BRPI0507535B1

BRPI0507535B1 - disposição de vedação mecânica de eixo

Info

Publication number: BRPI0507535B1
Application number: BRPI0507535-1A
Authority: BR
Inventors: Kari Laitinen
Original assignee: Crane John Safematic Oy
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2019-11-05
Also published as: US7694977B2; FI117108B; JP2007522412A; BRPI0507535A; ZA200606562B; AU2005210783A1; FI20045031A0; CN100462598C; FI20045031L; PT1718889E; EP1718889B1; JP2012145232A; ES2397700T3; NZ549631A; AU2005210783B2; WO2005075861A1; US20070170655A1; CA2555354C; EP1718889A1; CA2555354A1

Abstract

disposição de vedação mecânica de eixo. a presente invenção refere-se a uma disposição de vedação mecânica de eixo. a disposição compreende pelo menos uma parte vedante (1, 2), que gira com um eixo (14) em relação a uma estrutura (13) do dispositivo e pelo menos uma parte vedante (4) fixada à estrutura (13) e/ou a uma parte separada da estrutura (3), que não é rotativa em relação à mesma. a disposição também compreende pelo menos uma parte adicional (7), disposta para conectar as partes vedantes (1, 2) que giram em relação à estrutura (13) e/ou as partes vedantes rotativas (1, 2) e pelo menos uma parte adicional (8), disposta para conectar a estrutura (13) e a parte vedante (8) que não é rotativa em relação à mesma e para prevenir a rotação da parte vedante (8) em relação à estrutura (13). pelo menos um conjunto de partes adicionais (7, 8) se constitui de elementos metálicos de memória.

Description

“DISPOSIÇÃO DE VEDAÇÃO MECÂNICA DE EIXO

Antecedentes da Invenção [001] A presente invenção refere-se a uma disposição, de uma vedação mecânica de eixo, mais particularmente, a uma disposição de vedação mecânica de eixo compreendendo pelo menos uma parte de superfície deslizante que gira com um eixo em relação a uma estrutura do dispositivo, onde pelo menos uma parte de superfície deslizante é fixada à estrutura e/ou a uma parte separada da estrutura que não é rotativa em relação à mesma, onde a parte de superfície deslizante que gira em relação à estrutura e a parte de superfície deslizante não-rotativa são providas de superfícies deslizantes pressionadas entre si, onde pelo menos uma parte adicional é disposta para conectar a parte de superfície deslizante que gira em relação à estrutura, ao eixo e/ou a pelo menos uma parte de inserção fixada ao eixo, girando com o mesmo, a fim de transferir o movimento de rotação do eixo para a parte de superfície deslizante e onde pelo menos uma parte adicional é disposta para conectar a parte de superfície deslizante que não é rotativa em relação à estrutura, à dita estrutura ou a pelo menos uma parte de inserção conectada à estrutura, a fim de prevenir a rotação da parte de superfície deslizante em relação à estrutura.

[002] As vedações mecânicas de eixo conhecidas, tipicamente, compreendem pelo menos uma parte de superfície

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2/13 deslizante rotativa, a qual é fixada a um eixo que gira em relação à estrutura do dispositivo, e pelo menos uma superfície deslizante não-rotativa fixada à estrutura do dispositivo ou a uma parte separada de estrutura. Essas vedações de eixo também compreendem partes adicionais separadas que evitam ou desviam a rotação em relação à estrutura, pelo menos uma mola que garante o contato das superfícies deslizantes entre si durante a operação, pelo menos uma parte de inserção que permite dirigir as forças de mola para outras partes, onde a vedação de eixo pode compreender diferentes vedações auxiliares, que são usadas para vedar as folgas entre as partes mencionadas acima.

[003]Durante a operação, as superfícies deslizantes das partes de superfície deslizante na vedação mecânica de eixo pressionadas entre si giram entre si, enquanto uma parte de superfície deslizante gira com o eixo do dispositivo e a outra parte de superfície deslizante permanece fixada de modo não-rotativo ao dispositivo ou à parte separada da estrutura. A finalidade dessas superfícies deslizantes é formar uma folga entre o eixo que gira em relação à estrutura do dispositivo e a dita estrutura. Quando em operação, uma força de atrito é exercida entre as superfícies planas das partes na vedação mecânica de eixo que giram entre si, onde a força de atrito é ocasionada quando as partes entram em contato entre si. Dependendo das condições prevalecentes, um meio interno ao

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3/13 dispositivo ou um meio a ser conduzido no interior da vedação mecânica de eixo, especialmente idealizado para tal finalidade, resfria e lubrifica as superfícies planas das partes de superfície deslizante na vedação mecânica de eixo. A finalidade do meio é penetrar entre as superfícies planas rotativas e reduzir a força de atrito exercida entre as superfícies planas e, dessa forma, reduzir a criação de energia térmica provocada pela força de atrito sobre as superfícies planas das partes de superfície deslizante na vedação mecânica de eixo.

[004] A parte de superfície deslizante rotativa de tal vedação mecânica de eixo é conectada ao eixo do dispositivo por meio de partes adicionais incluídas na vedação do eixo e designadas para esta finalidade ou por meio de características de usinagem que antecedem o torque causado pela rotação do eixo, para girar a parte de superfície deslizante da vedação mecânica de eixo, obtendose assim, a rotação dessa parte em relação ao eixo. De forma correspondente, as partes adicionais não-rotativas são conectadas ao dispositivo ou a uma parte separada de estrutura por meio das partes incluídas na vedação mecânica de eixo e designadas para essa finalidade ou por meio de características de usinagem que evitam a superfície deslizante não-rotativa de girar em relação à estrutura ou a uma parte separada de estrutura, mediante impacto do torque transportado através da força de atrito dirigida ao

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4/13 mesmo pela parte de superfície deslizante que gira com o eixo.

[005]O problema da disposição acima é que as partes adicionais que transferem o torque do eixo do dispositivo incluídas na vedação de eixo ou as características de usinagem são submetidas ao desgaste ou são quebradas nos pontos, a partir dos quais o torque é transferido de uma parte para outra, por exemplo, para as partes de superfície deslizante. O mesmo problema é

conhecido	com	relação	às	partes	idealizadas de serem	não-
rotativas	nos	pontos,	a	partir	dos quais as	partes	não-
rotativas	são	bloqueadas	para o	dispositivo	ou para	uma

parte separada da estrutura. O torque provocado pela força de atrito formada entre as superfícies planas das partes não-rotativas e partes rotativas na vedação mecânica de eixo se desgasta e quebra as partes adicionais das características de usinagem por meio do movimento rotativo do eixo do dispositivo, que é transferido para as partes rotativas da vedação mecânica ou que tendem a ser usadas para prevenir o movimento rotativo produzido pelo torque causado pela força de atrito nas partes não-rotativas da vedação mecânica de eixo. Esse fenômeno faz com que a vedação mecânica de eixo seja prematuramente danificada, de tal modo que a vedação mecânica não mais opera como planejado para vedar a folga entre o eixo rotativo e as partes estáticas do dispositivo. Além disso, o torque faz

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5/13 com que as superfícies deslizantes das partes de superfície deslizante na vedação mecânica se deformem, de modo que a vedação mecânica deixa de operar conforme planejado.

Breve Descrição da Invenção [006]Constitui um objetivo da invenção, proporcionar uma disposição, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, para solucionar os problemas acima mencionados. O objetivo da invenção é alcançado com a presente disposição, caracterizada pelo fato de que uma ou mais partes adicionais se constituem de elementos metálicos de memória super-elástica, dispostos a se curvar dentro de limites de deformação reversível do material.

[007] As modalidades preferidas da invenção são divulgadas nas reivindicações dependentes.

[008] A idéia da invenção é que as partes adicionais transferidoras do torque das partes rotativas na vedação mecânica de eixo ou das características de usinagem e as partes adicionais que evitam a rotação das partes nãorotativas ou das características de usinagem são implementadas mediante formação das ditas partes de elementos metálicos de memória, que são dispostos para se curvarem dentro dos limites de deformação reversível do material. Tais elementos metálicos de memória são conhecidos a partir da propriedade conhecida como superelasticidade do material, que é percebida como sendo fornecida com uma deformação reversível múltiplas vezes

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6/13 maior, se comparada com outros metais comuns, quando o metal é colocado sob a influência do torque.

[009]O método e sistema da invenção proporcionam tal vantagem, pelo que a implementação da transferência de torque das partes rotativas na vedação mecânica de eixo, evitando a rotação das partes não-rotativas, usando elementos metálicos de memória como partes adicionais transferidoras de torque ou receptoras de torque, ou como características de usinagem que reduzem o desgaste e o rompimento, assim como, a deformação das superfícies deslizantes das partes de superfície deslizante. Além disso, a solução apresentada pela invenção pode ser utilizada em vedações de eixo já disponíveis e em novas vedações de eixos.

Breve Descrição dos Desenhos [0010] A seguir, a invenção será explicada mediante a apresentação de modalidades preferidas, fazendose referência ao desenho anexo, em que:

- a Figura 1 mostra a estrutura de uma típica vedação de eixo, utilizando partes transferidoras de torque, de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [0011] Com referência à figura 1, é mostrada uma vedação de um certo tipo mecânica de eixo do estado da técnica, que foi aperfeiçoada com a solução apresentada pela presente invenção. Tal vedação de eixo, de acordo com

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7/13 a figura 1, é usada para vedar a folga entre um eixo (14) que entra em uma estrutura (13) ou uma parte de estrutura (3) e gira em relação ao mesmo e em relação à estrutura (13) ou parte de estrutura (3). Tal vedação, de acordo com a presente modalidade, compreende um anel de inserção (1) fixado ao eixo (14), que gira com o eixo (14), sendo fixado ao mesmo através de um parafuso (10) ou outro similar dispositivo de fixação. Uma parte de superfície deslizante (2) é fixada ou conectada ao anel de inserção (1) e a parte de superfície deslizante (2) é provida de uma superfície deslizante (15), colocada substancialmente de modo perpendicular contra a direção longitudinal do eixo (14), girando com o eixo (14). O anel de inserção (1) e a parte de superfície deslizante (2) são conectados juntamente com partes adicionais (7), que se constituem em pinos de extração (7) na presente modalidade. Os pinos de extração (7) conduzem o movimento de rotação do eixo (14) proveniente da parte de inserção (1) para a parte de superfície deslizante (2) e, de acordo com a invenção, são feitos de elementos metálicos de memória. De acordo com a figura 1, o número de entidades formadas das acima descritas parte de inserção (1), parte de superfície deslizante (2) e pinos de extração (7) é dois, em que uma de tais entidades é colocada no espaço interno do eixo da estrutura (13) do dispositivo provido com um meio (11) e a outra é colocada no exterior da estrutura (13).

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8/13 [0012] Assim, o eixo (14) entra na estrutura (13) do dispositivo através da abertura ali colocada, sobre cuja abertura é colocada uma parte de estrutura (3), provida de uma adicional abertura para o eixo (14). As partes de superfície deslizante (4) são fixadas e conectadas à parte de estrutura (3), em que essas partes de superfície deslizante são fixadas à parte de estrutura (3), de modo a não girar com o eixo, dessa forma, sendo nãorotativa. As partes de superfície deslizante (4) são também providas de superfícies deslizantes (15) que se apóiam substancialmente de modo perpendicular contra a direção longitudinal do eixo (14). Existem duas partes de superfície deslizante (14), onde uma delas é colocada no espaço interno do eixo da estrutura (13) do dispositivo provido com um meio (11) e a outra é colocada exterior à estrutura (13). As partes de superfície deslizante (2) e as partes de superfície deslizante (4) são colocadas e dispostas de modo a que essas partes de superfície deslizante (2) e (4) formem dois pares separados no interior do espaço do eixo da estrutura (13) do dispositivo e exteriormente ao dispositivo, pelo que as correspondentes superfícies deslizantes das partes de superfície deslizante (2) e (4) são colocadas uma contra a outra. Depois, enquanto o eixo (14) gira, essas superfícies deslizantes (15) das partes de superfície deslizante (2) giram com o eixo (14) em relação às superfícies deslizantes (15) das

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9/13 partes de superfície deslizante não-rotativas (4), que se encontram firmemente fixadas à estrutura (13).

[0013] As partes de superfície deslizante (4) são pressionadas, de acordo com a figura 1, com uma mola (5) contra as partes de superfície deslizante (2). A parte de superfície deslizante (4) que se projeta da parte de estrutura (3) para o espaço do eixo interior à estrutura (13) do dispositivo é conectada diretamente à parte de estrutura (3) por meio de um pino de extração formado do elemento metálico de memória, em conformidade com a presente invenção. O pino de extração (8) que se projeta da parte de estrutura (3) e conecta a parte de superfície deslizante (4) no espaço de eixo interior à estrutura (13) com a parte de estrutura (3), evita que essa parte de superfície deslizante (4) gire com o eixo (14).

[0014] A segunda parte de superfície deslizante (4), exterior à estrutura (13) do dispositivo, por sua vez, é conectada através de uma parte de inserção (6) à parte de estrutura (3). A parte de superfície deslizante (4) é conectada com o pino de extração (8) à parte de inserção (6), que é ainda conectada à parte de estrutura (3) com o pino de extração (8) que se projeta da parte de estrutura (3). A parte de inserção (6) e a parte de superfície deslizante (4) colocada no espaço de eixo interior à estrutura (13) são conectadas com o pino de extração (8), que se projeta a partir da parte de estrutura

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10/13 (3), de tal modo que as partes sejam capazes de se mover na direção do eixo (14) da estrutura (13) e parte de estrutura (3) do dispositivo. A mola (5), por sua vez, é montada, de acordo com a figura 1, entre a parte de inserção (6) e a parte de superfície deslizante (4) colocada no espaço de eixo interior à estrutura (13), de modo que a mola seja previamente tensionada para empurrar a parte de inserção (6) e a parte de superfície deslizante (4) na direção do eixo, em direções opostas. Depois, a superfície deslizante (15) da parte de superfície deslizante (4) conectada de modo não-rotativo à estrutura colocada no espaço de eixo interior à estrutura (13), é pressionada contra a

superfície	deslizante (15) da parte de superfície
deslizante	(2), girando com o eixo (14) colocado no espaço

de eixo. De modo correspondente, a parte de inserção (6)

impulsiona	por meio do pino de extração (8), que está
conectando	a parte de inserção (6) e a parte de superfície
deslizante	(4) exterior à estrutura (13) do dispositivo, a
superfície	deslizante (15) da parte de superfície
deslizante	(4) exterior à estrutura (13), contra a
superfície	deslizante (15) da parte de superfície
deslizante	(2) exterior à estrutura (13). A mola (5), cujo

número pode variar de um a diversos, dessa forma, garante

por conta

da força de mola da mesma, que as superfícies

deslizantes (15) das partes de superfície deslizante (4), não-rotativas em relação à estrutura (13) e as partes de

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11/13 superfície deslizante (15) das partes de superfície deslizante (2) girando com o eixo (14), são pressionadas entre si.

[0015] Além disso, a vedação mecânica de eixo de acordo com a presente modalidade compreende vedações auxiliares (9), colocadas entre a estrutura (13) do dispositivo, parte de estrutura (3) e as diferentes partes da vedação de eixo. As vedações auxiliares podem ser do tipo de anel em O (O-ring) ou outros tipos de vedação apropriados para a finalidade, que se supõe que garantam a estanqüeidade do elemento de vedação do eixo. Na presente modalidade, o espaço de eixo interior à estrutura (13) é vedado, de modo que o meio (11) no espaço do eixo é incapaz de vazar do dispositivo. Além do meio (11) ser vedado, é utilizado um segundo meio (12) na vedação do eixo em questão, cuja idéia, por exemplo, é de lubrificar as superfícies deslizantes (15) das partes de superfície deslizante (2) e (4), pressionadas entre si, a fim de reduzir o atrito entre as mesmas. Tal meio de lubrificação

(12)	é colocado	em um espaço	definido pelo eixo (14)	e
pelas	partes (1)	, (2), (4)	de	vedação	de eixo, pelo que	o
meio	não entra	em contato	direto com	o meio (11) a ser
vedado no espaço	de eixo.
	[0016]	Durante	a	rotação	do eixo (14),	as

partes de superfície deslizante conectadas com os pinos de extração (7) ao anel de inserção (1), fixado ao eixo (14),

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12/13 giram com o eixo, enquanto as partes de superfície deslizante (4) conectadas com os pinos de extração (8) à parte de estrutura (3) e à parte de inserção, não giram com relação à parte de estrutura (3). O que se forma quando as superfícies deslizantes (15) das partes deslizantes (2) e (4) giram entre si é uma característica de atrito, dirigindo o torque para as partes de superfície deslizante rotativas (2) e para as partes de superfície deslizante não-rotativas (4), onde os pinos de extração (7) e (8) são depois colocados sob tensão, dessa forma, sendo suscetíveis à ruptura e sujeitos a desgaste quando usados, de modo que em conseqüência deles serem danificados, a vedação mecânica de eixo não mais opera como planejado. As partes que esses pinos se encontram em contato, se desgastam e rompem de maneira similar. Com relação às características de usinagem, essas características são sujeitas ao desgaste. Ao fazer com que esses pinos de extração (7) e (8), que recebem o dito torque e transferem a vedação de eixo de uma parte para outra, de elementos metálicos super-elásticos de memória, que são capazes de deformação reversível significativamente maior que outros metais, os pinos de extração que recebem o torque não se rompem facilmente. Na vedação de eixo mostrada na figura 1, o anel de inserção (1) pode também ser deixado fora.

[0017] Nas diferentes aplicações de vedação de eixo, esses elementos metálicos de memória podem também ser

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13/13 placas, anéis, pinos rosqueados ou características de usinagem do anel de inserção (6) das partes de superfície deslizante (2), (4) e do anel de inserção (1) ou qualquer outro tipo de elemento apropriado para cada aplicação. A invenção não se restringe à vedação de eixo mostrada na figura 1, podendo ser utilizada em todos os tipos de vedação de eixo. Um princípio geral em todos os tipos de vedação de eixo é que as partes de superfície deslizante (2) que giram com o eixo (14) da vedação são conectadas ao eixo (14) com elementos metálicos de memória e as partes de superfície deslizante (4) não-rotativas com relação à estrutura (13) do dispositivo são conectadas à estrutura (13) (a uma parte separada da estrutura (3)), usando elementos metálicos de memória. As partes de superfície deslizante (2), (4) não precisam ser conectadas diretamente ao eixo (14) e à estrutura (13), mas, podem ser conectadas por meio de partes de inserção (1), (6), cujas partes de inserção, por sua vez, são conectadas ou fixadas ao eixo (14) e à estrutura (13).

[0018] É evidente para os especialistas versados na técnica que na medida em que a tecnologia avança, a idéia básica da invenção pode ser implementada de diversas maneiras. A invenção e as modalidades da mesma, portanto, não se restringem aos exemplos acima descritos, podendo variar dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Disposição de vedação mecânica de eixo, compreendendo pelo menos uma parte de superfície deslizante (2) rotativa com um eixo (14) em relação a uma estrutura (13) do dispositivo, pelo menos uma parte de superfície deslizante (4) fixada à estrutura (13) e/ou a uma parte separada da estrutura (3) que não é rotativa em relação à mesma, a parte de superfície deslizante (2) que gira em relação à estrutura (13) e a parte de superfície deslizante não-rotativa (4) sendo providas de superfícies deslizantes (15) prensadas entre si, pelo menos uma parte adicional (7) disposta para conectar a parte de superfície deslizante (2) que gira em relação à estrutura (13) ao eixo (14), e/ou a pelo menos uma parte de inserção (1) fixada ao eixo (14) e girar com o mesmo, a fim de transferir o movimento rotativo do eixo (14) para a parte de superfície deslizante (2) e pelo menos uma parte adicional (8), disposta para conectar a parte de superfície deslizante (4) que não é rotativa em relação à estrutura (13) à dita estrutura (13) ou a pelo menos uma parte de inserção (6) conectada à estrutura, a fim de prevenir a rotação da parte de superfície deslizante (4) em relação à estrutura (13), caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das partes adicionais (7) dispostas para transferir o torque de rotação do eixo e/ou de pelo menos das partes adicionais (8) que recebem o torque é um elemento metálico de memória super-elástica, disposto para

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2/3 ser curvado dentro dos limites de deformação reversível do material.

2. Disposição, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que todas as partes adicionais (7, 8) se constituem de elementos metálicos de memória.
3. Disposição, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que as partes adicionais (7, 8) se constituem de pinos.
4. Disposição, de acordo com a reivindicação

3, caracterizada pelo fato de que as partes adicionais (7,

8) se constituem de pinos rosqueados.
5. Disposição, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que as partes adicionais (7,

8) se constituem de placas.
6. Disposição, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que as partes adicionais (7,

8) se constituem de anéis.
7. Disposição, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que as partes adicionais (7,
8) são características de usinagem das partes de superfície deslizante (1, 2), que giram em relação à estrutura (13) da parte de superfície deslizante não-rotativa (4).

8. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a disposição também compreende pelo menos uma mola (5),

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3/3 a qual é disposta para pressionar as superfícies deslizantes opostas (15) das partes de superfície deslizante (4) entre si.
9. Disposição, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a disposição compreende uma parte de inserção (6) fixada de modo móvel na direção longitudinal do eixo (14) à estrutura (13), a qual é conectada à parte de superfície deslizante (4), que não é rotativa em relação à estrutura (13) e que é pressionada usando a mola (5) contra a parte da superfície deslizante (4), onde a superfície deslizante (15) da mesma é ainda pressionada contra a superfície deslizante da parte de superfície deslizante (1, 2), que é rotativa em relação à estrutura (13).