BR112015028056B1 - Disposição de bomba e método para produzir uma lata de contenção de uma disposição de bomba - Google Patents

Disposição de bomba e método para produzir uma lata de contenção de uma disposição de bomba Download PDF

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Abstract

disposição de bomba e método para produzir uma lata de contenção de uma disposição de bomba. a invenção refere-se a uma disposição de bomba, mais particularmente uma disposição de bomba de embreagem magnética, que compreende uma câmara interna (11) formada por um alojamento de bomba (2) na disposição de bomba (1); um invólucro de contenção (10) com um eixo geométrico longitudinal central (b) que veda hermeticamente uma câmara fechada (12) em relação à câmara interna (11) formada pelo alojamento de bomba (2); um eixo de propulsor (13) que pode ser acionado em rotação sobre um eixo geométrico de rotação (a); um propulsor (16) montado em uma extremidade do eixo de propulsor (13); um rotor interno (17) montado na outra extremidade do eixo de propulsor (13); e um rotor externo (24) que é montado em um eixo de acionamento (20) e coopera com o rotor interno (17); em que o invólucro de contenção (10) tem uma base (26) com pelo menos uma covinha (31) que se estende na câmara (12). de acordo com a invenção, a pelo menos uma covinha (31) é espaçada radialmente a partir do eixo geométrico longitudinal central (b) do invólucro de contenção (10). a invenção também se refere a um método para produzir um invólucro de contenção para uma disposição de bomba, mais particularmente uma disposição de bomba de embreagem magnética, em que o invólucro de contenção (10) é produzido por um processo de estampagem profunda ou um processo de fundição, e em que pelo menos uma covinha (31), que é espaçada radialmente do eixo geométrico longitudinal central (b) do invólucro de contenção (10), é criada na base (26).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção refere-se a uma disposição de bomba, em particular, uma disposição de bomba de embreagem magnética, que tem um espaço interior formado por um revestimento de bomba da disposição de bomba, que tem uma lata de contenção que tem um eixo geométrico longitudinal central e que veda hermeticamente uma câmara circundada pela dita lata de contenção em relação ao espaço interior formado pelo revestimento de bomba, que tem um eixo de propulsor que pode ser acionado em rotação sobre um eixo geométrico de rotação, que tem um propulsor que é disposto em uma extremidade do eixo de propulsor, que tem um rotor interno disposto na outra extremidade do eixo de propulsor, que tem um rotor externo que é disposto em um eixo de acionamento e que interage com o rotor interno, em que a lata de contenção tem uma base com pelo menos uma esfera que se projeta na câmara. A invenção também se refere a um método para produzir uma lata de contenção de uma disposição de bomba.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] No caso de tais bombas, o campo magnético rotatório induz correntes parasitas na lata de contenção metálica situada entre o rotor interno e o rotor externo. A dita lata de contenção posicionada estaticamente, junto com a capa do revestimento e o próprio revestimento de bomba, forma a parte da bomba de sustentação de pressão, pela qual o rotor interno, que está situado dentro do dito recinto, está em contato constante com o meio de entrega. Para reduzir as correntes parasitas e o aquecimento contínuo associado do meio ao ponto de evaporação, normalmente é feito, primeiramente, o uso de materiais de lata de contenção metálica com alta resistência elétrica. As ligas à base de níquel (Hastelloy) particularmente dispendiosas se tornaram estabelecidas para esse propósito. Em segundo lugar, as perdas de calor são dissipadas por meio de um fluxo de resfriamento. O dito fluxo, que é ramificado como um desvio do fluxo de entrega principal, é, devido à distribuição de pressão da câmara, transportado para o diâmetro externo do rotor interno, em uma direção radialmente para dentro entre o rotor interno e a base da lata de contenção para o eixo de propulsor, e de volta para o sistema hidráulico principal por meio de um furo oco no dito eixo de propulsor. Devido à rotação do rotor interno e à formação resultante de vórtices no fluxo de desvio do meio de entrega, um gradiente de pressão excessiva surge entre o diâmetro externo do rotor interno e a entrada, situado de modo coaxial em relação ao eixo geométrico de rotação do furo oco do eixo de propulsor. A razão de fluxo de resfriamento e, assim, a dissipação de calor são restritas. A integração de uma geometria, que tem o efeito de impedir ou romper vórtices no meio de entrega, na base da lata de contenção estática pode impedir ou limitar isso, por meio do que a temperatura de câmara de rotor em inércia permanece em um nível correspondente abaixo da curva de pressão de vapor do meio de entrega.
[003] O documento DE 91 00 515 U1 revelou uma bomba de acoplamento magnético na qual se pretende reduzir a formação dos fenômenos de redemoinho no meio de entrega por meio de uma esfera fornecida na base da lata de contenção. A geometria ou formato otimizado por carga de pressão da base sem esferas resulta da expansibilidade ou deformabilidade da base elipsoidal convexa sob carga. Isso é impedido, entretanto, devido às esferas fornecidas centralmente, que, assim, têm uma ação de enrijecimento. Isso resulta em tensões aumentadas no material de lata de contenção da região de esfera. Em relação aos formatos convexo-elipsoidais sem esferas, e o uso das mesmas espessuras de parede ou espessuras iniciais de material, o contorno de esfera revelado consegue uma resistência à compressão de apenas aproximadamente 40%. Desse modo, uma resistência à compressão igual pode ser obtida apenas através de mais material, com um aumento associado em custos.
[004] É objetivo da invenção fornecer uma disposição de bomba na qual a formação de vórtices no meio de entrega dentro da lata de contenção seja reduzida ainda mais, sem reduzir a estabilidade da lata de contenção.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[005] O objetivo da invenção é alcançado pelo fato de que a pelo menos uma esfera é disposta com um espaçamento radial ao eixo geométrico longitudinal central da lata de contenção, em que a razão entre o raio interno da lata de contenção e o espaçamento de borda externa da esfera e o eixo geométrico longitudinal central da lata de contenção fica em uma faixa de 1,3 a 1,6.
[006] A razão entre o raio interno da lata de contenção e o espaçamento de borda externa da esfera e o eixo geométrico longitudinal central da lata de contenção, de preferência, fica em uma faixa de 1,38 a 1,57.
[007] O espaçamento da borda interna da esfera para o eixo geométrico longitudinal central da lata de contenção é vantajosamente - , em que Y, de preferência, fica em uma faixa de aproximadamente 114 a 117.
[008] Através de tal especificação da razão entre o raio interno da lata de contenção e o raio da borda externa da esfera, ou entre o espaçamento da borda interna da esfera e do eixo geométrico longitudinal central, a expansibilidade ou deformabilidade axial da base da lata de contenção é mantida, por meio da qual a capacidade de suportar pressão é mantida a um grau de 90 a 95% em relação a uma base da lata de contenção da mesma espessura de parede sem esferas.
[009] Em uma implantação preferencial da invenção, para uma alta resistência à compressão da lata de contenção, de preferência, submetida à estampagem profunda ou fundição, a base da mesma é formada por uma região de tampa esférica conformada substancialmente como segmento esférico e por uma região de aro que forma a região de transição entre o corpo principal e a região de tampa esférica.
[010] De acordo com a invenção, para um espaçamento ideal entre o rotor interno e a base da esfera, a base da esfera corre em um plano que está situado substancialmente em paralelo ao plano em que a transição da região de tampa esférica para a região de aro está situada. Os planos imaginários ficam substancialmente perpendiculares a um eixo geométrico longitudinal central da lata de contenção.
[011] No presente contexto, em um refinamento particular, é fornecido que a parede interna da lata de contenção na região da base da esfera fica substancialmente no mesmo plano que a transição da região de tampa esférica para a região de aro.
[012] Em um refinamento alternativo, a base da esfera é formada de modo a correr em paralelo à região de tampa esférica.
[013] Um bom modo de operação em relação à redução de formação de vórtice é alcançado se, na região da base da esfera, o espaçamento máximo da parede interna da lata de contenção para o lado de face, voltado para a base da lata de contenção do rotor interno, for de aproximadamente 20 mm.
[014] Isso é preferível se, na região da base da esfera, o espaçamento máximo da parede interna da lata de contenção ao lado de face do rotor interno for aproximadamente 10 mm, a fim de reduzir ainda mais a formação de vórtice.
[015] Visto que as tensões mecânicas estão em seu máximo na transição da região de tampa esférica para a região de esfera, e transições afiadas são as mais eficazes na prevenção da formação de vórtices, é fornecido de acordo com a invenção que as transições entre a região de tampa esférica e as paredes de esfera tenham raios maiores que as transições das paredes de esfera para a respectiva base da esfera. Ao mesmo tempo, é possível que a pressão que atua para fora na câmara fechada pela lata de contenção seja acomodada de um modo particularmente eficaz, quer dizer, com baixa tensão.
[016] Se a pelo menos uma esfera se estender em uma direção radial a um ponto próximo à região de aro, ou se estender tanto quanto a última, os vórtices que surgem na câmara fechada pela lata de contenção, sendo que os ditos vórtices são mais pronunciados no rotor interno em uma região com a maior velocidade circunferencial, quer dizer, próximo ao diâmetro externo do rotor interno giratório, são reduzidos eficazmente.
[017] Um método de acordo com a invenção fornece que a lata de contenção seja produzida por meio de um processo de estampagem profunda ou por meio de um processo de fundição, em que pelo menos uma esfera seja produzida na base, sendo que a esfera é disposta com um espaçamento radial ao eixo geométrico longitudinal central da lata de contenção.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[018] As realizações exemplificativas da invenção são ilustradas nos desenhos e serão descritas em mais detalhes abaixo. Nos desenhos: a Figura 1 mostra a seção longitudinal através de uma disposição de bomba de embreagem magnética que tem uma lata de contenção de acordo com a invenção, que tem esferas em sua base; a Figura 2 mostra a seção longitudinal através da lata de contenção de acordo com a invenção em uma ilustração ampliada; a Figura 3 é uma ilustração tridimensional da lata de contenção de acordo com a invenção; a Figura 4 mostra a seção longitudinal através da lata de contenção de acordo com a invenção, com uma realização diferente das esferas; a Figura 5 é uma ilustração tridimensional da lata de contenção de acordo com a invenção, com uma realização adicional das esferas.
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO
[019] A Figura 1 mostra uma disposição de bomba 1 na forma de uma disposição de bomba de embreagem magnética. A disposição de bomba 1 tem um revestimento de bomba de múltiplas partes 2 de uma bomba centrífuga, cujo revestimento de bomba compreende um revestimento hidráulico 3 na forma de um revestimento em espiral, uma capa do revestimento 4, um envoltório de suporte de mancal 5, um suporte de mancal 6 e uma capa de mancal 7.
[020] O revestimento hidráulico 3 tem uma abertura de entrada 8 para a admissão de um meio de entrada e tem uma abertura de saída 9 para a descarga do meio de entrada. A capa do revestimento 4 é disposta naquele lado do revestimento hidráulico 3 que está situado oposto à abertura de entrada 8. O envoltório de suporte de mancal 5 é preso ao lado da capa do revestimento 4 que é desviado do revestimento hidráulico 3. O suporte de mancal 6 é montado naquele lado do envoltório de suporte de mancal 5 que está situado oposto à capa do revestimento 4. A capa de mancal 7, por sua vez, é presa ao lado do suporte de mancal 6 que é desviado do envoltório de suporte de mancal 5.
[021] A lata de contenção 10, de preferência produzida por estampagem profunda ou por fundição, é presa ao lado da capa do revestimento 4 que é desviado do revestimento hidráulico 3, e a dita lata de contenção se estende pelo menos parcialmente através de um espaço interior 11 delimitado pelo revestimento de bomba 2, em particular pela capa do revestimento 4, pelo envoltório de suporte de mancal 5 e pelo suporte de mancal 6. A lata de contenção 10 veda hermeticamente uma câmara 12, que é fechada pela dita lata de contenção, em relação ao espaço interior 11,
[022] Um eixo de propulsor 13 que é giratório sobre um eixo geométrico de rotação A se estende a partir de uma câmara de vazão 14, que é delimitada pelo revestimento hidráulico 3 e pela capa do revestimento 4, para a câmara 12 através de uma abertura 15 fornecida na capa do revestimento 4.
[023] Um propulsor 16 é preso a uma extremidade de eixo, situada dentro da câmara de vazão 14, do eixo de propulsor 13, e um rotor interno 17 disposto dentro da câmara 12 é disposto na extremidade de eixo oposta, que tem duas seções de eixo 13a, 13b com diâmetros crescentes em cada caso. O rotor interno 17 é equipado com múltiplos ímãs 18 que são dispostos naquele lado do rotor interno 17 que está voltado para a lata de contenção 10.
[024] Entre o propulsor 16 e o rotor interno 17 está disposta uma disposição de mancal 19 que é conectada de modo operacional ao eixo de propulsor 13, que pode ser acionado em rotação sobre o eixo geométrico de rotação A.
[025] Um motor de acionamento, de preferência, um motor elétrico, que não é ilustrado, aciona um eixo de acionamento 20. O eixo de acionamento 20, que pode ser acionado sobre o eixo geométrico de rotação A, é disposto substancialmente de modo coaxial com o eixo de propulsor 13. O eixo de acionamento 20 se estende através da capa de mancal 7 e através do suporte de mancal 6 e é montado em dois mancais de esfera 21, 22 que são acomodados no suporte de mancal 6. Na extremidade livre do eixo de acionamento 20 é disposto um rotor externo 24, que carrega múltiplos ímãs 23. Os ímãs 23 são dispostos naquele lado do rotor externo 24 que está voltado para a lata de contenção 10. O rotor externo 24 se estende pelo menos parcialmente sobre a lata de contenção 10 e interage com o rotor interno 17 de modo que o rotor externo em rotação 24, por meio de forças magnéticas, defina o rotor interno 17 e, assim, de modo similar, o eixo de propulsor 13 e o propulsor 16 em rotação.
[026] A lata de contenção 10, ilustrada em uma escala ampliada nas Figuras 2 e 3, tem um corpo principal substancialmente cilíndrico 25 com um eixo geométrico longitudinal central B disposto substancialmente de modo coaxial em relação ao eixo geométrico de rotação A como na Figura 1, O corpo principal 25 é aberto em um lado, e é fechado por meio de uma base abaulada 28 no lado situado no lado oposto ao lado aberto. No lado aberto, é disposto um flange de fixação em forma de anel 27 que é formado integralmente como corpo principal 25 ou que é conectado ao último por soldagem ou outros meios ou dispositivos de preensão adequados, por exemplo, parafusos, rebites ou similares.
[027] Um flange de fixação 27 tem múltiplos furos 28 que se estendem em paralelo ao eixo geométrico longitudinal central B e através dos quais os parafusos (não mostrados) podem ser passados e aparafusados em furos rosqueados correspondentes na capa do revestimento 4 como na Figura 1.
[028] A base 26 é formada por uma região de tampa esférica conformada substancialmente como um segmento esférico 29 e por uma região de aro externa 30 que forma a região de transição entre o corpo principal 25 e a região de tampa esférica 29. Na região de tampa esférica 29 são fornecidas múltiplas esferas 31 que se projetam na câmara 12 e que têm uma base da esfera 32 e uma parede da esfera 33. As esferas 31 têm uma borda interna da esfera 31a, disposta próxima ao eixo geométrico longitudinal central B, e uma borda interna da esfera 31b, disposta remota do eixo geométrico longitudinal central B. A câmara 12 tem a maior extensão axial próxima ao eixo geométrico longitudinal central B, em que a razão entre o raio interno ris da lata de contenção 10 e o ASa da borda externa da esfera 31b e o eixo geométrico longitudinal central B da lata de contenção 10 fica em uma faixa de 1,3 a 1,6, e, de preferência, em uma faixa de 1,38 a 1,57.
[029] O espaçamento ASi da borda interna da esfera 31a para o eixo geométrico longitudinal central B da lata de contenção 10 é definido pela — * raio interno da lata de contenção 1 fórmula , em que Y, de preferência, fica em uma faixa de aproximadamente 1,14 a 1,17.
[030] A lata de contenção 10 é produzida por estampagem profunda ou por fundição, em que pelo menos uma esfera 31 é produzida na base 26, sendo que a esfera é disposta com um espaçamento radial ao eixo geométrico longitudinal central B da lata de contenção 10. No caso de uma lata de contenção 10 produzida por estampagem profunda, as esferas 31 são marcadas na base 26 durante o processo de estampagem profunda.
[031] As esferas 31, que são dispostas com um espaçamento radial ao eixo geométrico longitudinal central B da lata de contenção 10, se estendem em uma direção radial a um ponto próximo à região de aro 30, ou mesmo se estende tanto quanto a última.
[032] Conforme pode ser visto a partir da Figura 2, a base da esfera 32 corre em um plano que está situado substancialmente em paralelo ao plano que corresponde à transição da região de tampa esférica 29 para a região de aro 30. Em particular, a parede interna 34 da lata de contenção 10 na região da base da esfera 32 fica substancialmente no mesmo plano imaginário, perpendicular ao eixo geométrico longitudinal central B, como a transição da região de tampa esférica 29 para a região de aro 30. Alternativamente, conforme mostrado na Figura 4, a base da esfera 32 da lata de contenção 10 pode ser formada de modo a correr em paralelo à região de tampa esférica 29. No presente contexto, uma parte da base da esfera 32 se estende tão longe quanto um plano que corre em perpendicular ao eixo geométrico longitudinal central B e que fica na região de aro 30. Conforme ilustrado na Figura 1, na região da base da esfera 32, o espaçamento máximo X da parede interna 34 da lata de contenção 10 para um lado de face 35, voltado para a base 26 da lata de contenção 10, do rotor interno 17, é de aproximadamente 20 mm. É, de preferência, o caso que, na região da base da esfera 32, o espaçamento máximo X da parede interna 34 da lata de contenção 10 para o lado de face 35 do rotor interno 17 é de aproximadamente 10 mm.
[033] As transições entre a região de tampa esférica 29 e as paredes de esfera 33 têm raios maiores do que as transições das paredes de esfera 33 para a respectiva base da esfera 32.
[034] As esferas 31 ilustradas nas Figuras 1 a 4 têm uma geometria substancialmente em formato de estádio. Alternativamente, as ditas esferas podem ter qualquer outra geometria desejada. As esferas 31 podem ter, por exemplo, formato de prisma, de cubo ou de esfera ou podem ser formadas a partir de geometrias truncadas similares ou combinações das mesmas ou podem, conforme mostrado na Figura 5, ter uma base de esfera 32 abaulada na direção do rotor interno. LISTA DE DESIGNAÇÕES DE REFERÊNCIA 1 Disposição de bomba 2 Revestimento 3 Revestimento hidráulico 4 Capa de revestimento 5 Envoltório de suporte de mancal 6 Veículo de mancal 7 Capa de mancal 8 Abertura de entrada 9 Abertura de saída 10 Lata de contenção 11 Espaço interior 12 Câmara 13 Eixo de propulsor 13a Seção de eixo 13b Seção de eixo 14 Câmara de vazão 15 Abertura 16 Propulsor 17 Rotor interno 18 Ímã 19 Disposição de mancal 20 Eixo de acionamento 21 Mancal de esfera 22 Mancal de esfera 23 Ímã 24 Rotor externo 25 Corpo principal 26 Base 27 Flange de fixação 28 Furo 29 Região de tampa esférica 30 Região de aro 31 Esfera 31a Borda interna da esfera 31b Borda externa da esfera 32 Base da esfera 33 Parede da esfera 34 Parede interna 35 Lado de face do rotor interno A Eixo geométrico de rotação B Eixo geométrico longitudinal central ris Raio interno ris de lata de contenção ASa Espaçamento entre a borda externa da esfera e o eixo geométrico longitudinal central ASi Espaçamento entre a borda interna da esfera e o eixo geométrico longitudinal central

Claims (12)

1. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, em particular, disposição de bomba de embreagem magnética, que tem um espaço interior formado por um revestimento de bomba da disposição de bomba, que tem uma lata de contenção que tem um eixo geométrico longitudinal central e que veda hermeticamente uma câmara circundada pela dita lata de contenção em relação ao espaço interior formado pelo revestimento de bomba, que tem um eixo de propulsor que pode ser acionado em rotação sobre um eixo geométrico de rotação, que tem um propulsor que é disposto em uma extremidade do eixo de propulsor, que tem um rotor interno disposto na outra extremidade do eixo de propulsor, que tem um rotor externo que é disposto em um eixo de acionamento e que interage com o rotor interno, em que a lata de contenção tem uma base com pelo menos uma esfera que se projeta na câmara, caracterizada por: a pelo menos uma esfera (31) ser disposta com um espaçamento radial ao eixo geométrico longitudinal central (B) da lata de contenção (10), em que a razão entre o raio interno (ris) da lata de contenção (10) e o espaçamento (ASa) de borda externa da esfera (31b) e o eixo geométrico longitudinal central (B) da lata de contenção (10) fica em uma faixa de 1,3 a 1,6.
2. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela razão entre o raio interno (ris) da lata de contenção (10) e o espaçamento (ASa) de borda externa da esfera (31b) e o eixo geométrico longitudinal central (B) da lata de contenção (10) ficar em uma faixa de 1,38 a 1,57.
3. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo espaçamento da borda interna da esfera (31a) para o eixo geométrico longitudinal central (B) da lata de contenção - * raio interno da lata de contenção r (10) ser calculado com o uso da fórmula ' , em que Y fica em uma faixa de aproximadamente 1,14 a 1,17.
4. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelabase (26) ser formada por uma região de tampa esférica conformada substancialmente como um segmento esférico (29) e por uma região de aro (30) que forma a região de transição entre o corpo principal (25) e a região de tampa esférica (29).
5. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por pelo menos uma esfera (31) ter uma base da esfera (32) e paredes de esfera (33), em que a base da esfera (32) corre em um plano que está situado substancialmente em paralelo ao plano em que a transição da região de tampa esférica (29) para a região de aro (30) está situada.
6. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela parede interna (34) da lata de contenção (10) na região da base da esfera (32) ficar substancialmente no mesmo plano que a transição da região de tampa esférica (29) para a região de aro (30).
7. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela base da esfera (32) ser formada de modo a correr em paralelo à região de tampa esférica (29).
8. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por, na região da base da esfera (32), o espaçamento máximo (X) da parede interna (34) da lata de contenção (10) para o lado de face (35) do rotor interno (17) ser de aproximadamente 20 mm.
9. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por, na região da base da esfera (32), o espaçamento máximo (X) da parede interna (34) da lata de contenção (10) para o lado de face (35) do rotor interno ser de aproximadamente 10 mm.
10. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelas transições entre a região de tampa esférica (29) e as paredes de esfera (33) terem raios maiores que as transições das paredes de esfera (33) para a respectiva base da esfera (32).
11. DISPOSIÇÃO DE BOMBA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por a pelo menos uma esfera (31) se estender em uma direção radial para um ponto próximo da região de aro (30), ou se estender tão longe quanto a última.
12. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA LATA DE CONTENÇÃO DE UMA DISPOSIÇÃO DE BOMBA, em particular uma disposição de bomba de embreagem magnética conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela lata de contenção (10) ser produzida por meio de um processo de estampagem profunda ou por meio de um processo de fundição, em que pelo menos uma esfera (31) é produzida na base (26), sendo que a esfera é disposta com um espaçamento radial ao eixo geométrico longitudinal central (B) da lata de contenção (10).
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