BRPI0800969B1 - Vedação bidirecional (20) para vedar contra um eixo - Google Patents

Abstract

padrão bidirecional para vedações dinâmicas. vedação dinâmica bidirecional que vantajosamente propicia o retorno de lubrificante capturado para o lado de lubrificante, não obstante a direção da relativa rotação entre a vedação e o eixo. a vedação utiliza um padrão de elementos de bombeamento simétricos para facilitar o bombeamento hidrodinâmico do lubrificante capturado em resposta à relativa rotação. os elementos de bombeamento simétricos apresentam pontos finais que param bem antes da borda de vedação da vedação. a vedação pode utilizar elementos de bombeamento secundários que se comunicam com elementos de bombeamento principais para capturar o lubrificante que não é capturado pelos elementos de bombeamento principais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para VEDAÇÃO BIDIRECIONAL (20) PARA VEDAR CONTRA UM EIXO”. REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [001] Este pedido é uma continuação parcial do Pedido de Patente norte-americano N^o 11/352627, depositado em 13 de fevereiro de 2006, a descrição do qual é aqui incorporada por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO [002] A presente invenção refere-se a vedações dinâmicas, e, mais particularmente, a padrões de bombeamento bidirecionais para vedações dinâmicas.

ANTECEDENTES E SUMÁRIO DA INVENÇÃO [003] Vedações de eixo rotativo têm sido usadas em máquinas, na indústria automotiva, bem como em outras indústrias. Por exemplo, tais aplicações podem incluir o uso em transmissões, pinhões, engrenagens, eixos, etc. que exigem uma vedação dinâmica de funcionamento simétrico (isto é, a vedação tem que funcionar efetivamente em ambas as direções da rotação do eixo). A vedação apresenta um lado de ar e um lado de lubrificante. A vedação ajuda a manter o lubrificante (por exemplo, óleo) no lado de lubrificante. O lubrificante pode, contudo, vazar de um lado lubrificado para o lado não-lubrificado (ar) através da interação da superfície ativa da vedação com o eixo. Ranhuras espirais ou nervuras formadas (adiante coletivamente denominadas de ranhuras) dispostas no lado ativo da vedação capturam o lubrificante vazado e hidrodinamicamente bombeiam o lubrificante de volta para o lado lubrificado devido à relativa rotação entre a vedação e o eixo em torno do qual a vedação é disposta.

[004] Tipicamente, as ranhuras são dispostas em uma configuração espiral ou helicoidal no lado da vedação em contato com o eixo. A fim de permitir o bombeamento hidrodinâmico do lubrificante capturado, as ranhuras são espiraladas ao longo da superfície ativa da veda

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2/28 ção em direções opostas para acomodar a relativa rotação entre o eixo e a vedação, não obstante a direção da relativa rotação. As ranhuras são abertas no lado de lubrificante da vedação e se comunicam com o lubrificante. O fato de as ranhuras serem abertas no lado de lubrificante da vedação cria problemas potenciais. Por exemplo, vazamentos de óleo estáticos podem se desenvolver. Adicionalmente, no final do estágio de montagem pode também ocorrer vazamento de ar durante os testes de pressurização da maquinaria na qual a vedação está sendo usada. Conseqüentemente, seria vantajoso prover uma vedação dinâmica apresentando um padrão bidirecional na mesma para capturar o lubrificante que vaza além da borda da vedação e retornar o mesmo para o lado de lubrificante da vedação. Além disso, seria vantajoso, se tal vedação dinâmica minimizasse e/ou impedisse as desvantagens mencionadas acima.

[005] Uma vedação dinâmica, de acordo com os princípios da presente invenção, vantajosamente proporciona o retorno do lubrificante capturado para o lado de lubrificante, não obstante a direção da relativa rotação entre a vedação e o eixo. A vedação usa elementos de bombeamento simétricos para facilitar o bombeamento hidrodinâmico do lubrificante capturado em resposta à relativa rotação. Os elementos de bombeamento simétricos apresentam pontos finais que param bem antes da borda de vedação da vedação. A vedação pode utilizar elementos de bombeamento secundários que se comunicam com os elementos de bombeamento principais para capturar o lubrificante que não é capturado pelos elementos de bombeamento principais. Os elementos de bombeamento de estágio secundário capturam o excesso de lubrificante e distribuem e transferem o lubrificante para os elementos de bombeamento de estágio principal para o subseqüente bombeamento hidrodinâmico de volta para o lado lubrificante da vedação.

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3/28 [006] Em um aspecto da presente invenção, uma vedação dinâmica bidirecional inclui um lado de lubrificante e um lado de nãolubrificante. É provida uma porção de vedação apresentando uma superfície ativa que se comunica com o lado de não-lubrificante e um bordo de vedação em uma extremidade da mesma. O bordo da vedação é virado para o lado de lubrificante. O bordo de vedação define uma abertura na qual pode ser disposto um eixo. A superfície ativa é operável para ser engatada com um eixo disposto na abertura e vedada contra o mesmo. Uma pluralidade de elementos de bombeamento se estende ao longo da superfície ativa. Os elementos de bombeamento param bem antes do bordo de vedação, sendo provida uma barreira estática entre os mesmos. Os elementos de bombeamento são operáveis para capturar o lubrificante que vaza além do bordo de vedação e bombear o lubrificante capturado para o bordo de vedação, além da barreira estática e de volta para o lado de lubrificante devido à relativa rotação entre a superfície ativa e o eixo disposto na abertura. O bombeamento ocorre, não obstante a direção da relativa rotação.

[007] Em outro aspecto da presente invenção, uma vedação bidirecional dinâmica inclui uma superfície ativa operável para ser engatada com uma vedação contra um eixo e para formar uma vedação contra um eixo. É provido um bordo de vedação que define uma abertura que é operável para receber um eixo. Um padrão de bombeamento de fluido bidirecional é localizado na superfície ativa e é operável para capturar o lubrificante que vaza além do bordo de vedação e para bombear o lubrificante capturado para um lado de lubrificante. O padrão de bombeamento inclui uma pluralidade de elementos de bombeamento principais que se estende ao longo da superfície ativa. Cada elemento de bombeamento principal apresenta um par de pontos de terminação adjacentes ao bordo de vedação. Cada elemento de bombeamento principal também apresenta um ponto de indução remoto do

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4/28 bordo de vedação. O padrão de bombeamento também inclui uma pluralidade de elementos de bombeamento secundários que se estende ao longo da superfície ativa. Os elementos de bombeamento principais são dispostos entre os elementos de bombeamento secundários e o bordo de vedação. Os elementos de bombeamento secundários são operáveis para capturar o lubrificante que vaza além dos elementos de bombeamento principais e para direcionar o lubrificante capturado para os pontos de indução dos elementos de bombeamento principais.

[008] Em ainda outro aspecto da presente invenção, é descrito um método de retornar o lubrificante que vaza além de uma borda de vedação de uma vedação em um eixo de volta para o lado de lubrificante da vedação. O método inclui (1) a captura do lubrificante que vaza além da borda de vedação com uma pluralidade de elementos de bombeamento principais em uma superfície ativa da vedação; (2) a captura do lubrificante que vaza além dos elementos de bombeamento principais com uma pluralidade de elementos de bombeamento secundários na superfície ativa da vedação, os elementos de bombeamento principais sendo dispostos entre a borda de vedação e os elementos de bombeamento secundários; (3) a transferência do lubrificante capturado nos elementos de bombeamento secundários para os pontos de indução dos elementos de bombeamento principais; e (4) o bombeamento de lubrificante capturado pelos elementos de bombeamento principais e/ou transferido para os elementos de bombeamento principais para o lado de lubrificante da vedação com a relativa rotação entre a superfície ativa da vedação e o eixo, não obstante a direção da relativa rotação.

[009] Áreas adicionais de aplicabilidade da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada provida adiante. Deve ser entendido que a descrição detalhada e os exemplos específicos, enquanto indicam a concretização preferida da invenção, se des

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5/28 tinam para fins de ilustração apenas e não são destinados a limitarem o escopo da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0010] A presente invenção será mais totalmente entendida a partir da seguinte descrição e dos desenhos anexos, nos quais:

[0011] a figura 1 é uma vista em perspectiva simplificada da vedação da presente invenção;

[0012] a figura 2 é uma vista em seção transversal da vedação da figura 1 disposta em torno de um eixo;

[0013] a figura 3 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana de topo da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra a primeira concretização preferida do padrão bidirecional na superfície ativa da vedação;

[0014] a figura 4 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana de topo da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra a segunda concretização preferida de um padrão bidirecional na superfície ativa da vedação;

[0015] a figura 5 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana de topo da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra a terceira concretização preferida do padrão bidirecional na superfície ativa da vedação;

[0016] a figura 6 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana de topo da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra a quarta concretização preferida do padrão bidirecional na superfície ativa da vedação;

[0017] a figura 7 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana de topo da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra a quinta concretização preferida do padrão bidirecional na superfície ativa da vedação;

[0018] as figuras 8A e B são representações simplificadas esque

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6/28 máticas de uma porção de uma vista plana de topo da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra disposições alternativas para a conexão dos elementos de bombeamento nos estágios principais e secundários e/ou nos vários conjuntos de elementos de bombeamento de estágio secundário; e [0019] a figura 9 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana de topo da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra a sexta concretização preferida do padrão bidirecional na superfície ativa da vedação;

[0020] a figura 10 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra uma sétima concretização do padrão bidirecional da superfície ativa da vedação;

[0021] a figura 11 é uma representação simplificada esquemática de uma visa plana da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra uma oitava concretização do padrão bidirecional na superfície ativa da vedação;

[0022] a figura 12 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra uma nona concretização do padrão bidirecional da superfície ativa da vedação; e [0023] a figura 13 é uma representação simplificada esquemática de uma vista plana da superfície ativa da vedação da figura 1 que mostra uma décima concretização do padrão bidirecional na superfície ativa da vedação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS [0024] A seguinte descrição das concretizações preferidas é meramente exemplificativa por natureza e não se destina, de maneira alguma, a limitar a invenção, sua aplicação, ou usos. Sinais de referência são usados aqui para mostrar ou descrever componentes, caracte

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7/28 rísticas ou aspectos específicos da presente invenção. Quando da descrição dos componentes, das características ou dos aspectos das várias concretizações que são iguais ou similares aos componentes, às características ou aos aspectos anteriormente descritos de uma concretização(ções) anterior(es), serão usados os mesmos sinais de referência ou os mesmos sinais de referência acrescidos de 100 aos sinais de referência originais. Por exemplo, a vedação pode ser denominada de 20, 120, 220, 320, 420, 520 e 620 para as várias concretizações descritas aqui.

[0025] Com referência às figuras 1 e 2, é mostrada uma vedação bidirecional dinâmica 20 de acordo com os princípios da presente invenção. A vedação 20 é montada em um invólucro 22 que é disposto em um alojamento fixo 24 em uma maneira que é bem conhecida na técnica. A vedação 20 engata um eixo rotativo 26 e proporciona uma relação vedada entre o eixo rotativo 26 e o alojamento 24 no qual é disposto o invólucro 22. Com referência à figura 2, a vedação 20 inclui uma porção de montagem 28 que apresenta um rebaixo anular 30 na mesma. Uma porção de montagem 22a do invólucro 22 é localizada dentro do rebaixo anular 30. Deve ser notado que a porção de montagem 28 e o invólucro 22 podem ter muitas formas, estes não sendo considerados particularmente relevantes à presente invenção. A porção de montagem 28 é montada no invólucro 22 que pode ser formado de plástico ou metal, a porção de montagem 28 podendo ser ligada ao mesmo de acordo com técnicas de montagem conhecidas.

[0026] A vedação 20 inclui uma abertura central 32 na qual é disposto o eixo 26. O diâmetro da abertura 32 é dimensionado para ser menor do que o diâmetro do eixo 26 para prover um ajuste desejado entre eles. Isto é, a porção de vedação 20 próxima da abertura 32 será deformada à medida que a vedação 20 é posicionada no eixo 26. A deformação da vedação 20 é resistida e uma vedação é formada conPetição 870190092366, de 16/09/2019, pág. 10/46

8/28 tra o eixo 26.

[0027] A vedação 20 apresenta uma porção de vedação conicamente formada 34 que se estende axialmente e radialmente da porção de montagem 28. A abertura 32 é localizada na porção de vedação 34. A porção de vedação 34 apresenta um lado/superfície ativa 36. A superfície ativa 36 apresenta uma porção de engate 38 que é engatada no eixo 26 e uma porção de não-engate 40. A porção de vedação 34 também inclui um lado/superfície não-ativa 42 que é oposta à superfície ativa 36. A superfície não-ativa 42 não é engatada no eixo 26. Uma borda ou um bordo de vedação dianteiro 44 separa a superfície ativa 36 e a superfície não-ativa 42. A superfície ativa 36 é exposta a um lado de não-lubrificante ou de ar 46 da vedação 20 enquanto a superfície não-ativa 42 e a borda de vedação 44 são expostas a um lado de lubrificante 48 (por exemplo, óleo) da vedação 20.

[0028] A superfície ativa 36 da vedação 20 apresenta um padrão de bombeamento bidirecional que inclui uma pluralidade de elementos de bombeamento 50 que é disposta na porção de engate 38 e, em algumas concretizações, também na porção de não-engate 40. Os elementos de bombeamento 50 são operáveis para capturar o lubrificante que vaza além da borda de vedação 44 e entre o eixo 26 e a porção de engate 38 da superfície ativa 36. Os elementos de bombeamento 50 capturam o lubrificante vazado e hidrodinamicamente bombeiam o lubrificante de volta para o lado de lubrificante 48 e no mesmo como resultado da relativa rotação entre a vedação 20 e o eixo 26, conforme descrito abaixo. Uma barreira estática 52 é disposta entre a borda de vedação 44 e os elementos de bombeamento 50, sendo vedada contra o eixo 26. A barreira estática 52 separa a região projetada (região contendo o padrão de bombeamento) da superfície ativa 36 da borda de vedação 44. Os elementos de bombeamento 50 podem ser uma pluralidade de ranhuras que é cunhada, cortada ou de outro modo formada

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9/28 ao longo da superfície ativa 36. Alternativamente, os elementos de bombeamento 50 podem ser nervuras elevadas que formam canais entre elas para capturar o lubrificante vazado e hidrodinamicamente bombear o mesmo para o lado de lubrificante 48 e no mesmo devido à relativa rotação entre a vedação 20 e o eixo 26. As nervuras podem ser formadas, moldadas ou produzidas por outros meios ao longo da superfície ativa 36. Portanto, deve ser apreciado que o termo elementos de bombeamento pode se referir ou a ranhuras, a nervuras ou a ambas ao longo da superfície ativa 36 da vedação 20.

[0029] Os elementos de bombeamento 50 são dispostos na superfície ativa 36 para prover um padrão desejado que resulta na captura do lubrificante vazado e no direcionamento do mesmo para o lado de lubrificante 48. Elementos de bombeamento 50 são dispostos de modo que um padrão bidirecional seja formado e os elementos de bombeamento 50 sejam operáveis, não obstante a direção na qual ocorre a relativa rotação entre o eixo 26 e a vedação 20. Para se conseguir isto, os elementos de vedação 50 são dispostos em uma orientação substancialmente simétrica na superfície ativa 36, conforme descrito abaixo. Os elementos de bombeamento 50 são dispostos em estágios em relação a uma distância da borda de vedação 44. Pode haver um ou mais estágios. O estágio mais próximo da borda de vedação 44 é denominado de estágio principal 54, ao passo que os elementos de bombeamento 50 que estão mais remotos da borda de vedação 44 são denominados de estágios secundários 56. Por exemplo, conforme mostrado na figura 3, a vedação pode incluir quatro elementos de bombeamento de estágio principal 54 e nenhum elemento de bombeamento de estágio secundário. A vedação na figura 4 inclui tanto os elementos de bombeamento de estágio principal (os mesmos que na figura 3) como uma pluralidade de elementos de bombeamento de estágio secundário, conforme descrito abaixo. A função dos elementos

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10/28 de bombeamento de estágio principal é a de capturar um lubrificante vazado e de direcionar o mesmo para o lado de lubrificante 48 da vedação. A função dos elementos de bombeamento de estágio secundário é a de capturar o lubrificante que vaza além dos elementos de bombeamento de estágio principal e de transportar o lubrificante capturado de volta para os elementos de bombeamento de estágio principal para o subseqüente bombeamento e distribuição de volta para o lado de lubrificante 48, conforme descrito abaixo.

[0030] Preferivelmente, cada estágio consiste de elementos em bombeamento idênticos posicionados em uma maneira simétrica ao longo da superfície ativa 36 em torno da abertura central 32. Pode haver somente dois elementos de bombeamento de estágio principal que se cruzam mutuamente 54 no estágio principal, de modo que cada elemento de bombeamento 50 compreenda menos de um círculo total em torno da abertura central 32, e tantos quanto necessários. Um dos fatores a ser considerado no número de elementos de bombeamento dentro do estágio principal é a relação da altura de vedação versus o diâmetro do eixo. O uso de um estágio secundário é opcional, conforme descrito abaixo. Quando um estágio secundário for usado, o número de elementos de bombeamento de estágio secundário 56 não terá nenhum limite superior e poderá ser somente um.

[0031] Preferivelmente, os elementos de bombeamento de estágio principal 54 estão principalmente dentro da porção de engate 38 da superfície ativa 36 (isto é, principalmente na área de contato direto entre a superfície ativa 36 e o eixo 26), mas podem também estar na porção de não-engate 40. Os elementos de bombeamento de estágio secundário 56 estão, de preferência, principalmente dentro da porção de não-engate 40 (isto é, principalmente na área do espaço vazio entre a superfície ativa 36 e o eixo 26), mas podem também estar na porção de engate 38.

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11/28 [0032] Preferivelmente, cada elemento de bombeamento de estágio principal 54 apresenta uma altura variável (no caso de nervuras) ou uma área em seção transversal variável (no caso de ranhuras) que é reduzida a zero à medida que cada elemento de bombeamento se aproxima de seus pontos de terminação 58 adjacentes à barreira estática 52. A finalidade desta variação é a de produzir um aumento favorável na pressão de fluido dentro dos elementos de bombeamento de estágio principal 54 próximos dos pontos de terminação 58. A pressão máxima alcançada nos pontos de terminação 58 depende do comprimento dos elementos de bombeamento (comprimento da ranhura ou volume da forma semelhante a uma cunha formada pelas nervuras) enchidos com o fluido. Quando a pressão exceder a pressão de abertura de borda de vedação, a borda de vedação 44 e a barreira estática 52 da porção de engate 38 da superfície ativa 36 serão desprendidas do eixo 26 e o lubrificante que é bombeado pelos elementos de bombeamento de estágio principal 54 será direcionado de volta para o lado de lubrificante 48. A dinâmica deste ciclo de bombear lubrificante capturado de volta para o lado de lubrificante 48 depende de inúmeros fatores incluindo a taxa na qual é gerado o lubrificante vazado, a geometria da ranhura/nervura, a pressão de abertura de borda de vedação, as propriedades de conservação de material, etc. Dois regimes básicos podem ser previstos - um regime de estado estável e um regime dinâmico. Um regime de estado estável será formado quando a taxa de vazamento e a taxa de bombeamento estiverem estaticamente equilibradas. A área da superfície ativa 36 (barreira estática 52 e borda de vedação 44) mais próxima aos pontos de terminação 58 fica então continuamente aberta apenas o suficiente para produzir uma resistência de fluxo suficiente para manter a fixação permanente do fluido na ranhura/cunha formada pelos elementos de bombeamento de estágio principal 54. No regime dinâmico, a borda de vedação 44 e a barreira

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12/28 estática 52 adjacentes aos pontos de terminação 58 experimentam desprendimentos periódicos do eixo 26 que esvaziam o reservatório da ranhura/cunha e retornam o lubrificante capturado para o lado de lubrificante 48. Um benefício de tal construção é o de que enquanto o lubrificante está presente nas regiões de ranhura/cunha dos elementos de bombeamento de estágio principal 54, a lubrificação é provida para vedar a borda 44 e a barreira estática 52.

[0033] Com referência agora à figura 3, é mostrada uma primeira concretização preferida de um padrão bidirecional de elementos de bombeamento na superfície ativa 36 da vedação 20. Na primeira concretização preferida, todos os elementos de bombeamento são elementos de bombeamento de estágio principal 54. Preferivelmente, cada elemento de bombeamento de estágio principal 54 é idêntico entre si e simetricamente posicionado na superfície ativa 36. Cada elemento de bombeamento de estágio principal 54 apresenta dois pontos de terminação 58 que são adjacentes à borda de vedação 44 com a barreira estática 52 entre eles. Na primeira concretização preferida, há quatro elementos de bombeamento de estágio principal arqueados idênticos 54, cada qual apresentando dois pontos de terminação 58 simetricamente posicionados em torno de um único ponto de indução 60. O ponto de indução 60 é a porção do elemento de bombeamento mais remota da borda de vedação 44. A distância (na direção radial nas figuras 3-7) entre o ponto de indução 60 e os pontos de terminação 58 define o passo do elemento de bombeamento. Nos elementos de bombeamento de estágio principal 54, quanto menor o passo, maior a pressão de fluido nos pontos de terminação 58, mas menor o empuxo de fluxo axial. Inversamente, quanto maior o passo, menor a pressão de fluido no ponto de terminação 58 e maior o empuxo de fluxo axial. Portanto, o passo é selecionado com base na folga intermediária entre o desenho de borda de vedação 44, as propriedades de

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13/28 material, e a taxa de bombeamento que é necessária. Os elementos de bombeamento de estágio principal 54 são dispostos na superfície ativa 36, de modo que cada elemento de bombeamento compreenda menos de um círculo total em torno da borda de vedação 44. Preferivelmente, os elementos de bombeamento de estágio principal 54 são dispostos de tal modo que o lubrificante que escapa além da borda de vedação 44 tenha que encontrar um ou mais elementos de bombeamento de estágio principal 54 antes de se estender além da porção de engate 38 da superfície ativa 36. Os elementos de bombeamento de estágio principal 54 apresentam interseções mútuas entre si à medida que eles se estendem entre os pontos de terminação 58. O lubrificante capturado dentro dos elementos de bombeamento de estágio principal 54 é bombeado para um dos pontos de terminação 58, com base na direção da relativa rotação entre o eixo 26 e a vedação 20. Para facilitar o fluxo de fluido suave para o ponto de terminação através da interseção mútua com outros elementos de bombeamento de estágio principal 54, é preferido que o ângulo de interseção α entre os elementos de bombeamento seja um ângulo agudo notavelmente maior do que zero grau. Quando o lubrificante capturado alcançar um dos pontos de terminação 58, a pressão de fluido no mesmo aumentará a um nível que excede aquele da pressão de desprendimento de vedação (a pressão em que a borda de vedação 44 e a barreira estática 52 são desprendidas do eixo 26) e fluem além da barreira estática 52 e da borda de vedação 44 para o lado de lubrificante 48.

[0034] Com referência agora à Figura 4, é mostrado um padrão bidirecional de elementos de bombeamento 150 para vedação 120, de acordo com uma segunda concretização preferida da presente invenção. Na segunda concretização preferida, os elementos de bombeamento de estágio secundário 156 são utilizados além dos elementos de bombeamento de estágio principal 154. Os elementos de bombeaPetição 870190092366, de 16/09/2019, pág. 16/46

14/28 mento de estágio secundário 156 funcionam para capturar o lubrificante que vaza além dos elementos de bombeamento de estágio principal 154 e para transportar esse lubrificante capturado de volta para os elementos de bombeamento de estágio principal 154 para bombeamento adicional de volta para o lado de lubrificante 48. Os elementos de bombeamento de estágio secundário 156 direcionam o lubrificante capturado nos mesmos para os pontos de indução 160 dos elementos de bombeamento de estágio principal 154. Devido ao fato de os pontos de indução 160 serem a porção mais remota dos elementos de bombeamento de estágio principal 154 entre os pontos de terminação 158, esta é uma transição onde a relativa rotação irá fazer com que o lubrificante nos mesmos flua para um dos pontos de terminação 158 dependendo da direção da relativa rotação. Os inúmeros elementos de bombeamento de estágio secundário 156 podem variar de zero, tal como na primeira concretização preferida, para múltiplos elementos de bombeamento de estágio secundário 156, conforme mostrado na figura 4. Não há nenhum limite superior quanto ao número de elementos de bombeamento de estágio secundário 156 que pode ser empregado. [0035] Os elementos de bombeamento de estágio secundário 156 se estendem principalmente ao longo da porção de não-engate 40 da superfície ativa 36, embora alguma porção dos elementos de bombeamento de estágio secundário 156 possa se estender ao longo da porção de engate 38 da superfície ativa 36. A altura (no caso de nervuras) e a área em seção transversal (no caso de ranhuras) não precisam ser variáveis, como nas concretizações preferidas dos elementos de bombeamento de estágio principal. De preferência, os elementos de bombeamento de estágio secundário 156 podem ter uma altura ou área de seção transversal geralmente uniforme. Deve ser apreciado, contudo, que a altura (no caso de nervuras) e a área de seção transversal (no caso de ranhuras) podem ser configuradas para serem variáveis para

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15/28 prover um gradiente de pressão de fluido favorável dentro dos elementos de bombeamento de estágio secundário 156, caso desejado. A maior parte da força de bombeamento criada pelos elementos de bombeamento de estágio secundário 156 é energizada pelo movimento do ar no lado não-lubrificado 46 devido à relativa rotação entre o eixo e a vedação. É previsto que a taxa de bombeamento produzida pelos elementos de bombeamento de estágio secundário 156 seja menor do que a taxa de bombeamento produzida pelos elementos de bombeamento de estágio principal. Isto é aceitável, visto que é esperado que os elementos de bombeamento de estágio secundário recebam/capturem o lubrificante em uma taxa mais lenta do que os elementos de bombeamento de estágio principal.

[0036] Na segunda concretização preferida, os elementos de bombeamento de estágio secundário 156 incluem dois elementos de bombeamento concêntricos que se estendem radialmente 164 que são interconectados por uma pluralidade de elementos de bombeamento que se estende axialmente 166. Alguns dos elementos de bombeamento que se estendem axialmente 166 também se comunicam com os pontos de indução 160 nos elementos de bombeamento de estágio principal 154. Os elementos de bombeamento de estágio secundário 156 se comunicam assim com os pontos de indução 160 dos elementos de bombeamento de estágio principal 154 para direcionar o lubrificante capturado nos mesmos de volta para os elementos de bombeamento de estágio principal 154.

[0037] Com referência agora à figura 5, é mostrado um padrão bidirecional para elementos de bombeamento 250 para vedação 220, de acordo com uma terceira concretização preferida da presente invenção. Na terceira concretização preferida, são utilizados os mesmos elementos de bombeamento de estágio principal 250, conforme discutido acima com referência às primeira e segunda concretizações prefe

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16/28 ridas. Os elementos de bombeamento de estágio secundário 256 são, contudo, diferentes. Especificamente, os elementos de bombeamento de estágio secundário 256 são arqueados e incluem dois conjuntos distintos de elementos de bombeamento de estágio secundário 256. Um primeiro conjunto 268 de elementos de bombeamento de estágio secundário se estende entre os pontos de indução adjacentes 260 nos elementos de bombeamento de estágio principal 254 e se comunica com os mesmos. Um segundo conjunto 270 de elementos de bombeamento de estágio secundário se estende entre os pontos de indução adjacentes 272 dos elementos de bombeamento adjacentes no primeiro conjunto 268.

[0038] A forma arqueada dos elementos de bombeamento de estágio secundário 256 faz com que o lubrificante nos mesmos flua do segundo conjunto 270 dos elementos de bombeamento de estágio secundário para os pontos de indução 272 no primeiro conjunto 268 dos elementos de bombeamento de estágio secundário. O lubrificante dentro do primeiro conjunto 268 dos elementos de bombeamento de estágio secundário flui para os pontos de indução 260 dos elementos de bombeamento de estágio principal 254, fluindo subseqüentemente para os pontos de terminação 258. Para facilitar a transferência suave do lubrificante dentro dos elementos de bombeamento de estágio secundário 256, é preferido que o ângulo de interseção α entre os primeiro e segundo conjuntos 268, 270 dos elementos de bombeamento de estágio secundário e entre o primeiro conjunto 268 dos elementos de bombeamento e os elementos de bombeamento de estágio principal 254 seja um ângulo agudo notavelmente maior do que zero grau. Deve ser apreciado que o ângulo de interseção entre os primeiro e segundo conjuntos 268, 270 dos elementos de bombeamento de estágio secundário possa ser diferente do ângulo de interseção entre o primeiro conjunto 268 de elementos de bombeamento de estágio secundário e

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17/28 elementos de bombeamento de estágio principal 254.

[0039] Na terceira concretização preferida, o número de elementos de bombeamento de estágio principal 254 determina o número de elementos de bombeamento nos primeiro e segundo conjuntos 268, 270 dos elementos de bombeamento de estágio secundário. Isto é, devido ao fato de o primeiro conjunto 268 de elementos de bombeamento de estágio secundário se estender entre os pontos de indução adjacentes 260 dos elementos de bombeamento de estágio principal adjacentes 254, o mesmo número de elementos de bombeamento é exigido no primeiro conjunto 268, visto que há inúmeros elementos de bombeamento de estágio principal 254. Do mesmo modo, com o segundo conjunto 270 dos elementos de bombeamento de estágio secundário se estendendo entre os pontos de indução 272 nos elementos de bombeamento adjacentes no primeiro conjunto 268, o número de elementos de bombeamento no segundo conjunto 270 é igual ao número de elementos de bombeamento no primeiro conjunto 268.

[0040] Com referência, agora, à figura 6, é mostrado um padrão bidirecional para os elementos de bombeamento 350 para vedação 320, de acordo com uma quarta concretização preferida da presente invenção. Na quarta concretização preferida, seis elementos de bombeamento de estágio principal 354 são utilizados com cada elemento de bombeamento de estágio principal 354 se estendendo ao longo de uma porção menor da superfície ativa 336 da vedação 320 do que nas concretizações anteriores. Adicionalmente, os elementos de bombeamento de estágio principal 354 não são intersectados entre si. Em outros pontos, os elementos de bombeamento de estágio principal 354 são substancialmente iguais aos elementos de bombeamento de estágio principal discutidos acima com referência às primeira, segunda e terceira concretizações preferidas. Os elementos de bombeamento de estágio secundário 356 são arqueados e incluem três conjuntos distin

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18/28 tos de elementos de bombeamento de estágio secundário 356. Um primeiro conjunto 368 de elementos de bombeamento de estágio secundário se estende entre os pontos de indução adjacentes 360 nos elementos de bombeamento de estágio principal adjacentes 354 e se comunica com os mesmos. Um segundo conjunto 370 dos elementos de bombeamento de estágio secundário se estende entre os pontos de indução adjacentes 372 dos elementos de bombeamento adjacentes no primeiro conjunto 368. Um terceiro conjunto 371 dos elementos de bombeamento de estágio secundário se estende entre os pontos de indução adjacentes 372 dos elementos de bombeamento adjacentes no segundo conjunto 370.

[0041] A forma arqueada dos elementos de bombeamento de estágio secundário 356 faz com que o lubrificante nos mesmos flua do terceiro conjunto 371 dos elementos de bombeamento de estágio secundário para os pontos de indução 372 no segundo conjunto 370 dos elementos de bombeamento de estágio secundário. O lubrificante dentro do segundo conjunto 370 de elementos de bombeamento de estágio secundário flui para os pontos de indução 372 no primeiro conjunto 368 dos elementos de bombeamento de estágio secundário. O lubrificante dentro do primeiro conjunto 368 dos elementos de bombeamento de estágio secundário flui para os pontos de indução 360 dos elementos de bombeamento de estágio principal 354 , fluindo subseqüentemente então para os pontos de terminação 358. Para facilitar a transferência suave do lubrificante dentro dos elementos de bombeamento de estágio secundário 356, é preferido que o ângulo de interseção α entre os primeiro, segundo e terceiro conjuntos 368, 370, 371 dos elementos de bombeamento de estágio secundário e entre o primeiro conjunto 368 dos elementos de bombeamento e os elementos de bombeamento de estágio principal 354 seja um ângulo agudo notavelmente maior do que zero grau. Deve ser apreciado que o ângulo de

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19/28 interseção entre os primeiro, segundo e terceiro conjuntos 368, 370, 371 dos elementos de bombeamento de estágio secundário pode ser, cada qual, diferente, podendo também ser diferente do ângulo de interseção entre o primeiro conjunto 368 de elementos de bombeamento de estágio secundário e elementos de bombeamento de estágio principal 354.

[0042] Na quarta concretização preferida, o número de elementos de bombeamento de estágio principal 354 novamente determina o número de elementos de bombeamento nos primeiro, segundo e terceiro conjuntos 368, 370, 371 de elementos de bombeamento de estágio secundário. Isto é, devido ao fato de cada conjunto de elementos de bombeamento de estágio secundário se estender entre os pontos de indução adjacentes de elementos de bombeamento de estágio principal adjacentes 354 ou elementos de bombeamento de estágio secundário adjacentes 356, o mesmo número de elementos de bombeamento é exigido em cada conjunto de elementos de bombeamento de estágio secundário 356, visto que há inúmeros elementos de bombeamento de estágio principal 354.

[0043] Com referência agora à figura 7, é mostrado um padrão de bombeamento bidirecional dos elementos de bombeamento 450 para a vedação 420, de acordo com uma quinta concretização preferida da presente invenção. A quinta concretização preferida é similar à terceira concretização preferida com a diferença sendo a de que o segundo conjunto 470 de elementos de bombeamento de estágio secundário apresenta extremidades abertas 474 e carece de um ponto de indução. Os primeiro e segundo conjuntos 468, 470 ainda são arqueados e simétricos por natureza e, portanto, acionam o lubrificante nos mesmos na direção dos elementos de bombeamento de estágio principal 454 como resultado da relativa rotação entre o eixo e a vedação. Exatamente como na terceira concretização preferida, o fluido dentro do

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20/28 segundo conjunto 470 dos elementos de bombeamento de estágio secundário será direcionado para os pontos de indução 472 do primeiro conjunto 468 dos elementos de bombeamento de estágio secundário. O fluido dentro do primeiro conjunto 468 dos elementos de bombeamento de estágio secundário será acionado para os pontos de indução 460 dos elementos de bombeamento de estágio principal 454 e depois para os pontos de terminação 458 e para o lado de lubrificante da vedação 420. As extremidades abertas 474 do segundo conjunto 470 de elementos de bombeamento de estágio secundário podem permitir o escape de algum lubrificante nos mesmos. Desse modo, na quinta concretização preferida, todas as vantagens da segunda, terceira e quarta concretizações preferidas não poderão ser realizadas.

[0044] Com referência agora às figuras 8A e 8B, são mostradas disposições alternativas para a interconexão dos elementos de bombeamento de estágio secundário 556 com outros elementos de bombeamento de estágio secundário 556 e/ou elementos de bombeamento de estágio principal 554. Nas concretizações preferidas precedentes, a interseção de elementos de bombeamento resultou em um ponto de terminação de um elemento de bombeamento correspondendo a um ponto de indução do elemento de bombeamento para qual é direcionado o lubrificante capturado. Na concretização mostrada na figura 8A, os elementos de bombeamento de estágio secundário 556 são mostrados como apresentando pontos de terminação 580 que são interconectados com um elemento de bombeamento de estágio principal 554 e/ou um elemento de bombeamento de estágio secundário mais próximo 556 em localizações diferentes dos respectivos pontos de indução 560, 572. Nestas concretizações alternativas, o lubrificante dentro dos elementos de bombeamento de estágio secundário 556 é transferido para os elementos de bombeamento de estágio principal 554 ou outros elementos de bombeamento de estágio secundário mais

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21/28 próximos 556 para a subseqüente transferência para os elementos de bombeamento de estágio principal 554. Novamente, para facilitar a transferência suave de lubrificante entre os vários elementos de bombeamento, é preferido que o ângulo de interseção α seja um ângulo agudo notavelmente maior do que zero grau.

[0045] Com referência agora à figura 8B, é mostrada uma segunda configuração alternada para a interconexão de elementos de bombeamento de estágio secundário 556' com outros elementos de bombeamento de estágio secundário 556' ou elementos de bombeamento de estágio principal 554'. Nesta disposição alternativa, os elementos de bombeamento de estágio secundário 556' novamente apresentam pontos de terminação 580' que são interconectados com os elementos de bombeamento de estágio principal 554' ou elementos de bombeamento de estágio secundário mais próximos 556' em localizações diferentes de seus respectivos pontos de indução 560', 572'. Adicionalmente, os elementos de bombeamento de estágio secundário 556' se cruzam mutuamente em um ponto de interseção 582' antes dos pontos de terminação 580'. O lubrificante capturado dentro dos elementos de bombeamento de estágio secundário 556' é transferido para os elementos de bombeamento de estágio principal 554', ou outros elementos de bombeamento de estágio secundário mais próximos 556' para a subseqüente transferência para os elementos de bombeamento de estágio principal 554'. Para facilitar a transferência suave de lubrificante entre os elementos de bombeamento 550', é preferido que o ângulo de interseção α seja um ângulo agudo notavelmente maior do que zero grau. Deve ser apreciado que as configurações alternativas mostradas nas figuras 8A e 8B para elementos de bombeamento 550, 550' podem ser utilizadas integral ou parcialmente com as várias concretizações preferidas.

[0046] Com referência, agora, à figura 9, é mostrado um padrão

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22/28 bidirecional de elementos de bombeamento 650 para a vedação 620, de acordo com uma sexta concretização da presente invenção. Na sexta concretização preferida, são utilizados apenas elementos de bombeamento de estágio principal 654. Os elementos de bombeamento de estágio principal 654 incluem uma pluralidade de elementos de bombeamento que se estende helicoidal ou espiralmente que se estende a partir dos pontos de terminação 658 adjacentes à barreira estática 652 e à borda de vedação 644 para as extremidades abertas 676. Os elementos de bombeamento de estágio principal 654 poderão se estender menos ou mais do que uma circunferência inteira da abertura central 632, quando da extensão a partir dos pontos de terminação 658 para as extremidades 676. Uma metade dos elementos de bombeamento de estágio principal 654 se estende no sentido horário, ao passo que a outra metade de elementos de bombeamento de estágio principal 654 se estende no sentido anti-horário em torno da abertura central 632 para assim prover o bombeamento bidirecional do lubrificante nos mesmos. O ângulo a no qual os elementos de bombeamento de estágio principal 654 se cruzam mutuamente é preferivelmente um ângulo agudo notavelmente maior do que zero grau para facilitar a transferência de fluido direta através da interseção. Preferivelmente, a altura (no caso de nervuras) ou a área de seção transversal (no caso de ranhuras) diminui para zero à medida que os elementos de bombeamento de estágio principal 654 se aproximam dos pontos de terminação 658. Isto resulta em uma maior pressão de fluido à medida que o lubrificante se aproxima dos pontos de terminação 658 e facilita o desprendimento da barreira estática 652 e da borda de vedação 644 e o retorno do lubrificante para o lado de lubrificante 648 da vedação 620. Novamente, o uso das extremidades abertas 676 pode resultar no escape de algum lubrificante. Portanto, todos os benefícios de algumas das outras concretizações preferidas não podem ser realiPetição 870190092366, de 16/09/2019, pág. 25/46

23/28 zados na quinta concretização preferida.

[0047] Com referência à figura 10, é mostrado um padrão bidirecional para elementos de bombeamento 750 para uma vedação assentada 720, de acordo com uma sétima concretização. Na figura 10, a vedação 720 inclui uma superfície ativa 752 apresentando uma ranhura circunferencial 754 disposta no lado de ar da superfície ativa 752. Uma primeira barreira estática 756 é disposta adjacente à ranhura circunferencial 754. Uma pluralidade de padrões de repetição de ranhuras angulares 758a-c e 760a-c se estende de um suporte interno correspondente 762 que se estende axialmente a partir da ranhura circunferencial. O suporte interno 762 inclui uma região rebaixada que geralmente apresenta uma profundidade aproximadamente igual a uma profundidade da ranhura circunferencial 754, embora outras profundidades possam ser usadas. As ranhuras angulares 758a-c apresentam, cada qual, um ângulo de aproximação positivo a1 e as ranhuras angulares 760a-c apresentam um ângulo de aproximação negativo -a1 com relação à ranhura circunferencial 754. Os ângulos de aproximação são selecionados para terem um efeito de bombeamento desejado, podendo ser menores ou iguais a 90 graus. Ângulos entre 30 e 60 graus são mostrados. Cada uma das ranhuras angulares 758a-c apresentam um comprimento diferente à medida que elas se estendem a partir de um ponto diferente no suporte interno 762. Quanto mais próxima do eixo de simetria estiver a ranhura, progressivamente mais curta ela será. Similarmente, as ranhuras angulares 760a-c apresentam também, cada qual, diferentes comprimentos. Uma segunda barreira estática 764 é provida na extremidade distal das ranhuras angulares 758ac e 760a-c, formando assim uma borda de vedação. A ranhura circunferencial 754 serve como um acumulador do óleo que passa além da segunda barreira estática 764. As ranhuras angulares 758a-c, 760a-c produzem uma ação de bombeamento na direção do lado de óleo. Os

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24/28 comprimentos variáveis de ranhuras 758a-c, 760a-c permitem impedir o sobrefluxo potencial da ranhura circunferencial 754 com óleo escapado. Com a variação do ângulo de aproximação a1, -a1, um bombeamento de entrada líquido (bombeamento na direção do lado de óleo) pode ser gerado em uma quantidade prescrita. O bombeamento de entrada máximo acontecerá em um ângulo de aproximação maior do que 45 graus.

[0048] Com referência à figura 11, é mostrado um padrão bidirecional para os elementos de bombeamento 850 para uma vedação assentada 820, de acordo com uma oitava concretização. Na figura 11, a vedação 820 inclui uma superfície ativa 852 apresentando uma ranhura circunferencial 854 disposta no lado de ar da superfície ativa 852. Uma primeira barreira estática 856 é disposta adjacente à ranhura circunferencial 854. Uma pluralidade de padrões de repetição de ranhuras angulares 858a-c e 860a-c se estende simetricamente da ranhura circunferencial 854. As ranhuras angulares 858a-c, 860a-c incluem regiões rebaixadas que geralmente apresentam uma profundidade aproximadamente igual a uma profundidade da ranhura circunferencial 854, embora outras profundidades possam ser usadas. As ranhuras angulares 858a-c apresentam, cada qual, um ângulo de aproximação positivo a1 e as ranhuras angulares 860a-c apresentam, cada qual, um ângulo de aproximação negativo -a1 com relação à ranhura circunferencial 854. Os ângulos de aproximação são selecionados para terem um efeito de bombeamento desejado e podem ser maiores do que 45 graus. Cada uma das ranhuras angulares 858a-c, 860a-c geralmente apresenta um mesmo comprimento à medida que ela se estende da ranhura circunferencial 854 e termina em uma segunda barreira estática 864 que é provida na extremidade distal das ranhuras angulares 858a-c e 860a-c, formando assim uma borda de vedação.

[0049] Com referência à figura 12, é mostrado um padrão bidireci

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25/28 onal para elementos de bombeamento 950 para uma vedação assentada 920, de acordo com uma nona concretização. Na figura 12, a vedação 920 inclui uma superfície ativa 952 apresentando uma ranhura circunferencial 954 disposta no lado de ar da superfície ativa 952. Uma primeira barreira estática 956 é disposta adjacente à ranhura circunferencial 954. Uma pluralidade de padrões de repetição de ranhuras angulares 958a-c e 960a-c se estende simetricamente da ranhura circunferencial 954. As ranhuras angulares 958a-c, 960a-c incluem regiões rebaixadas que geralmente apresentam uma profundidade aproximadamente igual a uma profundidade da ranhura circunferencial 954, embora outras profundidades possam ser usadas. As ranhuras angulares 958a-c apresentam, cada qual, um ângulo de aproximação positivo a1 e as ranhuras angulares 960a-c apresentam, cada qual, um ângulo de aproximação negativo -a1 com relação à ranhura circunferencial 954. Os ângulos de aproximação são selecionados para terem um efeito de bombeamento desejado e podem ser maiores ou menores do que 45 graus. Cada das ranhuras angulares 958a-c, 960a-c apresenta geralmente o mesmo comprimento à medida que ela se estende da ranhura circunferencial 954 e termina em uma segunda localização espaçada comum que é provida na extremidade distal das ranhuras angulares 978a-c e 960a-c. A concretização da figura 12 difere da concretização da figura 11 pelo fato de a segunda barreira estática ter sido removida, de modo que as ranhuras angulares 958a-c, 960a-c se estendam através da borda de vedação 970. O bombeamento de saída (bombeamento na direção do lado de ar) é controlado pela área de seção transversal a das ranhuras na borda de vedação que é pequena. O bombeamento de entrada de óleo (bombeamento na direção do lado de óleo) é controlado pela área de seção transversal grande b onde as ranhuras angulares 958a-c, 960a-c se fundem com a ranhura circunferencial 954. Uma vez que a área a é menor do que a

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26/28 área b, o bombeamento de entrada líquido é sempre positivo.

[0050] Com referência à figura 13, é mostrado um padrão bidirecional para elementos de bombeamento 1050 para uma vedação assentada 1020, de acordo com uma décima concretização. Na figura 13, a vedação 1020 inclui uma superfície ativa 1052 apresentando uma ranhura circunferencial 1054 disposta no lado de ar da superfície ativa 1052. Nenhuma barreira estática é disposta adjacente à ranhura circunferencial 1054. Uma pluralidade de padrões de repetição de ranhuras angulares 1058a-c e 1060a-c se estende simetricamente a partir da ranhura circunferencial 1054. As ranhuras angulares 1058a-c, 1060a-c incluem regiões rebaixadas que geralmente apresentam uma profundidade aproximadamente igual a uma profundidade da ranhura circunferencial 1054, embora outras profundidades possam ser usadas. As ranhuras angulares 1058a-c apresentam, cada qual, um ângulo de aproximação positivo a1 e as ranhuras angulares 1060a-c apresentam, cada qual, um ângulo de aproximação negativo -a1 com relação à ranhura circunferencial 1054. Os ângulos de aproximação são selecionados para terem um efeito de bombeamento desejado, podendo ser maiores do que 45 graus. Cada uma das ranhuras angulares 1058a-c, 1060a-c geralmente apresenta um mesmo comprimento à medida que ela se estende da ranhura circunferencial 1054 e termina em uma barreira estática 1064 que é provida na extremidade distal das ranhuras angulares 1058a-c e 1060a-c, formando assim uma borda de vedação.

[0051] Em cada uma das concretizações mostradas nas figuras

10, 11 e 13, cada ranhura angular pode ter uma área de seção transversal máxima no ponto onde a ranhura angular é fundida com a ranhura circunferencial, sendo reduzida a zero na barreira estática. Além disso, deve ser entendido que as características de uma concretização podem ser combinadas com outras concretizações.

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27/28 [0052] A vedação, de acordo com os princípios da presente invenção, pode ser formada a partir de uma variedade de composições de material. Por exemplo, a vedação dinâmica pode incluir plástico, borracha ou qualquer um de uma ampla variedade de elastômeros conhecidos, tais como PTFE, TPE (elastômeros termoplásticos), TPV (vulcanizadores termoplásticos), e material de Flouroprene®, uma composição descrita na Patente norte-americana No 6.806.306, entre outros.

[0053] Portanto, uma vedação utilizando um dos padrões bidirecionais para seus elementos de bombeamento vantajosamente captura o lubrificante que vaza além da borda de vedação e retorna o lubrificante para o lado de lubrificante da vedação. O uso de elementos de bombeamento simétricos confere uma capacidade de bombeamento substancialmente igual, não obstante a direção da relativa rotação entre a vedação e o eixo. Além disso, o uso de uma barreira estática permite a lubrificação da porção de contato da barreira estática com cada descarga de lubrificante de volta para o local de lubrificante da vedação. O uso de elementos de bombeamento de estágio secundário vantajosamente apresentará capacidades adicionais no caso de o lubrificante vazar além do primeiro estágio de elementos de bombeamento.

[0054] Enquanto a presente invenção foi descrita e ilustrada com referência às concretizações específicas, deve ser apreciado que estas concretizações são meramente exemplificativas por natureza e que variações que se afastam das concretizações mostradas devem estar dentro do escopo da presente invenção. Por exemplo, as formas arqueadas dos vários elementos de bombeamento podem ser diferentes do que aquela mostrada. Ademais, a forma arqueada pode mudar à medida que os elementos de bombeamento se estendem ao longo da superfície ativa, de tal modo que uma forma arqueada constante não

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28/28 seja exigida. Além disso, os elementos de bombeamento podem se estender mais ou menos em torno da abertura central do que mostrado. Adicionalmente, o número de elementos de bombeamento que formam cada estágio pode diferir daquele mostrado. Desse modo, variações que não se afastam da essência da invenção devem estar dentro do escopo da invenção. Tais variações não são consideradas como um afastamento do espírito e escopo da invenção.

Claims (35)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Vedação bidirecional (20) para vedar contra um eixo (26), que compreende:

   um bordo assentado (720) apresentando uma bordo de vedação dianteiro (44) e uma superfície ativa (36) para engatar o eixo (26), caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) incluindo uma ranhura circunferencial anular (754) se estendendo para a superfície ativa (36) para longe do eixo (26) e uma pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) estendendo-se para a dita superfície ativa (36) para longe do eixo (26), a dita pluralidade de ranhuras angulares se estendendo da dita ranhura circunferencial anular (754) em direção a um lado líquido da vedação (20), a dita ranhura circunferencial (754) estando a uma distância substancialmente constante do dita bordo de vedação dianteiro (44) conforme a referida ranhura circunferencial (754) se estende anularmente, a dita pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) incluindo um padrão de repetição de ranhuras angulares com cada padrão apresentando uma pluralidade de ranhuras angulares imediatamente adjacente (758a758c) com um ângulo de aproximação positivo sem ranhuras com um ângulo de aproximação positivo entre elas, em que dentro de cada padrão de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) a dita pluralidade de ranhuras com um ângulo de aproximação positivo e a dita pluralidade de ranhuras com um ângulo de aproximação negativo se aproximam a medida que as ditas ranhuras se estendem em direção à dita ranhura circunferencial anular (754) .
2. 2. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) inclui uma barreira estática anular 764) disposta adjacente à dita ranhura circunferencial (754).
3. 3. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada

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   2/10 pelo fato de que a dita superfície ativa (36) inclui um par de barreiras estáticas anulares (756, 764) nas extremidades opostas da dita superfície ativa (36), a dita pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) está entre o dito par de barreiras estáticas anulares (756, 764) e cada uma das ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) se estende na sua totalidade ao longo da dita superfície ativa (36) a partir da dita ranhura circunferencial anular (754) em direção ao dito lado do líquido sem circunscrever completamente o eixo (26).
4. 4. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada uma daa ranhuras da dita pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) apresenta um mesmo comprimento.
5. 5. Vedação bidirecional (20) para vedar contra um eixo (26), que compreende:

   um bordo assentado apresentando uma superfície ativa (36) para engatar o eixo (26), caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa incluindo uma ranhura circunferencial anular (754) estendendo-se para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26) e uma pluralidade de ranhuras angulares sem interseção (758a-758c, 760a-760c) que se estendem para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26), cada uma das referidas ranhuras angulares (758a758c, 760a-760c) que se estende a partir da referida ranhura circunferencial (754) ao longo da referida superfície ativa (36) em direção a um lado líquido da vedação (20) em sua totalidade sem interceptar outras ranhuras na referida ativa superfície (36), a referida pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) incluindo um padrão de repetição de ranhuras angulares, com cada padrão tendo uma pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c) com um ângulo de aproximação positivo e uma pluralidade de angulares ranhuras (760a-760c) com um ângulo de aproximação negativo, e cada uma das referidas ranhuras angulares sendo aberta em direção ao eixo (26) à medida que cada

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   3/10 uma das referidas ranhuras angulares se estende na sua totalidade ao longo da referida superfície ativa (36), em que em cada padrão, cada uma das referidas pluralidades de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) tendo um ângulo de aproximação positivo tem um comprimento diferente e, dentro de cada padrão de ranhuras angulares, a referida pluralidade de ranhuras com um ângulo de aproximação positivo e a referida pluralidade de ranhuras com um ângulo de aproximação negativo se aproximam a medida que as referidas ranhuras se estendem em direção à referida ranhura circunferencial anular (754).
6. 6. Vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que, em cada padrão, cada uma da dita pluralidade de ranhuras angulares (760a-760c) apresentando um ângulo de aproximação negativo apresenta um comprimento diferente.
7. 7. Vedação bidirecional (20) para vedar contra um eixo (26), que compreende:

   um bordo assentado apresentando uma superfície ativa (36) para engatar o eixo (26), caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) incluindo uma ranhura circunferencial (754) e uma pluralidade de ranhuras angulares se estendendo da dita ranhura circunferencial (754), a dita pluralidade de ranhuras angulares incluindo um padrão de repetição e ranhuras angulares com cada padrão apresentando uma pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c) com um ângulo de aproximação positivo e uma pluralidade de ranhuras angulares (760a-760c) com um ângulo de aproximação negativo, em que cada padrão inclui um suporte (762) que se estende axialmente da dita ranhura circunferencial (754), o dito suporte (762) apresentando uma porção radialmente rebaixada distinta das ditas ranhuras, e cada uma das ditas ranhuras angulares se comunicando com a dita porção de rebaixo.

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8. 8. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) inclui uma barreira estática anular (764) provida em uma ponta de cada dita ranhura angular (758a-758c, 760a-760c) entre a referida pluralidade de ranhuras angulares e o referido lado do líquido, e cada uma das referidas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) se estende na sua totalidade ao longo da referida superfície ativa (36) a partir da referida ranhura circunferencial anular (754) em direção ao referido lado do líquido sem circunscrever completamente o eixo (26).
9. 9. Vedação, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que cada uma das ditas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) apresenta uma primeira largura adjacente à dita ranhura circunferencial (754) e uma segunda largura mais estreita adjacente à dita barreira estática (764).
10. 10. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada das ditas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) apresenta um ângulo de aproximação com a dita ranhura circunferencial (754) de pelo menos 45 graus.
11. 11. Vedação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a dita barreira estática (764) é disposta entre o dito padrão de repetição de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) e um lado de ar da dita superfície ativa (36).
12. 12. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as ditas ranhuras angulares (758a-758c, 760a760c) apresentam uma área de seção transversal que diminui à medida que as ditas ranhuras se estendem para um lado de líquido da dita superfície ativa (36).
13. 13. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as ditas ranhuras angulares (758a-758c, 760a760c) se abrem para um lado de líquido da dita superfície ativa (36).

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14. 14. Vedação bidirecional (20) para vedar contra um eixo (26), que compreende:

    um bordo assentado apresentando uma superfície ativa (36) para engatar o eixo (26), caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) incluindo uma ranhura circunferencial anular (754) estendendo-se para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26) e uma pluralidade de ranhuras angulares sem interseção (758a758c, 760a-760c) que se estendem para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26), cada uma das referidas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) que se estende a partir da referida ranhura circunferencial (754) ao longo da referida superfície ativa (36) em direção a um lado líquido da vedação (20) em sua totalidade sem interceptar outras ranhuras na referida ativa superfície (36), a referida pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) incluindo um padrão de repetição de ranhuras angulares, com cada padrão tendo uma pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c) com um ângulo de aproximação positivo e uma pluralidade de angulares ranhuras (760a760c) com um ângulo de aproximação negativo, e cada uma das referidas ranhuras angulares sendo aberta em direção ao eixo (26) à medida que cada uma das referidas ranhuras angulares se estende na sua totalidade ao longo da referida superfície ativa (36), em que a referida pluralidade de ranhuras angulares (758a758c) com um ângulo de aproximação positivo em pelo menos um dos referidos padrões de ranhuras se estende a partir de uma área comum da referida ranhura circunferencial (754) em direção ao referido lado líquido.
15. 15. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita ranhura circunferencial (754) é disposta entre o dito padrão de repetição de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) e um lado de ar da dita superfície ativa (36).

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16. 16. Vedação bidirecional (20) para vedar contra um eixo (26), que compreende:

    um bordo assentado apresentando uma superfície ativa (36) para engatar o eixo (26), caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) incluindo uma ranhura circunferencial anular (754) estendendo-se para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26) e uma pluralidade de ranhuras angulares que se estendem para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26), a referida pluralidade de ranhuras angulares se estendendo para a referida ranhura circunferencial anular (754 ) em direção a um lado líquido da vedação (20), a referida pluralidade de ranhuras angulares incluindo um padrão de repetição de ranhuras angulares, com cada padrão tendo uma pluralidade de ranhuras angulares imediatamente adjacentes com um ângulo de aproximação positivo e uma pluralidade de ranhuras angulares imediatamente adjacentes com um ângulo de aproximação negativo, em que as referidas ranhuras angulares terminam antes de atingir o referido lado do líquido, cada uma das referidas ranhuras angulares se estende na sua totalidade ao longo da referida superfície ativa (36) a partir da referida ranhura circunferencial anular (754) em direção ao referido lado do líquido sem circunscrever totalmente o eixo (26), e dentro de cada padrão de ranhuras angulares, a referida pluralidade de ranhuras com um ângulo de aproximação positivo e a referida pluralidade de ranhuras com um ângulo de aproximação negativo se aproximam a medida que as referidas ranhuras se estendem em direção à referida ranhura circunferencial anular (754).
17. 17. Vedação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita ranhura circunferencial (754) é disposta entre o dito par de barreiras estáticas (756, 764).
18. 18. Vedação, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) inclui uma barreira

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    7/10 estática anular (764) disposta entre o dito padrão de repetição de ranhuras angulares e um lado de fluido da dita superfície ativa.
19. 19. Vedação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a dita ranhura circunferencial (754) é disposta entre o dito padrão de repetição de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) e um lado de ar da dita superfície ativa.
20. 20. Vedação bidirecional (20) para vedar contra um eixo (26), que compreende:

    um bordo assentado apresentando uma superfície ativa (36) para engatar o eixo (36), caracterizada pelo fato de que a dita superfície ativa (36) incluindo uma ranhura circunferencial anular (754) estendendo-se para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26) e uma pluralidade de ranhuras angulares estendendo-se para a referida superfície ativa (36) para longe do eixo (26), a referida pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c ) se estendendo a partir da referida ranhura circunferencial (754), a referida pluralidade de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) incluindo um padrão de repetição de ranhuras angulares, com cada padrão tendo uma pluralidade de ranhuras angulares adjacentes (758a-758c) com um ângulo de aproximação positivo e uma pluralidade de ranhuras angulares adjacentes (760a-760c) com um ângulo de aproximação negativo, em que dentro de cada padrão de ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c), a referida pluralidade de ranhuras (758a758c) com um ângulo de aproximação positivo e a referida pluralidade de ranhuras (760a-760c) com um ângulo de aproximação negativo se aproximam umas das outras, a medida que as ranhuras se estendem em direção à referida ranhura circunferencial anular (754), e a referida ranhura circunferencial (754) está a uma distância substancialmente constante do referido bordo conforme a referida ranhura circunferencial (754) se estende anularmente.

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21. 21. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as referidas ranhuras angulares se estendem a partir da referida ranhura circunferencial (754) ao longo da referida superfície ativa (36) em direção ao referido lado do líquido em sua totalidade sem se interceptar.
22. 22. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida ranhura circunferencial anular (754) está disposta entre um lado do ar da vedação (20) e as referidas ranhuras angulares.
23. 23. Vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a referida ranhura circunferencial anular (754) está disposta entre um lado do ar da vedação (20) e as referidas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c).
24. 24. Vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a referida ranhura circunferencial (754) está a uma distância substancialmente constante do referido bordo, quando a referida ranhura circunferencial (754) se estende anularmente.
25. 25. Vedação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a referida borda circunferencial (754) está a uma distância substancialmente constante do referido bordo conforme a referida ranhura circunferencial (754) se estende anularmente.
26. 26. Vedação, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a referida borda circunferencial (754) está a uma distância substancialmente constante do referido bordo conforme a referida ranhura circunferencial (754) se estende anularmente.
27. 27. Vedação (20), de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a referida ranhura circunferencial anular (754) está disposta entre um lado do ar da vedação (20) e as referidas ranhuras angulares.
28. 28. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza

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    9/10 da pelo fato de que cada uma das referidas ranhuras angulares (758a758c, 760a-760c) é aberta em direção ao eixo (26) conforme cada uma das referidas ranhuras angulares se estende em sua totalidade ao longo da referida superfície ativa (36).
29. 29. Vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada uma das referidas ranhuras angulares (758a758c, 760a-760c) forma um caminho de fluxo singular ininterrupto contíguo e discreto ao longo de sua totalidade a partir da referida ranhura circunferencial anular (754) em direção ao referido lado líquido.
30. 30. Vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que cada uma das referidas ranhuras angulares (758a758c, 760a-760c) forma um caminho de fluxo singular ininterrupto contíguo e discreto ao longo de sua totalidade a partir da referida ranhura circunferencial anular (754) em direção ao referido lado líquido.
31. 31. Vedação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que cada uma das referidas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) forma um caminho de fluxo singular ininterrupto contíguo e discreto ao longo de sua totalidade a partir da referida ranhura circunferencial anular (754) em direção ao referido lado líquido.
32. 32. Vedação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a referida superfície ativa (36) inclui uma barreira estática (764) entre o referido lado líquido da vedação (20) e as referidas ranhuras angulares, e cada uma das referidas angulares as ranhuras (758a-758c, 760a-760c) se estendem em sua totalidade ao longo da referida superfície ativa (36) em direção ao referido lado do líquido sem circunscrever completamente o eixo (26).
33. 33. Vedação, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que cada uma das referidas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) forma um caminho de fluxo singular ininterrup

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    10/10 to contíguo e discreto ao longo de sua totalidade a partir da referida ranhura circunferencial anular (754) em direção ao referido lado líquido.
34. 34. Vedação, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que cada uma das referidas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) é aberta em direção ao eixo (26) conforme cada uma das referidas ranhuras angulares se estende em sua totalidade ao longo da referida superfície ativa (36).
35. 35. Vedação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que cada uma das referidas ranhuras angulares (758a-758c, 760a-760c) forma um caminho de fluxo singular ininterrupto contíguo e discreto ao longo de sua totalidade a partir da referida ranhura circunferencial anular (754) em direção ao referido lado líquido.