BRPI0919273B1

BRPI0919273B1 - vedação energizada

Info

Publication number: BRPI0919273B1
Application number: BRPI0919273-5A
Authority: BR
Inventors: John Toynbee
Original assignee: James Walker & Co. Ltd.
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2020-11-17
Also published as: EP2331855B1; WO2010035039A1; GB2463873A; ES2868094T3; GB0817532D0; BRPI0919273A2; US9261195B2; US20110227291A1; EP2331855A1

Abstract

VEDAÇÃO ENERGIZADA. Uma montagem de vedação (1) descrita compreende um componente elastomérico (10) tendo uma superfície de vedação (25) para fornecer uma função de vedação, e uma faixa de energização (30), o componente elastomérico (10) incluindo uma abertura para a faixa de energização, em que a faixa de energização é adaptada para encaixar na abertura do componente elastomérico (10). Em uso, uma superfície externa da faixa de enrgização aplica uma força ao componente elastomérico (10), para deformar o componente elastomérico (10) para formar uma vedação na superfície de vedação. O componente de faixa de energização (30) inclui material não metálico.

Description

A presente invenção refere-se a vedações e em particular a vedações elastoméricas. Os aspectos da invenção encontram aplicação especifica em vedações energizadas e a métodos de fabricação de vedações energizadas. Onde se faz referência aqui a vedações energizadas, preferivelmente a vedação compreende um elemento de vedação que inclui um componente elastomérico e adicionalmente inclui um elemento de energização. Por exemplo, o elemento de vedação inclui uma abertura, e em uso o elemento de energização tem a forma de uma faixa ou anel de energização localizado na abertura e disposto para aplicar uma força de energização ao elemento de vedação para fazer com que o componente elastomérico forneça a função de vedação desejada.

Por exemplo, o anel de energização pode ser disposto em uso na abertura e ser dimensionado de tal modo que aplique uma força de energização no componente elastomérico para efetuar a função de vedação desejada.

Um exemplo de uma aplicação para tais vedações energizadas é em relação a Vedações de laminador de haste sem torção (No-Twist Rod Mill - NTRMS). NTRMS são utilizadas em aparelhos de laminação de metal. Por exemplo, podem ser localizadas de modo a proteger os mancais de laminação. Como tal a vedação pode ser exposta ao próprio ambiente de laminação bem como, por exemplo, lubrificante, e/ou vapor. Em alguns casos, será necessário que as vedações sejam adequadas para uso em ambientes quimicos e/ou fisicos rigorosos. Em muitos casos, é necessário que tais vedações sejam adequadas para uso em ambientes de temperatura elevada, por exemplo, em 200 graus C ou mais.

Uma vista em seção de uma parte de um arranjo de vedação energizada conhecido é mostrada na figura 1. A vedação 1 mostrada na figura 1 é geralmente anular e compreende dois componentes: um elemento de vedação que compreende um componente elastomérico 10, e uma faixa ou anel de energização de metal 30. Como mostrado na figura 1 o componente elastomérico anular 10 pode ser adaptado em uso na circunferência interna de um alojamento 20. Uma faixa de energização 30 é adaptada em uma circunferência interna do componente elastomérico 10 para formar uma luva interna coaxial no componente elastomérico 10. A faixa de energização 30 é dimensionada para aplicar uma força radial ao componente elastomérico para induzir o componente elastomérico 10 contra o alojamento 20 para executar a função de vedação.

No arranjo mostrado na figura 1, a faixa de energização 30 tem um diâmetro externo que é maior do que o diâmetro interno da circunferência interna do componente elastomérico 10, de modo que quando a faixa 30 é encaixada no componente elastomérico 10, a faixa 30 exerce uma força radial e/ou tensão de arco no componente elastomérico 10. Isso atua para deformar ou enerqizar elasticamente o elemento de vedação, fazendo com que o componente elastomérico 10 pressione contra o alojamento 20, e desse modo a função de vedação sendo executada.

Em arranjos conhecidos, a faixa de energização é feita de aço inoxidável. A faixa ou anel de energização 30 é fabricada de uma tira de aço que é prensada no formato exigido e então soldada topo a topo ou por sobreposição para unir as porções da faixa de aço para formar o anel de energização da circunferência externa exigida.

Entretanto, há desvantagens com tal arranjo.

Primeiramente, verificou-se que o formato da faixa de energização 30 é de importância para obter a função de vedação desejada, porém que a fabricação da faixa no formato e configuração exigidos compreendidos nas tolerâncias desejadas pode ser dificil. Por exemplo, o processo de soldagem utilizado em sua fabricação pode levar à faixa de energização de metal sendo obliqua e/ou não circular. Isso pode resultar em uma excipiente de vedação incompatível sendo aplicada ao componente elastomérico, o que pode resultar em um tempo de vida reduzido da vedação. Além disso, o uso de soldagem para formar a faixa pode formar uma faixa 30 tendo uma superficie externa não circular, em particular onde a soldagem por sobreposição é realizada. Isso pode levar a desempenho reduzido de vedação e/ou vida reduzida da vedação.

Uma dificuldade adicional encontrada com as faixas de energização de aço conhecidas é que a faixa de energização pode ser dificil de encaixar na abertura do elemento de vedação. Em particular, o encaixe da faixa de energização de metal na abertura na vedação é um desafio porque a circunferência externa da faixa é maior do que a circunferência interna da abertura no elemento de vedação, e em alguns casos, a faixa não pode ser deformada elasticamente e a faixa pode ser danificada durante inserção. Além disso, a inserção da faixa requer geralmente a entrada de adaptadores especializados e ferramental dedicado especialista. Isso aumenta o custo da instalação da vedação. Além disso, a falha em encaixar a faixa na vedação corretamente pode resultar em dano para o elemento de vedação, o que por sua vez pode resultar em falha prematura da vedação.

A presente invenção procura, portanto fornecer um arranjo de vedação que supere ou diminua um ou mais dos problemas descritos acima e/ou outros problemas.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecida uma faixa de energização para uso em uma montagem de vedação elastomérica compreendendo um elemento de vedação que inclui um componente elastomérico tendo uma superfície de vedação para fornecer uma função de vedação e incluindo uma abertura para a faixa de energização, em que a faixa de energização é adaptada para encaixar pelo menos parcialmente na abertura do elemento de vedação de tal modo que, em uso, uma superfície externa da faixa de energização aplica uma força de vedação ao componente elastomérico; e em que o componente de faixa de energização compreende material substancialmente não metálico, e/ou um material plástico.

Preferivelmente a faixa inclui um ou mais materiais plásticos. Preferivelmente a faixa compreende um material plástico de engenharia. Preferivelmente, o material da faixa de energização inclui pelo menos 80%, preferivelmente 90% em peso de material plástico. Em alguns arranjos, prefere-se que a faixa compreenda substancialmente somente material plástico, por exemplo, somente material plástico de engenharia.

O uso de um material não metal na faixa de energização, por exemplo, um feito de um material plástico, por exemplo, incluindo um material plástico de engenharia pode originar vantagens em relação a faixas de aço inoxidável. Por exemplo, a precisão dimensional das faixas de energização pode ser aperfeiçoada. Por exemplo, as faixas podem ser formadas por moldagem, ou usinagem, técnicas que podem originar formato e/ou configuração mais uniforme das faixas em comparação com faixas de aço. As desvantagens de formato discutidas acima associadas à soldagem de faixas de aço também podem ser reduzidas ou evitadas. Além disso, o custo de fabricação de números grandes das faixas pode ser baixo. Além disso, a facilidade de encaixe da faixa de acordo com a presente invenção pode ser aperfeiçoada como discutido adicionalmente abaixo.

Embora um exemplo de um tipo de arranjo de faixa e vedação seja mostrado na figura 1, deve ser entendido que características da invenção podem ser aplicadas a muitos tipos de vedação. A invenção não deve ser considerada limitada particularmente ao arranjo mostrado na figura 1 ou em quaisquer das outras figuras. Preferivelmente, a invenção tem aplicação geral em todas as vedações energizadas.

Um aspecto amplo da invenção provê uma faixa de energização para uma vedação energizada, a faixa incluindo material plástico, preferivelmente material plástico de engenharia.

A faixa pode compreender um único material, ou pode compreender mais de um material, que pode estar presente como uma mistura de materiais, e/ou que pode estar presente como camadas ou regiões diferentes da faixa. A faixa pode incluir um ou mais revestimentos em toda ou somente uma parte ou região da faixa. Uma ou mais das camadas ou revestimentos pode compreender material plástico ou outro material. Um ou mais dos materiais na faixa, por exemplo, uma ou mais das camadas ou revestimento pode compreender um material metálico ou de metal.

A faixa pode ser substancialmente circular. Preferivelmente a faixa é anular, preferivelmente a superficie externa da faixa é substancialmente circular. A superficie interna também pode ser geralmente circular. Formações de superficie podem ser fornecidas como discutido adicionalmente abaixo.

Preferivelmente, o tamanho da faixa é maior do que o tamanho da abertura.

A abertura pode ser geralmente circular e o diâmetro externo da faixa é preferivelmente maior do que o diâmetro interno da abertura do elemento de vedação. A abertura pode ser formada no componente elastomérico.

Em alguns exemplos, o diâmetro externo da faixa é pelo menos 0,25 mm maior, preferivelmente pelo menos 0,5 mm maior do que o diâmetro interno da abertura. Em algumas aplicações, o diâmetro externo da faixa pode ser tanto quanto 1 ou 2 mm maior do que o diâmetro interno da abertura. Em um exemplo, uma vedação tendo um diâmetro interno de 145,07 mm é utilizada com uma faixa tendo um diâmetro externo de 145,85 mm. Preferivelmente o diâmetro externo da faixa é aproximadamente 0,25% maior do que o diâmetro correspondente da abertura, por exemplo, entre aproximadamente 0,5 e 1,0% maior do que o diâmetro correspondente da abertura. Geralmente, preferivelmente uma dimensão da faixa está entre aproximadamente 0,5% e 1,0% maior do que a dimensão correspondente da abertura.

O elemento de vedação e/ou componente elastomérico pode incluir uma seção que é geralmente anular. Desse modo em alguns arranjos, a abertura do elemento de vedação pode ser fornecida pela superfície interior da seção geralmente anular.

O componente elastomérico pode ser substancialmente anular. O próprio elemento de vedação pode ser de formato substancialmente anular.

Preferivelmente, a quantidade pela qual as dimensões externas da faixa de energização são maiores do que as dimensões internas da abertura do elemento de vedação é tal que a força de vedação exercida no elastômero é suficiente para fazer com que uma vedação seja formada na superfície de vedação contra um assento de vedação, e evitar rotação da vedação na aplicação.

Preferivelmente, para um componente elastomérico de espessura na faixa de 5 mm a 10 mm, com um diâmetro interno de aproximadamente 110 mm, a espessura da faixa de energização está na faixa de aproximadamente 5 mm a 10 mm, por exemplo, aproximadamente 7 mm. Faixas de até 200 mm de diâmetro ou menos mais são consideradas.

Preferivelmente, a faixa de energização é resistente quimicamente e à temperatura sob condições de operação ambiental a serem experimentadas pela vedação. Por exemplo, as condições de operação podem incluir temperaturas de 130°C a 200°C ou mais, e exposição a vapor, óleos de lubrificação de maquinaria e/ou outros produtos quimicos dependendo do uso pretendido da vedação. Preferivelmente o material de vedação é resistente a álcali, aminas, e quaisquer outros inibidores de corrosão que possam estar presentes no óleo hidráulico utilizado, incluindo aqueles comumente presentes em tais sistemas. A faixa de energização pode ser também exposta a fluidos hidráulicos e água de resfriamento em temperaturas elevadas.

Preferivelmente, o material de faixa de energização apresenta uma alteração em volume não maior do que aproximadamente 10%, preferivelmente não maior do que aproximadamente 5% através da faixa de temperatura operacional e/ou em exposição ao ambiente quimico.

Preferivelmente a alteração em módulo elástico do material e/ou outra propriedade fisica não é maior do que aproximadamente 10%, preferivelmente não maior do que aproximadamente 5% em exposição aos fatores ambientais relevantes. Preferivelmente a Tg do material da faixa é maior do que 100 graus C, preferivelmente maior do que aproximadamente 150 graus C, preferivelmente maior do que 200 ou 250 graus C.

A faixa de energização pode incluir um ou mais materiais de polimero. Por exemplo, a faixa de energização pode compreender PEEK (poliéter éter cetona) ou polioximetileno (poliacetal). A faixa pode incluir um ou mais poliéteres aromáticos, por exemplo, óxido de polifenileno PPO, que é resistente a ácidos aquosos e álcalis e tem boa estabilidade dimensional. Sulfeto de polifenileno (PPS) pode ser incluido no material de faixa, sendo quimicamente resistente com boa estabilidade térmica. Polissulfonas aromáticas podem ser também utilizadas. A faixa pode incluir polifenil sulfona (PPSU). 0 material da faixa pode incluir uma poliamida, por exemplo, um polimero ou copolimero de náilon. Por exemplo, o material pode incluir náilon 6, 6 ou náilon 6, 10. O material da faixa pode incluir uma poliimida ou poliamida-imida (PAI) ou similar. O material pode incluir um ou mais polimeros ou copolimeros.

A faixa de energização pode incluir qualquer material apropriado, opcionalmente incluindo excipientes e outros componentes de tal modo que a faixa tenha as propriedades fisicas e quimicas exigidas.

O material da faixa de energia pode conter excipientes, por exemplo, fibra de vidro, fibra de carbono e/ou grafite. Preferivelmente, o material inclui não mais do que 75% em peso de componentes de excipiente com base no peso do material de faixa. O material de faixa pode incluir menos de 50%, 30% ou mesmo menos do que 10% em peso de componentes de excipiente baseados no peso do material, dependendo dos materiais de polimero utilizados e a aplicação pretendida do material.

Preferivelmente, a faixa de energização é fabricada por usinagem ou moldagem, embora qualquer técnica apropriada possa ser utilizada. Faixas de energização em alguns exemplos da invenção podem fornecer várias vantagens sobre uma faixa que compreende uma tira de aço inoxidável soldada, por exemplo: . Uniformidade - onde o material da faixa não é soldado, cada faixa individual pode ser feita tendo uma superfície externa mais uniforme do que anteriormente; uma faixa de energização uniforme sendo desejável visto que pode exercer uma força de energização uniforme no elemento de vedação em alguns arranjos . Precisão - usinagem e moldagem podem ser processos de fabricação mais precisos do que soldagem, e, portanto a faixa pode ser fabricada em tolerâncias de fabricação mais exigentes do que anteriormente para alguns exemplos; . Facilidade de instalação. Preferivelmente a faixa é suficientemente flexivel de modo que possa ser deformada para instalação no componente elastomérico, porém suficientemente rigida de modo que forneça a tensão de arco necessária para fornecer o efeito de vedação. Em alguns casos, o uso de uma ferramenta especializada não será necessário para instalação da faixa.

Essas vantagens podem fornecer vedações de vida mais longa, mais confiáveis com comportamento mais previsível (por exemplo, em termos de pressão de vedação de pico e tempo para falha).

Deve ser entendido que nem todos os exemplos da faixa de acordo com a invenção terão algumas ou todas essas vantagens. É considerado que faixas de acordo com a invenção podem ser formadas utilizando uma operação de soldagem. Tais faixas podem ter ainda uma ou mais das vantagens indicadas acima e/ou outras vantagens.

Em alguns exemplos, a faixa de energia tem um perfil retangular. Alternativamente, o perfil da faixa de energização pode ser um formato diferente, por exemplo, circular, lenticular, no formato de D ou qualquer outro formato apropriado.

A faixa de energização pode ser fabricada para incluir características adicionais não disponíveis anteriormente com faixas de metal fabricadas.

Preferivelmente a faixa é suficientemente rigida que pode resistir à deformação quando instalada na montagem de vedação. Entretanto, preferivelmente a faixa na instalação na montagem de vedação é suficientemente flexivel que pode ser deformada durante instalação. A rigidez/flexibilidade exigida pode ser uma propriedade inerente do material de faixa, por exemplo, a formulação de material de plástico e/ou a própria faixa, por exemplo, em relação a suas dimensões, por exemplo, o formato em seção da faixa e/ou sua espessura, e/ou rigidez pode ser fornecida por elementos de reforço.

A faixa pode incluir ainda elementos de reforço. Prefe-rivelmente os elementos de reforço são fornecidos em uma su-perficie interna da faixa.

Por exemplo, os elementos de reforço podem atuar para aumentar a rigidez da faixa. Os elementos de resistência podem ser formados durante a formação da própria faixa de ener- gização ou alternativamente ou, além disso, podem ser adicionados em um momento posterior. Esses elementos podem ter quaisquer de várias geometrias.

Preferivelmente, os elementos de resistência são localizados em uma superfície interna da faixa de energização. Alternativamente, ou, adicionalmente, os elementos de reforço podem ser localizados na superfície externa da faixa de energização.

A faixa pode incluir ainda formações de engate para engate com o elemento de vedação. Por exemplo, o componente elastomérico/elemento de vedação e a faixa podem incluir formações complementares. Isso pode melhorar a fixação da faixa à porção relevante do elemento de vedação.

A faixa pode incluir um ou mais recessos ou aberturas para engate com protuberâncias no componente de vedação. Por exemplo, a faixa pode incluir furos em torno de sua circunferência, o componente elastomérico incluindo botões de material elastomérico que estendem para dentro dos furos, desse modo aperfeiçoando a ligação do material à faixa e para reduzir adicionalmente a capacidade de girar. Em alguns exemplos, o material elastomérico pode ser formado sobre a faixa por moldagem, os botões estendendo para dentro dos furos ou outras formações na faixa durante o processo de moldagem.

Essa característica é de importância específica em alguns arranjos e pode ser fornecida independentemente, por exemplo, como discutido adicionalmente abaixo.

Em outros arranjos, onde as protuberâncias são pré- formadas no componente elastomérico, esses meios de engate podem auxiliar em alinhamento ao encaixar a faixa de energização no componente elastomérico e também reduzir deslizamento da faixa de energização em relação ao componente elastomérico após a faixa de energização estar no lugar.

Em alguns exemplos, meios de engate compreendem formações adaptadas para aumentar fricção entre a faixa de energização e o componente elastomérico. Em alguns exemplos, os elementos de resistência também podem atuar como elementos de engate.

Em outro exemplo, primeiros meios de engate na faixa são adaptados para engatar-se com segundos meios de engate localizados na superfície interna do componente elastomérico. Preferivelmente, os primeiros meios de engate compreendem uma pluralidade de entalhes, preferivelmente furos. Preferivelmente, os segundos meios de engate compreendem uma pluralidade de protuberâncias. Mais preferivelmente, as protuberâncias compreendem botões moldados. Em uma alternativa, os primeiros meios de engate compreendem protuberâncias e os segundos meios de engate compreendem entalhes. Desse modo, será reconhecido que a faixa pode incluir protuberâncias, o componente elastomérico incluindo recessos ou furos.

De acordo com outro aspecto da invenção é fornecida uma faixa de energização para uso em uma montagem de vedação elastomérica compreendendo um elemento de vedação incluindo um componente elastomérico tendo uma superficie de vedação, a faixa de energização sendo geralmente anular e adaptada para encaixar substancialmente no elemento de vedação, e tendo um diâmetro externo maior do que um diâmetro interno do elemento de vedação, de tal modo que, em uso, uma superficie externa da faixa de energização aplica uma força radial em uma superficie interna do elemento de vedação, desse modo aplicando uma força de vedação ao componente elastomérico; e em que a faixa de energização compreende ainda uma formação de engate localizada em uma superficie externa da faixa de energização e adaptada para engatar-se com o elemento de vedação.

De acordo com esse aspecto, a faixa pode incluir ou não material metálico.

A formação de engate pode incluir, por exemplo, um ou mais furos ou recessos, por exemplo, para engate com protuberâncias no elemento de vedação e/ou uma ou mais protuberâncias, por exemplo, para engate com furos ou recessos no elemento de vedação.

Uma porção do componente elastomérico pode estar em engate de intertravamento com uma porção da faixa. Em alguns arranjos, o componente elastomérico e faixa podem ser moldados juntos para formar um único componente. Isso pode originar vantagens significativas ao encaixar a vedação.

Um agente de ligação, por exemplo, um agente de ligação quimico pode ser fornecido entre uma superfície da faixa e uma superfície do componente elastomérico.

De acordo com outro aspecto da invenção é fornecido um arranjo de vedação que inclui uma faixa como descrito aqui e o elemento de vedação.

De acordo com um aspecto adicional da invenção, é fornecida uma montagem de vedação que compreende um elemento de vedação incluindo um componente elastomérico tendo uma superfície de vedação para fornecer uma função de vedação, e uma faixa de energização, o elemento de vedação incluindo uma abertura para a faixa de energização, em que a faixa de energização é adaptada para encaixar na abertura do elemento de vedação de tal modo que, em uso, uma superfície externa da faixa de energização aplica uma força de vedação ao componente elastomérico, e em que a faixa de energização compreende material substancialmente não metálico.

A invenção também provê uma montagem de vedação como descrito aqui, em que a faixa é geralmente anular e tem um diâmetro externo maior do que uma dimensão interna do elemento de vedação de tal modo que em uso, a superficie externa da faixa de energização aplica uma força de vedação a uma superficie interna do componente elastomérico. Também é fornecida por um aspecto da invenção uma montagem de vedação que compreende:

Um elemento de vedação tendo um componente elastomérico com uma superficie de vedação, e uma abertura interna, uma faixa de energização encaixada na abertura interna, e a faixa de energização compreendendo material não metálico.

Um aspecto adicional da invenção provê uma montagem de vedação que compreende um componente elastomérico tendo uma superficie de vedação para fornecer uma função de vedação, e uma faixa de energização para aplicar uma força de vedação ao componente elastomérico, em que o componente elastomérico é aplicado à faixa por moldagem.

A moldagem do componente elastomérico, por exemplo, material elastomérico do componente elastomérico sobre a faixa, por exemplo, de material plástico, pode originar vedações particularmente vantajosas em alguns arranjos. Em particular, em alguns casos, ligação significativamente aperfeiçoada pode ser obtida entre o componente elastomérico e a faixa.

Preferivelmente a faixa compreende um material plástico. Isso pode fornecer ligação melhor em comparação com materiais não plásticos. A faixa pode incluir um ou mais materiais, um ou mais dos quais poderiam ser materiais plásticos.

Preferivelmente a faixa compreende formações de superficie em uma região de interface entre o componente elastomérico e a faixa. Tais formações de superficie podem melhorar a ligação ainda adicionalmente entre o componente elastomérico e a faixa. Por exemplo, as formações de superficie podem compreender projeções e/ou recessos na superficie da faixa, por exemplo, fornecendo uma superficie chavetada para o material elastomérico.

Em alguns exemplos, a faixa pode compreender recessos e/ou aberturas em sua superficie. Por exemplo, a faixa pode compreender perfurações, por exemplo, em torno de sua circunferência. 0 material elastomérico pode fluir para dentro de tais formações durante moldagem desse modo aperfeiçoando a ligação entre os componentes.

A vedação do presente aspecto pode incluir ainda uma ou mais das características indicadas aqui em relação a outros aspectos da invenção.

A invenção inclui ainda um método de fabricação de uma vedação energizada que compreende um componente elastomérico tendo uma superfície de vedação para fornecer uma função de vedação, e uma faixa de energização para aplicar uma força de vedação ao componente elastomérico, em que o método inclui a etapa de moldar o componente elastomérico sobre uma ou mais superficies da faixa.

Preferivelmente a faixa inclui uma ou mais formações de superfície e a etapa de moldagem inclui moldagem de material elastomérico sobre a faixa de modo que o material chaveta com as formações de superfície.

Preferivelmente a faixa inclui uma ou mais perfurações, o método incluindo moldagem do material elastomérico sobre a faixa de modo que flua para dentro das perfurações.

Como alternativa, ou, adicionalmente, métodos quimicos, por exemplo, agentes de ligação quimica ou métodos de cauterização poderiam ser utilizados para ligar a borracha quimicamente ao plástico. Por exemplo, uma composição adesiva poderia ser aplicada entre o material elastomérico e a faixa. Qualquer composição apropriada poderia ser utilizada. Desse modo, o método pode incluir ainda a etapa de aplicar um agente de ligação entre pelo menos uma porção da faixa e pelo menos uma porção do material elastomérico.

A moldagem pode ser realizada por qualquer método apropriado, por exemplo, por moldagem por injeção, moldagem por transferência ou moldagem por compressão. Em muitos casos, o controle das dimensões dos componentes, por exemplo, seleção de um diâmetro externo apropriado da faixa, e resistência de arco são importantes para obter a energização desejada da vedação. Em muitos casos, simplesmente por obter as dimensões apropriadas da faixa, a energização ocorrerá.

Em alguns casos, pode ser possivel formar a vedação energizada e faixa em uma peça. Por exemplo, uma técnica de moldagem em duas etapas pode ser utilizada para formar a vedação. Em tal método, uma primeira etapa pode compreender moldagem da faixa para ter as dimensões desejadas; na segunda etapa, a quantidade correta de elastômero seria moldada por injeção em um molde contendo a faixa para formar a vedação energizada em uma peça. Tal método, ou outro método para produzir uma vedação de uma peça pode originar vantagens na instalação da vedação.

A faixa e material elastomérico podem ser moldadas juntas para formar um único elemento.

Como utilizado aqui, os termos "faixa" ou "anel" ao se referir à vedação elastomérica ou a faixa de energização devem ser preferivelmente entendidos como sendo intercambiáveis, onde apropriado. Entretanto, deve ser entendido que o formato da faixa não é necessariamente circular como mostrado nos desenhos; outras configurações da abertura e faixa são possiveis.

A invenção estende-se a métodos e/ou aparelhos substancialmente como aqui descrito, preferivelmente com referência a um ou mais dos desenhos em anexo.

Qualquer característica em um aspecto da invenção pode ser aplicada a outros aspectos da invenção em qualquer combinação apropriada. Características de aparelho podem ser aplicadas a aspectos de método e vice versa.

Características preferidas da presente invenção serão descritas agora, simplesmente como exemplo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

A figura 1 mostra uma vista em seção transversal de uma montagem de vedação;

A figura 2 mostra uma parte da vista da figura 1 em mais detalhes;

A figura 3 mostra outro exemplo de uma faixa de energização;

A figura 4 mostra uma vista em seção de uma montagem de vedação incluindo a faixa da figura 3;

A figura 5 mostra um exemplo adicional de um arranjo de vedação; e

A figura 6 mostra um exemplo adicional de um anel de energização.

A figura 1 mostra uma montagem de vedação elastomérica 1, gue compreende um elemento de vedação incluindo um componente elastomérico anular 10 adaptado com a circunferência interna de um alojamento 20, e retido no lugar contra uma superfície de vedação 25 por uma faixa de energização 30 adaptada na circunferência interna do componente elastomérico 10. A faixa de energização 30 atua com uma força de vedação para pressionar o elastômero contra as superficies de vedação 25 do alojamento 20 para executar a função de vedação.

A faixa de energização 30 tem um diâmetro externo que é maior do que o diâmetro interno do componente elastomérico 10, de modo que quando a faixa 30 é adaptada ao componente elastomérico 10, por ser inserida para formar uma luva interna coaxial, a faixa 30 exerce uma força radial sobre o componente elastomérico 10. Isso atua para deformar elasticamente ou energizar o elastômero, fazendo com que o mesmo seja induzido contra o alojamento 20 desse modo retendo o componente elastomérico 10 no lugar e permitindo que se obtenha uma função de vedação.

A figura 2 é uma vista em seção transversal de uma parte da montagem de vedação 1 da figura 1. O formato do componente elastomérico 10 pode ser visto como sendo tal de modo a encaixar ajustadamente contra o assento de vedação do alojamento 20, com a faixa de energização 30 engatando o componente elastomérico 10.

A escolha de materiais para o componente elastomérico 10 e faixa de energização 30 dependerá das condições operacionais esperadas e do desempenho de vedação exigido, e das propriedades mecânicas em temperaturas operacionais. Geralmente, é necessário que os materiais sejam resistentes a produtos químicos e calor. As temperaturas operacionais podem estar, por exemplo, entre aproximadamente 130 e 200 graus C, com resistência a vapor, fluidos de lubrificação sendo exigidos. Preferivelmente, onde apropriado, o elemento de vedação e/ou componente elastomérico tem uma ou mais das propriedades de resistência química e/ou propriedades físicas (por exemplo, resistência a temperatura) da faixa discutida aqui. A dureza do componente elastomérico pode ser, por exemplo, entre 70 e 90 IRHD (Graus de dureza de borracha internacional). O componente elastomérico pode incluir qualquer elastômero apropriado, por exemplo, borracha natural, borracha de butila, polibutadieno, elastômero de estireno-butadieno (SBR), borracha de nitrila, borracha de nitrila hidrogenada (HNBR), ou, por exemplo, EPM (elastômero de propileno etileno), borracha de dieno propileno etileno (EPDM), um elastômero contendo flúor, por exemplo, um elastômero de flúor ou perfluor FKM ou FFKM ou qualquer outro elastômero apropriado ou mistura de elastômeros.

Preferivelmente o material da vedação é escolhido para ser resistente a impacto de partículas e outros residues que possam estar no ambiente operacional.

O que se segue é um exemplo de fatores ambientais para aplicação de um arranjo de vedação para uso em um laminador de haste sem torção. Será reconhecido que as vedações da presente invenção não são restritas àquelas para uso nas aplicações especificas descritas. A lista a seguir pretende fornecer uma indicação do ambiente fisico e quimico ao qual a vedação poderia ser exposta.

Exemplo de ambiente quimico/temperatura:

Velocidade de linha de 120 m/s (até pelo menos 150 m/s) Temperatura de óleo de até 100 graus C, temperaturas localizadas em excesso de 150 graus C, podem ser tão elevadas quanto 200 graus C Exposição a vapor e água, exposição a óleo lubrificante (geralmente baseado em mineral, porém outros óleos podem ser utilizados)

Residues do processo Nesse exemplo, as vedações são para uso na proteção dos mancais em laminadores de alta velocidade para fabricação de haste de aço, e são conhecidas na técnica como vedações de laminação sem torção (NTRMS). O componente elastomérico 10 é feito de HNBR (ou qualquer outro material apropriado) e a faixa de enerqização 30 é usinada ou moldada de PEEK (poliéter éter cetona): um plástico de enqenharia.

A montagem do conjunto de vedação elastomérica 1 envolve a deformação sucessiva e inserção primeiramente, do componente elastomérico 10 no alojamento 20, e subseqüentemente, a deformação e inserção da faixa de energização 30. O material plástico de engenharia da faixa de energização 30 é relativamente fácil de deformar sem exigir ferramentas de especialistas para sua inserção, porém é adequadamente construída quando instalada para fornecer a função de vedação necessária.

A figura 4 mostra uma faixa de energização 130 que é similar à faixa de energização 30 descrita exceto que inclui furos 132 dispostos em torno de sua circunferência. O componente elastomérico 110 mostrado na figura 4 é moldado diretamente sobre a faixa 130. Como mostrado na figura 4, o material elastomérico estende para dentro do furo 132 formando um botão 112 que retém a faixa no lugar.

A figura 5 mostra um exemplo alternativo de um arranjo de vedação. O arranjo 200 inclui um alojamento 202 e um componente de vedação elastomérico caliciforme 204 localizado em uma abertura no alojamento. O componente de vedação 204 tem uma base 206 e paredes verticais 208. A região das paredes 208 adjacente ao alojamento 202 inclui superficies de vedação 210. Embora um formato especifico tenha sido mostrado na figura 5, será entendido que a vedação poderia ter qualquer formato, desde que forneça superficies de vedação contra assentos de vedação do alojamento. Onde se faz referência à "base" e "vertical", será entendido que o arranjo pode estar em uma orientação diferente.

Um anel de energização 212 é localizado entre as paredes 208. A dimensão externa do anel 212 é maior do que a dimensão correspondente entre as paredes 208 de modo que o anel exerce uma força para fora no componente elastomérico desse modo fornecendo vedação das paredes 208 contra os assentos de vedação 210.

O material do anel e/ou componente elastomérico pode ser como descrito acima. O elemento de vedação pode consistir no componente elastomérico.

A figura 6 mostra um exemplo adicional de um anel de energização 312 que pode ser utilizado para qualquer arranjo de vedação apropriado. Será visto que o anel 312 é geralmente circular e em torno de sua superficie circunferencial interna é disposta uma pluralidade de formações de reforço 314. Nesse caso, as formações fornecem dentes que estendem geralmente radialmente para dentro a partir da superficie interna. Será reconhecido que outros formatos de formação 314 poderiam ser utilizados e poderiam ser dispostos diferentemente em torno da superficie interna do anel 312. O anel 312 pode incluir também os furos 132 do anel da figura 3 e/ou outras formações associadas à superfície externa do anel para engate com o elemento de vedação.

Como indicado acima, o elastômero e anel podem ser formados em uma peça. O elastômero e anel podem ser formados por moldagem por qualquer método apropriado, por exemplo, como indicado acima. Em alguns casos, uma técnica de moldagem de duas etapas pode ser utilizada, por exemplo, como descrito acima.

Em um exemplo adicional de um método de moldagem de duas etapas, o elastômero pode ser moldado sobre um componente de plástico quente para formar a montagem de vedação. O elastômero pode ser moldado sobre o componente de faixa. Em tais casos agentes de cauterização ou ligação e/ou formações como furos ou perfurações na faixa podem ser utilizados ou não. O elastômero pode aderir ao anel sem tais elementos adicionais serem exigidos, por exemplo, se o anel estiver em uma temperatura elevada.

Será reconhecido por aqueles versados na técnica que elastômeros apropriados para o componente de vedação e métodos apropriados para o anel de energização serão escolhidos de acordo com as condições operacionais.

Os componentes e características mostradas nos desenhos em anexo não são necessariamente mostrados em escala.

Será entendido que a presente invenção foi descrita acima simplesmente como exemplo, e modificações de detalhes pode ser feita estando dentro do escopo da invenção.

Cada característica revelada na descrição, e (onde apropriado) as reivindicações e desenhos podem ser fornecidos 10 independentemente ou em qualquer combinação apropriada.

Claims

1. Montagem de vedação (1) que compreende um componente elastomérico (10) tendo uma superficie de vedação (25) para fornecer uma função de vedação e uma faixa de energização (30), o componente elastomérico (10) incluindo uma abertura para a faixa de energização (30) possuindo um diâmetro interno; em que a abertura do componente elastomérico (10) é geralmente circular e o diâmetro externo da faixa (30) é maior do que o diâmetro interno da abertura do componente elastomérico (10); caracterizado pelo fato de que: o diâmetro interno da faixa de energização (30) é adaptado para encaixar coaxialmente contra o diâmetro interno da abertura do componente elastomérico (10) de tal modo que, em uso, a faixa de energização (30) aplica uma força de vedação ao componente elastomérico (10); em que o componente de faixa de energização (30) inclui material substancialmente não metálico; em que o material da faixa (30) inclui um ou mais de PEEK, polioximetileno, poliéter aromático, sulfeto de polifenileno, polissulfona aromática, sulfona de polifenila, poliamida, poliimida ou poliamida-imida; e em que a faixa de energização (30) é flexivel.

2. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente elastomérico (10) inclui uma seção que é geralmente anular.

3. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o componente elastomérico (10) é substancialmente anular.

4. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material da faixa (30) inclui não mais do que 75% em peso de componentes de excipiente com base no peso do material.

5. Montagem de vedação (1) , de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a faixa (30) é fabricada por usinagem e/ou moldagem.

6. Montagem de vedação (1), de acordo a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a faixa (30) inclui ainda um ou mais elementos de reforço.

7. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a faixa (30) inclui ainda formações de engate para engate com o elemento de vedação.

8. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a faixa (30) inclui recessos ou aberturas para engate com protuberâncias no elemento de vedação.

9. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a faixa (30) compreende formações de superficie em uma região de interface entre o componente elastomérico (10) e a faixa (30).

10. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que as formações de superficie compreendem projeções e/ou recessos na superfície da faixa (30), e/ou uma ou mais perfurações na faixa (30).

11. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que uma porção do componente elastomérico (10) está em engate de intertravamento com uma porção da faixa (30).

12. Montagem de vedação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que inclui um agente de ligação química entre uma superfície da faixa (30) e uma superfície do componente elastomérico (10).