação das máquinas ou motores, mais precisamente as peças e/ou detalhes desses equipamentos, se referindo a um conjunto de vedação em equipamentos contendo grande fluxo de óleo.

[002] A presente invenção compreende um conjunto flange e colar de vedação, o qual é aplicado em sistemas de alta pressão contendo demanda de óleo para lubrificação, tendo a função de inibir a passagem de óleo para o fluxo de ar.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[003] Como é de conhecimento dos profissionais envolvidos na indústria de motores à explosão e outros elementos correlatos, o mercado apresenta diversos modelos de turbo compressores. Em sua grande maioria, apesar de sua boa funcionalidade e rendimento, esses produtos apresentam uma quantidade de componentes que trazem dificuldades no que diz respeito às suas respectivas manutenções, assim como, no que tange aos elevados custos de fabricação e mão de obra de suas partes e componentes.

[004] Um dos problemas recorrentes nos equipamentos mecânicos expostos a alta pressão, tais como as turbinas, está relacionado a sua lubrificação. Para um correto funcionamento desses equipamentos, é necessário um fluxo constante de óleo em suas partes móveis, o qual garante uma tendência de atrito entre tais partes muito próxima do zero. Entretanto, como estão expostos a alta pressão, esse tipo de equipamento pode apresentar condições de funcionamento que possibilitam o vazamento de óleo e a possível contaminação do fluxo de ar direcionado processos importantes, como por exemplo o ar de admissão de um motor.

[005] Desta maneira, os equipamentos mecânicos sujeitos a alta pressão e com demanda de lubrificação constante necessitam de sistemas de vedação consistentes, que resguardem e protejam as suas partes mais sensíveis evitando danos severos a esses equipamentos.

[006] Uma solução já apresentada para algumas das dificuldades citadas se encontra na patente PI1102108-0, a qual foi protocolado em 31/05/2011, sob o título “APERFEIÇOAMENTOS INTRODUZIDOS EM SISTEMA DE MANCAIS E VEDAÇÃO EM TURBO ALIMENTADOR PARA MOTORES A EXPLOSÃO”. O documento trata particularmente de um sistema de mancais e vedação aplicado em um turbo alimentador, constituído essencialmente por um mancal radial duplo fixo com encosto incorporado, apresentando estrutura monobloco anelar e canais de lubrificação, um flange axial de encosto com câmara e vedação dupla, um colar de dupla vedação e encosto do mancal, sendo que este conjunto incorpora motores a explosão, promovendo substancial redução de elementos componentes e também de custos de usinagem para sua execução, minimizando ainda, a dificuldade de montagem e manutenção usuais em um turbo compressor, aumentando o rendimento do motor em função da redução de atrito entre as partes componentes do conjunto, além de facilitar a compactação através da redução de dimensões do conjunto central e proporcionar também, maior liberdade na escolha dos seus materiais, todos estes elementos inovadores proporcionam melhorias em sua utilização e plena eficiência dentro do fim ao qual se destinam.

[007] Uma nova evolução dentro do presente campo de aplicação se encontra na patente BR202014005712-4, a qual foi protocolado em 26/06/2014, sob o título “DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO DE ÓLEO PARA TURBO ALIMENTADORES”. O documento trata de um conjunto de elementos para vedação de óleo utilizado em turbo alimentadores, o qual é composto de colar e flange , sendo que a inovação revelada é a alteração do formato usual destes dois elementos, parte deste conjunto de vedação, promovendo desta forma, a otimização do desempenho deste turbo alimentador e maior eficiência destes elementos que são confeccionados, cada um deles, em peça única e apresentam formato genericamente cilíndrico, correspondentes entre si, prevendo em suas paredes laterais, uma pluralidade de rebaixos anelares contornantes e paralelos entre si, rebaixos estes conformando berços dos anéis de vedação, executando a vedação de forma eficaz.

[008] Mesmo diante das inovações e avanços tecnológicos advindos das soluções citadas, tanto os turbo alimentadores, quanto outros equipamentos que trabalham sob alta pressão ainda não superaram totalmente o problema do vazamento de óleo para o ar de admissão. O documento BR202014005712-4, por exemplo, apresenta um sistema de vedação muito vantajoso e eficiente a condições normais de funcionamento do turbo alimentador, entretanto, em situações fora das condições normais, porém comuns de funcionamento, como uma condição onde o filtro de ar da admissão está saturado, gerando uma pressão negativa na entrada da admissão, o objeto de vedação não consegue conter eficientemente o óleo, permitindo que o mesmo atinja o fluxo de ar, causando inúmeros problemas ao equipamento.

[009] Assim, é indiscutível que o estado da técnica se beneficiaria com a introdução de um sistema de vedação eficiente tanto para condições normais de funcionamento dos equipamentos sob alta pressão, bem como sob condições de funcionamento atípicas, porém usuais, solucionando o problema do vazamento de óleo para o fluxo de ar de admissão ou outras partes que possam geram danos aos equipamentos.

OBEJTIVOS DA INVENÇÃO

[0010] A presente invenção tem como objetivo apresentar um sistema de vedação de óleo, aplicado em equipamentos sob alta pressão, que funcionem de maneira efetiva, tanto em condições normais de funcionamento, quanto em condições atípicas, porém usuais.

[0011] Outro objetivo da presente invenção é apresentar um sistema de vedação que possua uma função de limpeza próprio, o qual garanta o seu funcionamento mesmo em condições desfavoráveis.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0012] A presente invenção apresente um sistema de vedação de óleo, aplicado em equipamentos sob alta pressão, compreendendo um flange dotado de um colar de vedação em seu interior, sendo que o flange possui anéis de vedação de óleo e o colar de vedação possui anéis de pistão.

[0013] A invenção apresenta, também, um flange contendo um canal de comunicação entre a sua porção interior, onde se localiza o colar de vedação, e o ambiente externo a turbina, produzindo um efeito de compensação de pressão, impedindo que a pressão negativa gerada possa aspirar o óleo de lubrificação para a admissão.

[0014] A invenção apresenta ainda um colar de vedação dotado de ao menos dois anéis de pistão, sendo que entre o primeiro e o segundo anéis, existe no flange, um convite coincidente com o canal de comunicação, gerando um ponto de limite para o vácuo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A matéria objeto desta invenção ficará totalmente clara em seus aspectos técnicos a partir da descrição pormenorizada que será feita com base nas figuras abaixo relacionadas, nas quais: a figura 1 apresenta uma vista em perspectiva explodida do conjunto flange e colar de vedação; a figura 2 apresenta uma vista em perspectiva do flange; a figura 3 apresenta uma vista em perspectiva do colar de vedação; a figura 4 apresenta uma vista frontal em corte do conjunto flange e colar de vedação; a figura 5 apresenta uma vista frontal em corte do conjunto flange e colar de vedação aplicado em uma turbina e um detalhe dessa montagem, a figura 6 apresenta uma vista posterior em corte do conjunto flange e colar de vedação aplicado a uma turbina e um detalhe dessa montagem, mostrando a comunicação do canal de comunicação com a região externa a turbina.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] Em conformidade com os objetivos apresentados por meio da breve descrição, o presente pedido de patente “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, apresenta um conjunto formado por um flange (1) e um colar de vedação (2), sendo o dito colar de vedação (2) montado no interior do flange (1).

[0017] O flange (1) apresenta um formato substancialmente cilíndrico, onde em sua porção exterior dispõe de três cavidades (C), sendo uma primeira cavidade (C1), uma cavidade central (C2) e uma segunda cavidade (C3), sendo que as cavidades (C) se estendem por toda a periferia externa do dito flange (1) e estão espaçadas de maneira equidistante. Na primeira cavidade (C1) e na segunda cavidade (C3) são montados anéis de vedação de óleo do tipo O’ring.

[0018] O referido flange (1) dispõe também de um labirinto interno (L), o qual corresponde a rebaixos sucessivos interligados entre si, em profundidades diferentes, os quais acompanham a sinuosidade do flange (1), sendo que tal labirinto interno (L) tem a função de impedir a entrada de óleo em sua porção interna.

[0019] O flange (1) possui uma abertura central em seu interior, em formato circular, onde encaixa-se o colar de vedação (2), sendo que o referido colar de vedação (2) pode girar no interior do flange (1) e o labirinto (L) possui a função de impedir um fluxo de óleo entre o flange (1) e o colar de vedação (2).

[0020] O flange (1) dispõe ainda de um canal de comunicação (11), o qual interliga a porção interna do mesmo à porção externa da turbina, mais precisamente através da cavidade central (C2), sendo que em sua porção superior externa encontra-se um filtro de passagem, o qual impede a obstrução do fluxo de ar, uma vez que em condições normais de funcionamento, com a pressão positiva, o fluxo de ar será direcionado da porção interna do flange (1) em direção à porção externa da turbina, evitando que impurezas se acumulem no mesmo.

[0021] Por sua vez, o colar de vedação (2) apresenta um formato substancialmente cilíndrico, dotado de uma porção frontal (21) e uma porção posterior (22), sendo que a porção frontal (21) possui um diâmetro menor em comparação com a porção posterior (22), onde a dita porção frontal (21) dispões de dois rebaixos diametrais, equidistantes e uniformemente distribuídos nesta, os quais recebem dois anéis de pistão (23a e 23b) e a porção posterior (22) possui um rebaixo diametral anterior que se conecta ao labirinto (L) e um outro rebaixo diametral no qual aloca-se um anel de vedação de óleo.

[0022] Uma vez que o colar de vedação (2) esteja montado no interior do flange (1), os anéis de pistão (23a e 23b) realizaram a função de vedação quanto ao óleo circulando no interior do flange (1) impedindo que este contamine o ar de admissão. Em uma condição onde o filtro de ar do equipamento sob pressão sature e exista a formação de vácuo na porção frontal (21) do colar de vedação (2), a pressão negativa não teria efeito sobre o óleo, uma vez que, caso a pressão exceda o anel de pistão (23a), o anel de pistão (23b), subsequente a este, com o auxílio do canal de comunicação (11) do flange (1), compensaria a pressão negativa gerada através da entrada de ar por meio do dito canal de comunicação (11), evitando que a pressão negativa gerada seja suficiente para trazer o óleo de lubrificação pelo anel de pistão (23b).

[0023] Desta maneira, a grande vantagem técnica do presente conjunto é apresentar uma solução que além da dupla vedação exercida pelos anéis de pistão (23a e 23b), possui através do canal de comunicação (11) um meio de compensar a pressão negativa gerada pela saturação do filtro de óleo de um equipamento sob pressão, como por exemplo uma turbina automotiva, evitando que o óleo de lubrificação alcance o fluxo de ar aspirando na admissão do motor ao qual a turbina automotiva está conectada gerando uma série de problemas ao equipamento.

[0024] Deve ficar entendido que a presente descrição não limita a aplicação aos detalhes aqui descritos e que a invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, dentro do escopo das reivindicações. Embora tenham sido usados termos específicos, tais termos devem ser interpretados em sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitação.

Claims

1. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, aplicado em equipamentos com funcionamento sob pressão, dotados de fluxo contínuo de óleo de lubrificação, caracterizado pelo fato de compreender um flange (1) e um colar de vedação (2), sendo que o flange (1) apresenta um formato substancialmente cilíndrico, onde em sua porção exterior dispõe de três cavidades (C), sendo uma primeira cavidade (C1), uma cavidade central (C2) e uma segunda cavidade (C3), sendo que as cavidades (C) se estendem por toda a periferia externa do dito flange (1) e estão espaçadas de maneira equidistante e um canal de comunicação (11), o qual interliga a porção interna do mesmo à porção externa do equipamento através da cavidade central (C2); e o colar de vedação (2) apresenta um formato substancialmente cilíndrico, dotado de uma porção frontal (21) e uma porção posterior (22), sendo que a porção frontal (21) possui um diâmetro menor em comparação com a porção posterior (22), onde a dita porção frontal (21) dispões de dois rebaixos diametrais, equidistantes e uniformemente distribuídos nesta, os quais recebem dois anéis de pistão (23a e 23b) e a porção posterior (22) possui um rebaixo diametral anterior e um outro rebaixo diametral.

2. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o flange (1) dispor de um labirinto interno (L), o qual corresponde a rebaixos sucessivos interligados entre si, em profundidades diferentes, os quais acompanham a sinuosidade do flange (1).

3. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o flange (1) possuir uma abertura central em seu interior, em formato circular, onde encaixa-se o colar de vedação (2).

4. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o colar de vedação (2) girar no interior do flange (1).

5. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a cavidade central (C2) do flange (1) possuir em sua porção superior externa um filtro de passagem.

6. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na primeira cavidade (C1) e na segunda cavidade (C3), do flange (1), são montados anéis de vedação de óleo.

7. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rebaixo diametral anterior do colar de vedação (2) se conecta ao labirinto (L) do flange (1).

8. “CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de no outro rebaixo diametral do colar de vedação (2) alocar-se um anel de vedação de óleo.

9. “USO DE UM CONJUNTO FLANGE E COLAR DE VEDAÇÂO”, caracterizado pelo fato de o conjunto flange (1) e colar de vedação (2) ser montado em uma turbina automotiva.