BRPI0708642A2

BRPI0708642A2 - vedação de eixo radial

Info

Publication number: BRPI0708642A2
Application number: BRPI0708642-3A
Authority: BR
Inventors: Siegmar Kreutzer; Franz Pawellek
Original assignee: Vr Dichtungen Gmbh
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2007-03-03
Publication date: 2011-06-07
Also published as: EP1994315B1; DE112007001181A5; DE202006003897U1; US20070210529A1; EP1994315A1; WO2007101429A1

Abstract

VEDAçãO DE EIXO RADIAL. A presente invenção refere-se a uma vedação de eixo radial para a vedação de um espaço interno (20) fechado, preenchido com um meio fluido em um eixo (12) em rotação contra a atmosfera (30) externa, com pelo menos um corpo de membrana (4) que possui uma membrana de vedação (8) com um lábio de vedação (9) em contato vedante com o eixo (12) e em posição inclinada contra o espaço interno (20), sendo que a membrana de vedação, no lado afastado do espaço interno (20), é apoiado por um elemento de suporte (3), que com sua borda (3r) voltada para o eixo forma com esta uma fenda anelar, é previsto que o elemento de suporte (3), pelo menos na área de borda (3r) vizinha ao eixo (12), consiste em um material sintético não elástico e que a largura d da fenda anelar (14) entre a borda (3r) do elemento de suporte (3) e o eixo (12) é dimensionado de tal modo que ao aspirar o ar do espaço interno (20) contra o ar que entra através da fenda anelar (14) pode ser alcançada uma pressão de no máximo 20 hPa no espaço interno (20).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "VEDAÇÃODE EIXO RADIAL".

A presente invenção refere-se a uma vedação de eixo radial pa-ra a vedação de um espaço interno fechado, preenchido com um meio fluido,em um eixo em rotação contra a atmosfera externa, com pelo menos umcorpo de membrana que possui uma membrana de vedação com um lábiode vedação em contato vedante em um eixo a ser vedado, especialmentepara ser usada em sistemas^le refrigeração para motores de automóveis.

Uma vedação de eixo radial do gênero é conhecida da Patente EP-A 706 001. No cáso, a membrana de vedação é apoiada contra a pres-são do meio fluido no espaço interno por um elemento de apoio que podeser, por exemplo, um disco axialmente fixado com uma abertura central atra-vés da qual o eixo passa, com a distância necessária da borda da abertura.O elemento de apoio encontra-se no lado da membrana de vedação afasta-do do espaço interno. A borda que está em contato com o eixo é executadacomo lábio de vedação inclinado em direção ao espaço interno, fazendo comque o efeito de vedação aumente automaticamente em virtude da pressãointerna.

Uma outra vedação de eixo radial desse gênero é conhecida daPatente WO-A 02/052180. Ela compreende um primeiro corpo de membranacom uma membrana de vedação, que está em contato com o eixo atravésde um lábio de vedação colocado diagonalmente contra o espaço interno eque é apoiado por um elemento de apoio no lado externo. Um segundo cor-po de membrana apresenta uma segunda membrana de vedação que se encontra a uma distância em direção ao espaço interno e também é apoiadopor um elemento de apoio e que está em contato com o eixo por meio de umlábio de vedação disposto diagonalmente para dentro. Os elementos de a-poio usualmente são feitos de metal como aço ou aço nobre. Esta vedaçãoconsagrou-se durante a operação de bombas em sistemas de refrigeraçãoonde o agente de refrigeração está sob um excesso de pressão, uma vezque em caso de permeabilidade de uma membrana de vedação, a segundaainda veda suficientemente.Porém, tornou-se usual agora, antes do primeiro preenchimentodo sistema de refrigeração, evacuar o espaço interno com uma bomba desucção até uma pressão inferior a 50 hPa, a fim de testar todo o sistemaquanto à estanqueidade. No mesmo passo de trabalho, depois de alcançaruma pressão interna de, por exemplo, 20 a 50 hPa, pode ser iniciado auto-maticamente o enchimento do sistema com o agente de refrigeração. Oslábios de vedação das vedações conhecidas, na verdade, encostam-se aoeixo com uma certa tensão prévia e, portanto, podem também resistir, atécerto grau, a uma baixa pressão no espaço interno. Em virtude da sua posi-ção inclinada para dentro, porém, nenhum efeito de intensificação aparece, ecom uma pressão interna de mais ou menos 50 hPa ou menos, eles podemlevantar-se do eixo e permitir a entrada de ar externo, de modo que o siste-ma não pode ser evacuado suficientemente.

A fim de combater este problema, a Patente W0-A-02 052 180sugere o uso de uma terceira membrana de vedação com um lábio de veda-ção disposto de modo inclinado para fora. Devido a isso, porém, a constru-ção da vedação se torna complicada e durante a operação ocorrem perdasde energia e um aquecimento adicional.

A presente invenção tem a tarefa de fornecer uma vedação deeixo radial de construção simples do tipo indicado que permite evacuar osistema vedado sem a ajuda de um componente adicional, como por exem-plo, uma terceira membrana de vedação, até uma pressão interna abaixo de20 hPa.

Esta tarefa é solucionada com a ajuda de uma vedação de eixoradial de acordo com a reivindicação principal.

Foi constatado que através de uma restrição da largura da fendaanelar entre a área de borda radialmente interna do elemento de apoio que évizinho ao eixo e o próprio eixo, que depois de os lábios de vedação se le-vantarem, a quantidade de ar que passa pela fenda pode ser mantida tãobaixa que é muito menos do que a quantidade de ar aspirada pela bomba desucção, de modo que pode ser alcançado um vácuo inferior a 20 hPa. A lar-gura da fenda, no caso, depende da capacidade de bombeamento da bombade sucção e o vácuo final almejado. De preferência, a fenda tem uma largurade 0,05 mm ou menos, especialmente preferido é 0,02 mm ou menos.

Uma largura de fenda tão estreita exige uma tolerância de pro-dução estreita para o eixo e o elemento de apoio, a fim de evitar um contatode ambos e possivelmente uma danificação de um ou outro componente.

Portanto, de acordo com a presente invenção, o elemento de apoio, pelomenos na sua área de borda, vizinha ao eixo, consiste em um material sinté-tico não elástico. Dessa forma, o efeito de apoio para a segunda membranade vedação fica mantido, mas uma danificação do eixo é evitada e uma pro-dução com precisão mais simples torna-se possível.

Preferencialmente, todo o elemento de apoio é feito de materialsintético não elástico.

O material sintético preferencialmente é um material sintéticotermoplástico. Um ponto de fusão alto do material sintético é vantajoso. Opolifenilsulfeto (PPS) é especialmente bem apropriado.

Com vantagem, a borda que delimita a fenda anelar entre o ele-mento de apoio e o eixo e que é oposta ao eixo possui uma chanfradura, porexemplo, no lado afastado da membrana de vedação, com um ângulo decerca de 45°.

Em uma forma de execução preferida, a vedação de eixo radialde acordo com a presente invenção abrange, além do pelo menos um corpode membrana, ainda um segundo corpo de membrana que possui umamembrana de vedação apoiada por um segundo elemento de apoio com umlábio de vedação alinhado diagonalmente contra o espaço interno que estáem contato com o eixo, sendo que a segunda membrana de vedação estádistanciada da primeira em direção ao espaço interno ou à atmosfera externa.

Com vantagem, pelo menos um dos elementos de apoio é exe-cutado como anel de encosto separado cuja perna radial apóia a membranade vedação 8 vizinha ao elemento de apoio. A perna axial desse elementode apoio pode então apoiar o segmento axial do corpo de membrana.

As membranas de vedação da vedação de eixo radial de acordocom a presente invenção consistem preferencialmente em um material elas-tômero que contém partículas de um material sólido lubrificante que, de pre-ferência, é grafita ou politetrafluoretileno (PTFE).

Na forma de execução com duas membranas de vedação, o es-paço entre as duas membranas de vedação é preenchido com um lubrifican-te.

A presente invenção será explicada a seguir detalhadamentecom a ajuda de exemplos de execução e desenhos anexados. Eles mos-tram:

A figura 1 mostra uma seção transversal de uma forma de exe-cução exemplar da vedação de eixo radial de acordo com a presente inven-ção com o eixo a ser vedado e duas membranas de vedação.

A figura 2 mostra em seção transversal uma vedação similar on-de a borda interna do elemento de apoio tem uma chanfradura.

A figura 3 mostra o detalhe da chanfradura.

A figura 4 é uma seção transversal parcial de uma vedação deeixo radial de acordo com a presente invenção com somente um corpo demembrana.

A vedação de eixo radial está inserida no assento de mancai 1de uma bomba de líquido de refrigeração que constitui uma parte da parededo espaço interno 20 fechado. O lado oposto ao espaço interno 20 da veda-ção comunica com a atmosfera externa 30.

Na figura 1 é colocado um segundo corpo de membrana 2 de ummaterial elastômero na perna axial de um segundo elemento de apoio 3 naforma de um anel de encosto separado. O elemento de apoio 3 consiste empolifenilsulfeto (PPS). No segundo corpo de membrana 2 é formada inteiri-çamente uma segunda membrana de vedação 6 com um segundo lábio devedação 7 que se encosta de modo vedante ao eixo 12 e é disposto de mo-do inclinado contra o espaço interno. Um primeiro corpo de membrana 4 dematerial elastômero, onde é formada inteiriçamente no lado de pressão umaprimeira membrana de vedação 8 com um lábio de vedação 9, também colo-cado de modo inclinado contra o espaço interno-e encostando-se ao eixo,compreende radialmente externo o segundo corpo de membrana 2 embutidonele com o segundo elemento de apoio 3. No lado voltado para a atmosferaexterna 30, um primeiro elemento de apoio 5 na forma de um disco perfura-do é colocado sobre o primeiro corpo de membrana 3. Este é fixado axial-mente no lado externo pela borda 10 que o cerca radialmente para dentro doprimeiro corpo de membrana 4. O segundo elemento de apoio 3 apóia a pri-meira membrana de vedação 8 contra a pressão oriunda do espaço interno20. Sua borda radialmente interna 3r e o eixo 12 formam uma fenda 14 comuma largura d de, por exemplo, 0,02 mm. De acordo com isso, o primeiroelemento de apoio 5 apóia a primeira membrana de vedação 6. Em formasde execução alternativas, também o primeiro elemento de apoio 5 pode serformado de PPS e formar com o eixo uma fenda anelar de, por exemplo,0,02 mm, ou ambos os elementos de apoio 3, 5 podem ser feitos de PPS eformar uma fenda anelar de cerca de 0,02 mm com o eixo.

A figura 2 mostra uma forma de execução preferida de acordocom a presente invenção, onde a borda interna 3r do segundo elemento deapoio no lado afastado da primeira membrana de vedação 8 possui umachanfradura de mais ou menos 45°. Esta forma de execução tem a vanta-gem de que um eventual contato entre o eixo e a borda interna 3r do segun-do elemento de apoio 3 não causa praticamente nenhum dano, mais o efeitoda limitação da corrente de ar através da fenda anelar fica plenamente man-tido. Nesta forma de execução, a fenda 13 entre o eixo e o primeiro elemen-to de apoio 5 é maior do que a fenda 14 (figura 1). Como já foi mencionado,também a fenda 13 pode ser formada adicionalmente à ou no lugar da fenda14 ou com uma largura de 0,05 mm ou menos, quando o primeiro elementode apoio pelo menos na área de borda interna consiste em um material sin-tético não elástico, por exemplo, de PPS.

A figura 3 mostra detalhadamente a chanfradura da borda inter-na 3r do elemento de apoio 3.

A figura 4 mostra meia seção transversal de uma outra forma deexecução da vedação de eixo radial de acordo com a presente invenção,com apenas um-corpo de membrana 22 de um material elastômero. Estepossui a membrana de vedação 23 que se encosta de modo vedante ao lá-bio de vedação 25 no eixo 12. O elemento de vedação 24 é executado comodisco escalonado com abertura central, é fixado axialmente pelo corpo demembrana 22 e apóia a membrana de vedação 23 contra a pressão no es-paço interno 20. A borda interna 24r do elemento de vedação 24 tem umachanfradura de cerca de 45° no lado afastado da membrana de vedação 23,e junto com o eixo 12 forma uma fenda anelar com uma largura d de mais oumenos 0,02 mm.

Com a vedação de eixo radial de acordo com a presente inven-ção, o teste de estanqueidade e de enchimento de um espaço interno 20fechado, a ser preenchido com um meio fluido de, por exemplo, um sistemade refrigeração para motores de automóveis, pode ser executado como se-gue, de modo amplamente automático. Depois da montagem do espaço in-terno 20 fechado, este é conectado a um grupo de sucção com um fluxo debombas de sucção anteriormente regulado. Nisso, o fluxo de bomba deveser regulado de tal modo que é maior do que o fluxo de ar (fluxo de fenda)que devido a diferença de pressão entre a pressão atmosférica externa e amenor pressão interna a ser alcançada passa através da fenda 14 entre oelemento de apoio 3 e o eixo. No início do processo de bombeamento, a di-ferença de pressão entre o espaço interno 20 e a atmosfera externa 30 au-menta pouco a pouco. Nisso, pelo menos os lábios de vedação 7, 9 dasmembranas de vedação 6, 8 ainda encostam-se estreitamente ao eixo 12devido à sua tensão prévia. Nesse estágio, uma divergência do decurso dapressão interna de um padrão indica uma permeabilidade do sistema. Se apressão interna se aproximar a um valor que depende da tensão prévia doslábios de vedação 7, 9, por exemplo, cerca de 50 hPa, os lábios de vedaçãose levantam do eixo em virtude da pressão atmosférica, e o ar flui através dafenda 14 entre o eixo 12 e o elemento de apoio 3 para dentro do espaço in-terno. Mas, uma vez que este fluxo de fenda é menor do que o fluxo debomba, a pressão interna pode diminuir mais, até que alcança um valor,mais ou menos 20 a 50 hPa, onde por meio de uma disposição apropriadade-sensor de controle, seja aberta-uma válvula para o enchimento automáti-co com o meio fluido, por exemplo, líquido de refrigeração. Do mesmo modo,o processo pode ser executado com uma vedação de eixo radial com so-mente um corpo de membrana.

LISTA DE REFERÊNCIAS

1 Assento de mancai

2 Segundo corpo de membrana

3 Segundo elemento de apoio

3r Área de borda do elemento de apoio

4 Primeiro corpo de membrana

5 Primeiroelementodeapoio

6 Segunda membrana de vedação

7 Segundo lábio de vedação

8 Primeira membrana de vedação

9 Primeiro lábio de vedação

10 Borda

12 Eixo

13 Fenda anelar entre o elemento de apoio e o eixo

14 Fenda anelar entre o elemento de apoio e o eixo

20 Espaço interno

22 Corpo de membrana

23 Membrana de vedação

24 Elemento de apoio

24r Borda interna do elemento de apoio

30 Atmosfera externa

d Largura da fenda 14.

Claims

1. Vedação de eixo radial para a vedação de um espaço interno(20) fechado, preenchido com um meio fluido em um eixo (12) em rotaçãocontra a atmosfera (30) externa, com pelo menos um corpo de membrana (4,-22) que possui uma membrana de vedação (8, 23) com um lábio de vedação(9, 25) em contato vedante em um eixo (12) e em posição inclinada contra oespaço interno (20), sendo que a membrana de vedação no lado afastado doespaço interno (20) é apoiado por um elemento de suporte (3, 24), que comsua borda (3r, 24r) voltada para o eixo forma com esta uma fenda anelar,caracterizada pelo fato de que o elemento de suporte (3), pelo menos naárea de borda (3r) vizinha ao eixo (12), consiste em um material sintéticonão elástico, e que a largura d da fenda anelar (14) entre a borda (3r) do e-Lemento de suporte (3, 24) e o eixo (12) é dimensionada de tal modo que aoaspirar o ar do espaço interno (20) contra o ar que entra através da fenda anelar (14), pode ser alcançada uma pressão de no máximo 20 hPa no es-paço interno (20).

2. Vedação de eixo radial, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de que a fenda anelar (14) possui uma largura (d) de-0,05 mm ou menos.

3. Vedação de eixo radial, de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizada pelo fato de que a fenda (14) possui uma largura (d) de 0,02 mmou menos.

4. Vedação de eixo radial, de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o elemento de suporte (3, 24)consiste totalmente em um material não elástico.

5. Vedação de eixo radial, de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o material sintético do elementode suporte (3, 24) é um material sintético termoplástico.

6. Vedação de eixo radial, de acordo com a reivindicação 5, ca-racterizada pelo fato de que o material sintético termoplástico é polifenilsulfe-to (PPS).

7. Vedação de eixo radial, de acordo com uma-das reivindica-ções 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a borda do elemento de apoio (3,-24) que limita a fenda anelar e fica oposto ao eixo possui uma chanfradura.

8. Vedação de eixo radial, de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende, além do pelo menosum corpo de membrana, ainda um segundo corpo de membrana (2) quepossui uma membrana de vedação (6) apoiada por um segundo elemento desuporte (5) com um lábio de vedação (7) em posição diagonal contra o es-paço interno, e em contato com o eixo, sendo que a segunda membrana devedação é distanciada da primeira em direção ao espaço interno (20) ou daatmosfera (30) externa, e sendo que o primeiro (3) e/ou o segundo elementode suporte consistem em um material sintético não elástico e que a largura dda fenda anelar (14) entre a borda (3r) do elemento de suporte (3, 5) e o eixo(12) é dimensionada de tal modo que ao aspirar o ar do espaço interno (20)contra o ar que entra através da fenda anelar (13, 14) pode ser obtida umapressão de no máximo 20 hPa no espaço interno (20).

9. Vedação de eixo radial, de acordo com uma das reivindica-ções anteriores, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um elementode suporte (3, 5, 24) é executado como anel angular, cujo lado radial apóia amembrana de vedação (8, 6, 23) que é vizinha do elemento de suporte.

10. Vedação de eixo radial, de acordo com uma das reivindica-ções anteriores, caracterizada pelo fato de que as membranas de vedação(6, 8, 23) consistem em um material elastômero que contém partículas deum material sólido lubrificante.

11. Vedação de eixo radial, de acordo com a reivindicação 10,caracterizada pelo fato de que as partículas consistem em grafita ou PTFE.

12. Vedação de eixo radial, de acordo com a reivindicação 8,caracterizada pelo fato de que o espaço entre as duas membranas de veda-ção (6, 8) é preenchido por um lubrificante.