BR112017005329B1 - Sistema de vedação com elementos de alívio de pressão e uso de um sistema de vedação para o ajuste de uma cascata de pressão de espaço intermediário - Google Patents

Abstract

"sistema de vedação com elementos de alívio de pressão e uso de um sistema de vedação para o ajuste de uma cascata de pressão de espaço intermediário". a presente invenção refere-se a um sistema de vedação (10) entre dois componentes móveis transacionais um contra o outro ao longo de um eixo de movimento (12, 14) para a vedação de um lado de alta pressão (h) contra um lado de baixa pressão (n) com elementos de alívio de pressão, assim como, o uso de um tal sistema de vedação para o ajuste de uma cascata de pressão de espaço intermediário.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de vedaçãoentre dois componentes móveis transacionais um contra o outro ao longo de um eixo de movimento para a vedação de um lado de alta pressão contra um lado de baixa pressão, sendo que um componente externo apresenta uma primeira ranhura anular aberta para um componente interno, voltada ao lado de baixa pressão N e pelo menos uma segunda ranhura anular aberta para um componente interno, voltada ao lado de alta pressão. Na primeira ranhura anular é prevista uma disposição de vedação, que apresenta um primeiro anel de vedação de um material elástico moldável que se encontra no componente interno e um primeiro anel de tensão prévia de um material elástico moldável que veda o primeiro anel de vedação em tensão radial, contrário à primeira ranhura anular. Em cada ranhura anular é previsto um elemento de alívio de pressão que apresenta um segundo anel de vedação de um material elástico moldável que se encontra no componente interno e um segundo anel de tensão prévia de um material elástico moldável que veda o segundo anel de vedação em tensão radial, contrário à segunda ranhura anular.

[002] O segundo anel de vedação apresenta uma aresta devedação com um ângulo de superfície de contato do lado de alta pressão e um ângulo de superfície de contato do lado de baixa pressão, sendo que para cada elemento de alívio de pressão é atribuído pelo menos um canal de conexão pelo qual um espaço intermediário entre a disposição de vedação e o primeiro elemento de alívio de pressão pode ser unido ao lado de alta pressão ou um espaço intermediário entre dois elementos de alívio de pressão adjacentes pode ser unido ao lado de alta pressão ou dois espaços intermediários adjacentes podem ser unidos entre si pelo canal de conexão.

[003] Cada canal de conexão é fechado em uma posição depressão PZN > PH ou PZN > PZH e aberto em uma posição de alívio de pressão PZN > PH+Pkrit ou PZN > PzH+Pkrit, sendo que PH é a pressão hidráulica no lado de alta pressão, PZN é a pressão hidráulica no espaço intermediário do lado de baixa pressão, PZH é a pressão hidráulica no espaço intermediário do lado de alta pressão e Pkrit é uma grandeza de crescimento de pressão, em cujo ou cujos excedentes o canal de conexão é aberto e sendo que PKrit é definida por uma moldagem do segundo anel de tensão prévia. O canal de conexão é fechado na posição de pressão PZN > PH ou PZN > PZH pelo segundo anel de tensão prévia e o ângulo de superfície de contato do lado de alta pressão da aresta de vedação do segundo anel de vedação é menor ou igual ao ângulo de superfície de contato do lado de baixa pressão da aresta de vedação, de modo que, no estado pressurizado e em um movimento para frente e para trás do componente interno no componente externo para o anel de vedação é ajustada uma determinada taxa de fuga pela qual a pressão hidráulica é ajustada no espaço intermediário do lado de baixa pressão.

[004] Um tal sistema de vedação é conhecido a partir dodocumento EP 1 991 800 B1. O sistema de vedação conhecido éassociado, contudo, a um custo de montagem elevado e caro na produção.

[005] É objetivo da invenção, portanto, oferecer um sistema devedação com as vantagens técnicas mencionadas acima, que seja, no todo, de produção mais simples e mais econômica.

[006] O objetivo, de acordo com a invenção, é solucionado por umsistema de vedação com as características especificadas na reivindicação 1.

[007] No sistema de vedação de acordo com a invenção, osegundo anel de vedação e o segundo anel de tensão prévia de pelo menos um elemento de alívio de pressão são formados em uma só peça, um com o outro, e consistem em poliuretano, sendo que PKrit é definido por uma moldagem pelo menos em seções do segundo anel de tensão prévia em um sentido radial ao eixo de movimento. O segundo anel de vedação e o segundo elemento de tensão prévia, através disso, podem ser criados em conjunto, como um componente único a partir de um material econômico, assim como, com tolerâncias de produção, em geral, menores. Ademais, através disso, a montagem do sistema de vedação é simplificada. O sistema de vedação de acordo com a invenção pode ser produzido, através disso, em geral, de forma mais simples e mais econômica.

[008] De acordo com a invenção, o custo de produção e montagemdo sistema de vedação, no caso de mais elementos de alívio de pressão, pode ser ainda mais reduzido pelo fato de que o segundo anel de vedação e o segundo anel de tensão prévia de cada um dos elementos de alívio de pressão são formados em uma só peça um com o outro e consistem em poliuretano.

[009] No sistema de vedação de acordo com a invenção, a pressãono lado de alta pressão não se encontra diretamente na vedação primária. Essa vantagem age particularmente na disposição de vários elementos de alívio de pressão conectados em série. Na montagem de um sistema de vedação com uma disposição de vedação e com um ou vários elementos de alívio de pressão são previstos um ou mais espaços intermediários entre o ou os elementos de alívio de pressão e a disposição de vedação. Na operação hidráulica podem haver diferentes pressões hidráulicas nos espaços intermediários individuais separados um do outro por elementos de alívio de pressão. A diferença de pressão entre espaços intermediários adjacentes determina a pressão com a qual o correspondente elemento de alívio de pressão é carregado. Para cada elemento de alívio de pressão é atribuído pelo menos um canal de conexão para o alívio de pressão do espaço intermediário do lado de baixa pressão disposto no lado de baixa pressão. Cada canal de conexão une o espaço intermediário do lado de baixa pressão, no qual se encontra a pressão hidráulica PZN, com o espaço intermediário do lado de alta pressão voltado ao lado de alta pressão, no qual se encontra a pressão hidráulica PZH, ou com o lado de alta pressão que apresenta a pressão elevada PH. O canal de conexão é fechado em uma posição de pressão básica PZN < PZH ou PZN < PH do sistema de vedação, no qual a pressão PZN no espaço intermediário do lado de baixa pressão é menor ou igual à pressão PzH no espaço intermediário do lado de alta pressão ou à pressão PHno lado de alta pressão. Na posição de pressão básica, o anel de vedação veda o espaço intermediário do lado de alta pressão ou o lado de alta pressão contra o espaço intermediário do lado de baixa pressão. O canal de conexão de acordo com a invenção permanece fechado também em uma posição de pressão invertida PzN > PzH ou PzN > PH, na qual a pressão do espaço intermediário do lado de baixa pressão excede a pressão do lado de alta pressão e na qual o anel de vedação veda o espaço intermediário do lado de baixa pressão contra o espaço intermediário do lado de alta pressão ou contra o lado de alta pressão. O canal de conexão é aberto primeiramente ao alcançar uma posição de alívio de pressão PZN > PzH+Pkritou PZN > PH+Pkrit, na qual é alcançada ou excedida uma grandeza de crescimento de pressão Pkrit. A grandeza de crescimento de pressão Pkrit representa uma pressão de abertura crítica para o canal de conexão e é definida por uma moldagem do segundo anel de tensão prévia.

[0010] O alívio de pressão pelos canais de conexão que atuamunilateralmente é particularmente vantajoso na justaposição de vários elementos de alívio de pressão. Em operação hidráulica, a pressão hidráulica pode aumentar com diferentes intensidades nos espaços intermediários. O alívio de pressão de um espaço intermediário depende exclusivamente da pressão de um outro espaço intermediário próximo, a saber, do lado de alta pressão. Assim que a diferença de pressão PZN - PZH entre ambos os espaços intermediários que limitam o elemento de alívio de pressão ou PZN - PH, a diferença entre o espaço intermediário e o lado de alta pressão, alcançar a grandeza de crescimento de pressão Pkrit, PZN - PzH = Pkrit ou PZN - PH = Pkrit, o canal de conexão correspondente é aberto, de modo que ocorra uma compensação de pressão entre as áreas de pressão ou espaços intermediários unidos entre si. Desse modo, é obtido que, no sistema de vedação de acordo com a invenção, um espaço intermediário é despressurizado em PZN - PzH ^ Pkrit, particularmente nas pressões do espaço intermediário PZN, PzH < PH dentro da pressão de operação hidráulica que ocorre no lado de alta pressão. O ângulo de superfície de contato do lado de alta pressão da aresta de vedação do segundo anel de vedação é respectivamente menor ou igual ao ângulo de superfície de contato do lado de baixa pressão da aresta de vedação, de modo que, no estado pressurizado e em um movimento para frente e para trás do componente interno no componente externo para o anel de vedação é ajustada uma determinada taxa de fuga pela qual a pressão hidráulica é ajustada no espaço intermediário do lado de baixa pressão.

[0011] Para o mecanismo de vedação são fundamentalmenterelevantes a tensão prévia e o percurso de compressão de contato da vedação dinâmica. A tensão prévia é criada no agrupamento do componente interno no componente externo. O percurso de compressão de contato corresponde à tensão transmitida por uma superfície do anel de vedação carregada com fluido de pressão na superfície de vedação. O equilíbrio da película de óleo arrastado para fora para um filme lubrificante arrastado para dentro forma a taxa de fuga. A taxa de fuga hidrodinâmica é fixada pelos gradientes de compressão na área de contato que correm para o lado de alta pressão. O gradiente de compressão depende dos ângulos de superfície de contato entre as arestas de vedação e o componente interno a ser vedado. Um ângulo de superfície de contato agudo do lado de alta pressão provoca um gradiente de compressão agudo e uma baixa taxa de fuga, ao passo que um ângulo de superfície de contato obtuso do lado de alta pressão leva a baixos gradientes de compressão e a uma maior taxa de fuga.

[0012] Contanto que a capacidade de retorno de um sistema devedação seja maior ou igual que a quantidade de óleo transportada, fala-se de sistemas vedados. Por isso, o primeiro anel de vedação da disposição de vedação disposta na primeira ranhura anular, que serve como vedação primária no sistema de vedação de acordo com a invenção, apresenta um gradiente de compressão agudo. Por outro lado, taxas de fuga são permitidas de modo controlado nos elementos de alívio de pressão, nas quais as arestas de vedação dos anéis de vedação correspondentes apresentam ângulos de superfície de contato simétricos ou ângulos de superfície de contato assimétricos com ângulo da superfície de contato do lado de alta pressão menor do que o lado de baixa pressão e possuem, em consequência disso, baixos gradientes de compressão. Por meio disso, as arestas de vedação são arredondadas. Isso oferece vantagens de tecnologia de produção e permite uma vida útil ainda mais aprimorada do sistema de vedação. Pelo arredondamento da aresta de vedação o denominado ângulo de ângulo de arrasto entre o anel de vedação e o componente móvel para a disponibilização de uma determinada taxa de fuga pode ser modificada no estado pressurizado e adequada às exigências do sistema. Para um apoio do interno radial de um respectivo segundo anel de vedação é previsto um anel de apoio de acordo com a invenção. Nesse caso, o anel de apoio é formado preferencialmente de tal modo que, em uma pressurização do segundo anel de vedação ou do elemento de alívio de pressão em questão, ao mesmo tempo, neutralize uma extrusão do segundo anel de vedação no espaço intermediário do lado de baixa pressão, ou seja, a folga de vedação do lado de baixa pressão entre o componente interno e externo. O anel de apoio, do ponto de vista de um atrito menor entre o componente interno e externo, pode ser disposto com uma distância radial - ou seja, livre de contato - ao componente interno. Entende-se que o anel de apoio também pode repousar no componente interno ou no componente que se move para frente e para trás. Particularmente para o último caso, o anel de apoio apresenta, de forma vantajosa, um componente interno com um raio voltado ao segundo componente. O lado interno do anel de apoio se avoluma, com isso, radialmente, no sentido do componente interno, é executado, portanto, de forma convexa. Em geral, através disso, também em um anel de apoio que se encontra no componente interno pelo menos no estado de operação pressurizado do sistema de vedação pode ser assegurado um comportamento de arrasto seguro, consequentemente, uma lubrificação ideal do sistema de vedação.

[0013] O lado de alta pressão e ângulo de superfície de contato dolado de baixa pressão são selecionados de tal modo que, no estado pressurizado e em um movimento para frente e para trás do componente interno no componente externo é ajustada respectivamente uma determinada taxa de fuga para cada anel de vedação, pela qual a pressão hidráulica é ajustada no espaço intermediário do lado de baixa pressão que se limita no respectivo elemento de alívio de pressão. Pelo ângulo de superfície de contato, a fuga hidrodinâmica para cada elemento de alívio de pressão é selecionada de tal modo que uma determinada pressão hidráulica se encontra em cada espaço intermediário. Desse modo, são ajustadas pressões de espaço intermediário definidas no sistema de vedação de acordo com a invenção, que diminuem em uma execução preferida em forma de cascata do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão. Em cada elemento de alívio de pressão e na disposição de vedação é definido um nível de pressão, cuja altura corresponde à diferença de pressão que se encontra no elemento correspondente. O sistema de vedação de acordo com a invenção possui, além da capacidade de retorno hidrodinâmica dos anéis de vedação, uma possibilidade de expansão hidrostática pelos canais de conexão previstos nos elementos de alívio de pressão. A função de válvula dos canais de conexão leva a um alívio de pressão de um espaço intermediário em um aumento da pressão do espaço intermediário pela pressão do espaço intermediário do espaço intermediário seguinte do lado de alta pressão mais a grandeza de crescimento de pressão correspondente.

[0014] Em uma disposição ideal dos elementos individuais dosistema de vedação de acordo com a invenção, a pressão de trabalho ou do sistema pode ser elevada em um sistema hidráulico sem limitações na funcionalidade ou vida útil do sistema de vedação. Por uma pressão definida posterior a um elemento de alívio de pressão mesmo a formação do filme de lubrificação pode ser aprimorada na folga de vedação da vedação de pressão, o que, novamente, afeta de forma positiva a vida útil de todo o sistema. Esse estado ideal é atingido por uma capacidade de ajuste da pressão de abertura da ventilação de pressão no elemento de alívio de pressão, ou seja, da grandeza de crescimento de pressão correspondente. A abertura de boca do lado de baixa pressão ou a extremidade do lado de baixa pressão do canal de conexão é colocada de forma diversa no diâmetro interno ou externo do segundo anel de vedação ou do segundo anel de tensão prévia ou na segunda ranhura anular axial de modo que pelo deslocamento dependente de pressão dos elementos de alívio de pressão é ajustada, dentre outras, uma ou mais pressões de abertura.

[0015] Pela interação da capacidade de transporte hidrodinâmica edescarga hidrostática, também mediante comportamentos de operação desfavoráveis com um sistema de vedação a partir, por exemplo, de uma vedação de pressão com canal de descarga e uma vedação secundária a jusante, pode ser obtida uma vida útil elevada com aprimoramento ou sem fuga para fora.

[0016] De acordo com um aperfeiçoamento preferido da invenção,também o primeiro anel de vedação e o primeiro anel de tensão prévia da disposição de vedação do sistema de vedação são formados entre si em uma só peça. Através disso, o custo de produção do sistema de vedação pode ser reduzido ainda mais. A disposição de vedação pode consistir, nesse caso, sob o ponto de vista de contato, do mesmo modo, de poliuretano.

[0017] O segundo anel de tensão prévia do elemento de alívio depressão apresenta, de acordo com a invenção, preferencialmente, um braço formado em forma de lábios de vedação que repousa vedante na posição de pressão básica PZN > PH ou PZN > PZH com uma aresta de vedação na base da ranhura da segunda ranhura anular e sendo que o braço tipo lábios de vedação é móvel na posição de alívio de pressão - por seu desvio contrário ao anel de vedação - com sua aresta de vedação fora da instalação que veda na base da ranhura. Através disso, o segundo anel de tensão prévia libera um fluxo de fluido que serve à compensação de pressão pelo canal de conexão. O segundo anel de tensão prévia pode apresentar, nesse caso, particularmente, uma seção transversal angulada ou em formato em L com um primeiro e um segundo braço. O primeiro braço se estende, nesse caso, se afastando do segundo anel de vedação no sentido radial e o segundo braço formado de tipos de lábios de vedação se estende axialmente no sentido da área de pressão elevada do sistema de vedação.

[0018] De acordo com a invenção, pelo menos um dos canais deconexão pode compreender um orifício de passagem disposto no elemento de alívio de pressão e/ou seções de ranhura abertas para a segunda ranhura anular, que são formados no elemento de alívio de pressão e/ou no componente externo.

[0019] Contanto que os orifícios de passagem ou as seções deranhura sejam formadas no elemento de alívio de pressão, o sistema de vedação de acordo com a invenção pode ser simplificado e expandido em conjuntos compostos sem maiores custos.

[0020] As seções de ranhura podem ser dispostas, em particular,em um lado anterior do elemento de alívio de pressão do lado de baixa pressão, em um lado externo do segundo anel de tensão prévia que indica para a base da ranhura da segunda ranhura anular e/ou em um lado anterior do segundo anel de vedação do elemento de alívio de pressão que indica para o lado de alta pressão H. É essencial que o braço tipo lábios de vedação do elemento de tensão prévias possa ser impingido, pelas seções de ranhura ou os orifícios de passagem do canal de conexão, com a pressão que predomina no espaço intermediário de lado de baixa pressão atribuído, mesmo quando o elemento de alívio de pressão for pressionado contra os flancos de ranhura de lado de baixa pressão da segunda ranhura anular. Além disso, através do canal de conexão na posição de alívio de pressão, precisa ser assegurado um fluxo de fluido do respectivo meio de pressão direcionado para o lado de alta pressão mesmo se o elemento de alívio de pressão for comprimido na posição de alívio de pressão nos flancos de ranhura do lado da alta pressão da segunda ranhura anular.

[0021] Em uma outra modalidade preferida do sistema de vedaçãode acordo com a invenção, o componente externo é um compartimento, em particular, um cilindro e o componente interno, um eixo do pistão de um pistão conduzido no compartimento. Entende-se que as ranhuras anulares podem ser formadas, de forma alternativa, também no componente interno. Unidades de pistão-compartimento são frequentemente sistemas hidráulicos com pressões de operação elevada. Uma disposição e execução de elementos de alívio de pressão de acordo com a invenção se oferece para o alívio de uma vedação primária carregada sob pressão elevada de um tal sistema. A disposição de vedação pode ser completada por um anel raspador disposto em uma outra ranhura anular para a limpeza do eixo do pistão a ser conduzido.

[0022] A invenção compreende ainda o uso de um sistema devedação de acordo com a invenção para o ajuste de uma cascata de pressão de espaço intermediário, sendo que as pressões hidráulicas são ajustadas de tal modo nos espaços intermediários que a mesma diferença de pressão se encontra em cada segundo anel de vedação. A vantagem de um tal uso do sistema de vedação de acordo com a invenção se encontra no fato de que todos os elementos de alívio de pressão contribuem, na mesma medida, para o alívio de pressão da vedação primária carregada sob pressão elevada. Os componentes individuais de uma tal cascata de pressão de espaço intermediário de mesmo nível são exigidos simultaneamente, pelo que a vida útil de todo o sistema de vedação é elevada. O elemento de alívio de pressão pode ser disposto na segunda ranhura anular de tal modo que o anel de vedação e o anel de tensão prévia são deslocados em uma posição de pressão invertida PZN > PZH ou PZN > PH para o lado de alta pressão. Em um outro aumento da pressão, o anel de tensão prévia, pode ser deformado até, ao alcançar a posição de alívio de pressão PZN > PzH+Pkrit ou PZN > PH+Pkrit, o canal de conexão até agora ainda fechado, ser liberado, de modo que o meio de pressão possa fluir pelo canal de conexão do espaço intermediário do lado de baixa pressão no espaço intermediário do lado de alta pressão. A grandeza de crescimento de pressão Pkrit corresponde à força de deformação por superfície a ser dedicada para a liberação do canal de conexão. O meio de pressão existente no espaço intermediário do lado de baixa pressão flui para fora pelo canal de conexão no espaço intermediário do lado de alta pressão até que se ajuste uma posição de pressão PZN-PZH < Pkrit ou PZN- PH < Pkrit na qual a diferença de pressão PZN-PZH existente no elemento de alívio de pressão se encontrar abaixo da grandeza de crescimento de pressão Pkrit e o canal de conexão for novamente fechado por uma expansão, moldagem e/ou deslocamento correspondente do anel de tensão prévia e/ou do anel de vedação. Após o alívio de pressão há, no espaço intermediário do lado de baixa pressão, uma pressão PZN ~ (PZH+Pkrit) - ou PZN (PH+Pkrit) -, que se encontra abaixo da pressão do lado de alta pressão mais a grandeza de crescimento de pressão.

[0023] Outras vantagens da invenção são obtidas a partir dorelatório descritivo e das figuras dos desenhos. A seguir a invenção é esclarecida em mais detalhes com base em um exemplo de modalidade reproduzido no desenho.

[0024] Nos desenhos, mostra-se:

[0025] Figura 1 um sistema de vedação de acordo com a invençãoem uma posição de pressão básica, em uma vista em corte em seções;

[0026] Figura 2 o sistema de vedação de acordo com a Figura 1 emuma posição de alívio de pressão, em uma vista em corte em seções.

[0027] Figura 1 mostra um sistema de vedação de acordo com ainvenção 10 entre dois componentes móveis um contra o outro para vedação de um lado de alta pressão H contra um lado de baixa pressão N.

[0028] Um componente interno 12 é disposto em um componenteexterno 14 de tal modo que o mesmo pode executar um movimento de translação axial ao longo de um eixo de movimento 16. O componente externo 14 pode ser formado, por exemplo, como um compartimento cilíndrico e o componente interno 12 como um eixo do pistão de um pistão conduzido no compartimento. Na Figura 1 é mostrada a metade superior do espaço do sistema de vedação 10 em uma vista longitudinal em seções. O componente externo 14 apresenta, ao todo, três ranhuras anulares abertas para o componente interno 12, uma primeira ranhura anular 18 voltada ao lado de baixa pressão N e duas segundas ranhuras anulares 20a e 20b dispostas no lado de alta pressão H. Uma disposição de vedação 22 é prevista na primeira ranhura anular 18. Entende-se que as ranhuras anulares também podem ser formadas pelo componente interno.

[0029] A disposição de vedação 22 compreende um primeiro anelde vedação 24 de um material elástico moldável disposto no componente interno 12 e um primeiro anel de tensão prévia 26 de um material elástico moldável que veda o primeiro anel de vedação 24 em tensão radial, contra a primeira ranhura anular 18. O primeiro anel de tensão prévia 26 pode ser executado, por exemplo, como anel de vedação. A disposição de vedação 22 serve como vedação primária, pelo que uma aresta de vedação 28 do primeiro anel de vedação 24 apresenta um gradiente de compressão agudo. O gradiente de compressão agudo e a baixa taxa de fuga que acompanha isso depende de um ângulo de superfície de contato do lado de alta pressão a e um ângulo de superfície de contato do lado de baixa pressão β entre o primeiro anel de vedação 24 e o componente interno 12, sendo que o ângulo de superfície de contato do lado de alta pressão a supera o ângulo de superfície de contato do lado de baixa pressão β.

[0030] Um primeiro elemento de alívio de pressão 30a é dispostona segunda ranhura anular 20a, um outro elemento de alívio de pressão 30b é disposto na outra segunda ranhura anular 20b. Os elementos de alívio de pressão 30a e 30b compreendem, respectivamente, um segundo anel de vedação 32a, 32b e um segundo anel de tensão prévia 34a, 34b. Os segundos anéis de vedação 32a, 32b são estendidos pelos segundos anéis de tensão prévia 34a, 34b em sentido radial contra o componente interno 12.

[0031] O segundo anel de vedação 32a, 32b e o segundo anel detensão prévia 34a, 34b de ambos os elementos de alívio de pressão 30a, 30b são formados respectivamente em uma só peça um com o outro e consistem em poliuretano elástico moldável.

[0032] Os segundos anéis de vedação 32a, 32b se encontramrespectivamente vedados com suas arestas de vedação 36 no componente interno 12, sendo que ângulos de superfície de contato do lado de alta pressão correspondentes αa e αb são respectivamente menores que um ângulo de superfície de contato βa ou βb do lado de baixa pressão. O baixo gradiente de compressão resultante também pode ser obtido por ângulos de superfície de contato simétricos, ou seja, iguais, em uma aresta de vedação 36. Adicionalmente, o comportamento de arrasto pode ser influenciado por um arredondamento da respectiva aresta de vedação 36.

[0033] Pela disposição em acoplamento em série da disposição devedação 22, do primeiro elemento de alívio de pressão 30a e do outro elemento de alívio de pressão 30b são fixados um primeiro espaço intermediário Za entre a disposição de vedação 22 e o primeiro elemento de alívio de pressão 30a e um outro espaço intermediário Zb entre o primeiro elemento de alívio de pressão 30a e o outro elemento de alívio de pressão 30b.

[0034] Os elementos de alívio de pressão 30a, 30b são previstosrespectivamente com um anel de apoio 38. Os anéis de apoio 38 engatam em um recesso não referenciado a seguir dos segundos anéis de vedação 32a, 32b e podem consistir, por exemplo, em metal ou um material sintético visco elástico adequado. Os anéis de apoio 38 servem, por um lado, para um suporte dos segundos anéis de vedação 32a, 32b no sentido radial. Por outro lado, pelos anéis de apoio 38, em uma pressurização do lado de alta pressão dos elementos de alívio de pressão 30a, 30b pode ser inibida ou neutralizada na mesma, uma extrusão indesejada dos segundos anéis de vedação 32a, 32b nos espaços intermediários Za ou Zb. Visando um movimento relativo o mais pobre possível em atrito do componente interno e externo 12, 14, ambos os anéis de apoio 38 podem ser dispostos respectivamente livres de contato ao componente interno 12. Um ou mais dos segundos anéis de apoio 38 podem apresentar um lado interno 39 que indica para o componente interno 12 com ângulos cônicos obtusos ou com um raio, como o mesmo é representado de forma exemplificativa na Figura 1 no segundo anel de apoio 38 do primeiro elemento de alívio de pressão 30a. Uma tal modalidade do lado interno 39 do anel de apoio 38 é vantajosa particularmente no caso de uma instalação do anel de apoio 38 no componente interno em relação a um atrito reduzido de uma passagem para fluido eventualmente necessária para a compensação de pressão, assim como, uma vida útil elevada. Ademais, o anel de apoio 38 também pode ser previsto com um orifício de passagem axial (ou ranhura axial), não ilustrado a seguir no desenho, para o fluido que permanece sob pressão, a fim de permitir uma passagem (axial) completamente desimpedida do fluido no canal de conexão.

[0035] Os baixos gradientes de compressão nas arestas devedação 36, nos elementos de alívio de pressão 30a, 30b, permitem respectivamente uma (pré-) determinada fuga no estado pressurizado e em um movimento translacional do componente interno 12 no componente externo 14. A respectiva taxa de fuga determina a pressão hidráulica no espaço intermediário que limita, do lado de baixa pressão, no respectivo elemento de alívio de pressão 30a, 30b, no primeiro elemento de alívio de pressão 30a, a pressão Pza no primeiro espaço intermediário Za, no outro elemento de alívio de pressão 30b, a pressão Pzb no outro espaço intermediário Zb, As pressões de espaço intermediário PZa e Pzb são ajustadas de tal modo que haja um aumento escalonado da pressão PN no lado de baixa pressão até a pressão PH no lado de alta pressão no sistema de vedação 10, PN < Pza < Pzb < PH.

[0036] A seleção de determinadas pressões de espaçointermediário Pza e Pzb permite o ajuste de uma cascata de pressão de mesmo nível, na qual a disposição de vedação 22 assim como ambos os elementos de alívio de pressão 30a, 30b, particularmente, o primeiro anel de vedação 24 e ambos os segundos anéis de vedação 32a, 32b, são carregados com a mesma diferença de pressão PZa - PN = Pzb - Pza = PH - Pzb.

[0037] Na Figura 1 é mostrada a posição de pressão básica PN <Pza < Pzb < PH de uma cascata de pressão de espaço intermediário. A disposição de vedação 22 se encontra no lado de baixa pressão na primeira ranhura anular 18 e veda, desse modo, o primeiro espaço intermediário Za contra o lado de baixa pressão N.

[0038] Os segundos anéis de tensão prévia 34a, 34b do primeiro esegundo elemento de alívio de pressão 30a, 30b apresenta respectivamente uma seção transversal em formato em L com um primeiro braço 40a , 40b e um segundo braço formado como lábio de vedação 42a, 42b. O primeiro braço 40a, 40b é formado no respectivo segundo anel de vedação 32a, 32b se estende do segundo anel de vedação 32a, 32b radialmente no sentido na base da ranhura 44 da respectiva segunda ranhura anular 20a, 20b. Os segundos braços 42a, 42b se estendem respectivamente axialmente no sentido do lado de alta pressão H do sistema de vedação 10. Os segundos braços 42a, 42b dos segundos anéis de tensão prévia 34a, 34b se encontram vedadas elasticamente em tensão prévia na posição de pressão básica com sua aresta de vedação 46 respectivamente na base da ranhura 44 da segunda ranhura anular 20a, 20b. Deve ser observado que os segundos anéis de vedação 32a, 32b, com seu lado anterior 48 voltado ao lado de alta pressão H, se projetam respectivamente por uma extremidade livre 50 do segundo braço 42a, 42b do respectivo segundo anel de tensão prévias 34a, 34b, em sentido axial, no lado de alta pressão H. Os elementos de alívio de pressão 30a, 30b são dispostos com uma folga axial existente nas segundas ranhuras anulares 20a, 20b, contudo, também podem ser dispostos sem uma tal folga axial nas segundas ranhuras anulares 20a, 20b.

[0039] Canais de conexão 52 servem para uma compensação depressão entre o primeiro espaço intermediário Za e o outro espaço intermediário Zb ou entre o segundo espaço intermediário Zb e o lado de alta pressão H. Os canais de conexão compreendem seções de ranhura 52a, 52b, 52c respectivamente existentes nos segundos anéis devedação 32a, 32b ou nos segundos anéis de tensão prévia 34a, 34b dos elementos de alívio de pressão 30a, 30b.

[0040] As seções de ranhura 52a são dispostas em um lado anterior54 (executado escalonado) do lado de baixa pressão dos elementos de alívio de pressão 30a, 30b. As seções de ranhura 52a também podem ser formadas parcialmente nos respectivos anéis de apoio 38.

[0041] As seções de ranhura 52b são dispostas em um lado externo56 que indica para a base da ranhura 44 dos segundos anéis de tensão prévia 34a, 34b dos elementos de alívio de pressão 30a, 30b e correm axialmente no sentido da aresta de vedação 46 atribuída à base da ranhura 44. As seções de ranhura 52c são dispostas respectivamente no lado anterior 48 do lado de alta pressão dos segundos anéis de vedação 32a, 32b dos elementos de alívio de pressão 30a, 30b.

[0042] As seções de ranhura 52c são dispostas no lado de baixapressão da aresta de vedação 46 do respectivo segundo anel de tensão prévia 34a, 34b. Na posição de pressão básica Pza < Pzb mostrada, o elemento de alívio de pressão 30a, 30b se encontra no lado de baixa pressão da segunda ranhura anular 20a, 20b. As seções de ranhura 52a; 52b são vedadas pelas arestas de vedação 46 dos segundos anéis de tensão prévia 34a, 34b que se encontram na base da ranhura 44 contra a seção de ranhura 52c, ou seja, os canais de conexão 52 atribuídos a ambos os elementos de alívio de pressão 30a, 30b são fechados em vedação de fluidos, respectivamente de forma funcional.

[0043] Na Figura 2 é representado como a posição dos elementosindividuais do sistema de vedação de acordo com a invenção 10 mostrado na Figura 1 se modifica na inserção de uma posição de alívio de pressão Pzb > PH+Pkrit.

[0044] Nessa posição de alívio de pressão, a pressão Pzb é elevadano espaço intermediário Zb pela pressão PH no lado de alta pressão H, ao que o outro elemento de alívio de pressão 30b foi deslocado para o lado de alta pressão H e, por conseguinte, se encontra com seu lado anterior 48 do lado de alta pressão em um flanco 58 do lado de alta pressão da segunda ranhura anular 20b.

[0045] Por um outro aumento da pressão do espaço intermediárioPzb o segundo anel de tensão prévia 34b é ativado e sofre uma moldagem (em seções), radialmente, no sentido do componente interno 12, como esse é ilustrado com a seta 60. Nessa moldagem do segundo anel de tensão prévia 34b, a aresta de vedação 46 na posição de alívio de pressão Pzb > PH+Pkrit é elevada de sua instalação vedante na base da ranhura 44 e, então, é liberada uma conexão fluídica do espaço intermediário Zb pelas seções de ranhura 51a e 52b com a seção de ranhura 52c e, consequentemente, com a do lado de alta pressão H. O meio de pressão presente no espaço intermediário Zb flui ao longo do sentido de fluxo 62, novamente tracejado, pelo canal de conexão 52 e chega, através disso, no lado de alta pressão H. Esse alívio de pressão do outro espaço intermediário Zb ocorre até o ponto no qual o lado de baixa pressão não mais excede a grandeza de crescimento de pressão Pkrit, Pzb - PH < Pkrit, e o segundo anel de tensão prévia 34b se coloca novamente vedante na base da ranhura 44 devido à elasticidade inerente ao mesmo e, assim, fecha o canal de conexão 52 de forma a vedar o fluido.

[0046] Tanto a posição da disposição de vedação 22 quanto àposição do primeiro elemento de alívio de pressão 30a permanecem inalteradas tanto na posição de pressão Pzb > PH quanto na posição de alívio de pressão Pzb > PH+Pkrit, visto que, além disso vale PN < Pza < Pzb. O alívio de pressão do outro espaço intermediário Zb não tem, com isso, qualquer atuação sobre a disposição de vedação 22, o que ilustra a eficiência e capacidade de vantagem de uma cascata de pressão de vários níveis para o alívio de pressão de uma vedação primária.

[0047] Deve ser observado que o primeiro anel de vedação e oprimeiro anel de tensão prévia da disposição de vedação 22 disposta na primeira ranhura anular 18 é formado em uma só peça um com o outro correspondente aos elementos de alívio de pressão e pode consistir em poliuretano.

[0048] Entende-se que as seções de ranhura 52a, 52b e/ou 52cpodem ser formadas pelo menos parcialmente nos respectivos componentes 12, 14 que formam as segundas ranhuras anulares 20a, 20b. Além disso, o canal de conexão 52 pode compreender, ao invés de uma ou várias seções de ranhura 52a, 52b, 52c esclarecidasanteriormente, também um ou vários orifícios de passagem que engatam no elemento de alívio de pressão 30a, 30b.

Claims (8)

1. Sistema de vedação (10) entre dois componentes móveis (12, 14) transacionais um contra o outro ao longo de um eixo demovimento (16) para a vedação de um lado de alta pressão (H) contra um lado de baixa pressão (N), sendo que um componente externo (14) apresenta uma primeira ranhura anular (18) aberta para um componente interno (12), voltada ao lado de baixa pressão (N) e uma segunda ranhura anular (20a, 20b) aberta para um componente interno (12), voltada ao lado de alta pressão (H), sendo que na primeira ranhura anular (18) é prevista uma disposição de vedação (22), que apresenta um primeiro anel de vedação (24) de um material elástico moldável que se encontra no componente interno (12) e um primeiro anel de tensão prévia (26) de um material elástico moldável que veda o primeiro anel de vedação (24) em tensão radial, contrário à primeira ranhura anular (18), sendo que em respectivamente cada ranhura anular (20a, 20b) é previsto um elemento de alívio de pressão (30a, 30b) que apresenta um segundo anel de vedação (32a, 32b) de um material elástico moldável que se encontra no componente interno (12) e um segundo anel de tensão prévia (34a, 34b) de um material elástico moldável que veda o segundo anel de vedação (32a, 32b) em tensão radial, contrário à segunda ranhura anular (20a, 20b), sendo que o segundo anel de vedação (32a, 32b) apresenta uma aresta de vedação (36) com um ângulo de superfície de contato do lado de alta pressão (αa , αb) e um ângulo de superfície de contato do lado de baixa pressão (βa, βb) , sendo que para cada elemento de alívio de pressão (30a, 30b) é atribuído pelo menos um canal de conexão (52) pelo qualum espaço intermediário (Za) entre a disposição de vedação (22) e o primeiro elemento de alívio de pressão (30a) pode ser unido ao lado de alta pressão (H)ou um espaço intermediário (Zb) entre dois elementos de alívio de pressão (30a, 30b) adjacentes pode ser unido ao lado de alta pressão (H)ou dois espaços intermediários adjacentes (Za, Zb) podem ser unidos entre si pelo canal de conexão entre dois elementos de alívio de pressão adjacentes (52)sendo que cada canal de conexão (52) é fechado em uma posição de pressão PZN > PH ou PZN > PzH e é aberto em uma posição de alívio de pressão PZN > PH+Pkrit ou PZN > PzH+Pkrit,sendo que PH é a pressão hidráulica no lado de alta pressão (H), PZN é a pressão hidráulica no espaço intermediário do lado de baixa pressão, PzH é a pressão hidráulica no espaço intermediário do lado de alta pressão e Pkrit é uma grandeza de crescimento de pressão em cujo ou cujos excedentes o canal de conexão (52) é aberto, sendo que PKrit é definido por uma moldagem do segundo anel de tensão prévia (34a, 34b), sendo que o canal de conexão (52), na posição de pressão PZN > PH ou PZN > PzH é fechado pelo segundo anel de tensão prévia (34a, 34b) e sendo que o ângulo de superfície de contato do lado de alta pressão (αa, αb) da aresta de vedação (36) do segundo anel de vedação (32a, 32b) é menor ou igual ao ângulo de superfície de contato do lado de baixa pressão ( βa, βb) da aresta de vedação (36), de modo que, no estado pressurizado e em um movimento para frente e para trás do componente interno (12) no componente externo (14) para o segundo anel de vedação (32a, 32b) é ajustada uma determinada taxa de fuga, pela qual a pressão hidráulica é ajustada no espaço intermediário do lado de baixa pressão (Za, Zb) ,caracterizado pelo fato de queo segundo anel de vedação (32a, 32b) e o segundo anel de tensão prévia (34a, 34b) de ambos os elementos de alívio de pressão (30a, 30b) são formados respectivamente em uma só peça um com o outro e consistem em poliuretano, sendo que PKrit é definido por uma moldagem pelo menos em seções do segundo anel de tensão prévia (34a, 34b) em um sentido radial ao eixo de movimento e sendo que a aresta de vedação (36) do anel de vedação (32a, 32b) de cada um dos elementos de alívio de pressão (30a, 30b) é arredondada e sendo que o segundo anel de vedação (32a, 32b) de ambos os elementos de alívio de pressão (30a, 30b) é prevista respectivamente com um anel de apoio (38), e sendo que o anel de apoio (38) de pelo menos um elemento de alívio de pressão (30a, 30b) apresenta somente um raio em seu lado interno (39) que indica para o componente interno (12).

2. Sistema de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro anel de vedação (24) e o primeiro anel de tensão prévia (26) da disposição de vedação (22) são formados em uma só peça um com o outro e consistem em poliuretano.

3. Sistema de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo anel de tensão prévia (34a, 34b) do elemento de alívio de pressão (30a, 30b) apresenta um braço formado de tipo lábio vedante (40, 42) que se encontra vedado na posição de pressão PZN > PH ou PZN > PzH com uma aresta de vedação 46 na base da ranhura da segunda ranhura anular (20a, 20b) e sendo que o braço formado em tipo de lábio vedante (40, 42) é movido para a posição de alívio de pressão a partir de sua instalação vedante na base da ranhura (44).

4. Sistema de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos canais de conexão (52) compreende um orifício de passagem e/ou seções de ranhura (52a, 52b, 52c) disposto no elemento de alívio de pressão, que são formados no elemento de alívio de pressão e/ou no componente externo (14) e são abertos para a segunda ranhura anular (20a, 20b).

5. Sistema de vedação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma das seções de ranhura (52a, 52b, 52c) é disposta em um lado anterior de lado de baixa pressão do elemento de alívio de pressão (30a, 30b) ou em um lado externo (56) do segundo anel de tensão prévia (34a, 34b) que indica para a base da ranhura (44) da segunda ranhura anular ( 20a, 20b) ou em um lado anterior (48) do segundo anel de vedação (32a, 32b) que indica para o lado de alta pressão (H) do elemento de alívio de pressão ( 30a, 30b).

6. Sistema de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o componente externo (14) é um compartimento, em particular, um cilindro e o componente interno (12), um eixo do pistão de um pistão conduzido no compartimento.

7. Sistema de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo anel de vedação (32a, 32b) de pelo menos um elemento de alívio de pressão (30a, 30b) é previsto com um anel de apoio (38) que apresenta, de forma preferida, um lado interno (39) que indica para o componente interno (12) com um ângulo cônico obtuso ou um raio.

8. Uso de um sistema de vedação (10), como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, para o ajuste de uma cascata de pressão de espaço intermediário, caracterizado pelo fato de que as pressões hidráulicas nos espaços intermediários (Za, Zb) são ajustadas de tal modo que a mesma diferença de pressão se encontra em cada segundo anel de vedação (32a, 32b).

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