BRPI0803690A2 - selo restritivo compacto para caixa de mancais - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um selo restritivo tipo labirinto que apresenta uma dimensão externa reduzida. A invenção apresenta um defletor interno capaz de reter o óleo lubrificante com grande eficiência no interior da caixa de mancais, e um sistema de alta precisão no ajuste e alinhamento dos elementos dos labirintos, garantindo uma vida útil tecnicamente infinita. Por apresentar dimensão externa bem reduzida, pode ser aplicado em substituição aos retentores comumente utilizados, sem causar problemas aos equipamentos acessórios conectados à bomba.

Description

SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um selo restritivo compacto paracaixas de mancais de rolamentos de equipamentos rotativos em geral. Oselo é provido de um labirinto interno capaz de reter o óleo lubrificante comgrande eficiência no interior da caixa de mancai e impedir a entrada deumidade ou sujeira. Apresenta adicionalmente dimensão externa bemreduzida, podendo ser aplicado em substituição aos retentores comumenteutilizados, sem causar problemas aos equipamentos acessóriosconectados a bomba.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

A indústria petrolífera, e os diversos processos que a envolve, fazuso, com grande freqüência, de variados modelos de bombas centrífugas.

O petróleo, desde a sua extração nas plataformas de produção,passando pelos mais variados meios de transporte, tais como oleodutosou navios tanque, e principalmente no processo propriamente dito derefino, dentro de parques industriais específicos, necessita ser bombeadoatravés de milhares de metros de dutos, de centenas de sistemas, osquais, em uma linguagem popular, são conhecidos como processo deextração e refino de petróleo.

Assim, os elementos mais importantes e mais submetidos aodesgaste da indústria petrolífera, são as bombas, as quais são utilizadasem diversas aplicações, podendo apresentar os mais variados modelos epotência, necessitando da maior atenção na sua especificação emanutenção.

Por serem elementos imprescindíveis em qualquer etapa deprocessamento na indústria petrolífera, diversas bombas chegam a serutilizadas ininterruptamente, com paradas apenas em caso de falha ou nasprogramações de manutenção.

No entanto as bombas possuem rolamentos no interior da caixa demancais, que são sensíveis a qualquer contaminante oriundo do ambienteonde a bomba está operando. Também possuem um componente,particularmente sujeito à falha, que isola os rolamentos do interior da caixade mancais do ambiente externo, como também impede que qualquervestígio de lubrificante do interior da caixa de mancais contamine o meioambiente.

Atualmente muitas bombas existentes nos parques industriais foramoriginalmente projetadas utilizando como elemento isolante os retentores,que são aplicados de modo a ficarem sempre dispostos no espaçocompreendido pela espessura da própria caixa de mancais. Eles nãoocupam espaço além das faces interna ou externa das caixas de mancais,e muitos equipamentos em funcionamento foram projetados com precisãopara equipar estas bombas.

No entanto os retentores apresentam uma vida útil extremamentecurta e uma baixa resistência a pressão do vapor de óleo que possa vir aser gerada no interior das caixas de mancais; em alguns casos osretentores não resistem a três meses de operação. Assim, torna-senecessário substituir os retentores já aplicados por um dispositivo maiseficiente e duradouro, que é o selo.

Neste sentido foram criadas normas que determinam parâmetrosmínimos que visam satisfazer ao máximo essas condições de isolamento,e que tornaram os retentores obsoletos. Uma dessas normas é a norma doAmerican Petroleum Institute - API 610, 9th ed. (2003), que diz:

"5.10.2.7 - Caixas de mancais de rolamentos devem ser desenhadaspara impedir contaminação por umidade, sujeira e outros corposestranhos. Isto deve ser alcançado não pelo uso de injeção de arcomprimido, mas pela utilização de selagens do tipo labirinto ou selomagnético, nos locais onde o eixo atravessa a caixa"

No entanto, o cumprimento desta exigência com o uso de selo dotipo labirinto também é extremamente difícil, pois a maioria destes selosexistente no mercado permite o vazamento do óleo da caixa de mancaisem condições severas de uso. O problema é agravado quando se tentaaplicar selos dimensionados com espessura reduzida, em substituição aosantigos retentores já aplicados em antigos projetos.

Apesar de o selo tipo labirinto ser um pouco mais barato do que osselos herméticos, e apresentar uma vida útil tecnicamente indefinida,qualquer falha gera grandes perdas à indústria petrolífera, principalmentequando contabilizadas todas as horas paradas dos processos produtivosenvolvidos durante os reparos, ou com os prejuízos ambientaisdecorrentes desses vazamentos. Os custos em homem / hora paradebelar todos esses problemas são altos, assim como o prejuízo de umapossível repercussão negativa para a empresa envolvida em acidentesambientais.

As perdas diretas puderam ser mensuradas devido a estudos quedemonstraram a falha do selo no sentido interno, onde apenas a presençade 0,02% de água no óleo dos mancais já é o suficiente para reduzir avida útil dos rolamentos em até 48%. As perdas indiretas podem sermaiores ainda, devido à possibilidade de falha do selo no sentido interno /externo, ocasionando vazamento de óleo e podendo propiciar umaimagem negativa da empresa em termos ambientais.

Qualquer parada não programada, principalmente as ocasionadaspor falha do selo da caixa de mancais, não só interrompem o processo oqual aquela bomba pertence como também, invariavelmente, danificadiversos componentes da bomba.

Existem variados modelos de selo tipo labirinto, projetados segundoas normas vigentes, no entanto, uma das maiores preocupações dostécnicos responsáveis pela manutenção das bombas é conseguir substituiros retentores aplicados em projetos antigos por selos existentes nomercado, de modo a se evitar falhas, principalmente quando se trata debombas centrífugas. E o selo tipo labirinto, quando não apresenta defeitos,é o mais indicado nestas aplicações devido a algumas consideraçõesbásicas.

É um dispositivo que apresenta menores dimensões axiais, o quepermite maior possibilidade de adaptações na substituição de um retentorem equipamentos com pouco espaço interno.

A segunda razão é de sentido econômico. Por ser muito elevado onúmero de equipamentos que necessitam desta adaptação e o selo tipolabirinto apresentar o menor custo dentre os selos existentes no mercado,é a opção que desperta maior interesse.

Considerando que cada bomba necessita de pelo menos dois selos,e que em uma refinaria de médio porte são utilizadas em torno de 1000bombas, facilmente evidencia-se o fator econômico causado pelo impactodas aplicações destes componentes.

No entanto os selos labirintos atualmente existentes no mercado,apesar de ser uma opção barata, apresentam alguns problemas quetornam o seu uso sujeito ainda a atenções especiais.

Alguns dos selos tipo labirinto mais utilizados atualmente naindústria de petróleo, apesar de vantajosos, também apresentaminconveniências que acarretam falhas prematuras ou necessidades demanutenções periódicas.

A título de exemplo, um dos selos tipo labirinto muito aplicadoatualmente é o INPRO-VBX®.

Estes selos apesar de serem finos, ainda apresentam umaespessura axial comprometedora quando aplicado em substituição aosantigos retentores.

Já apresentaram falhas no isolamento quando submetidos aregimes severos de operação, ou mesmo quando há ocasionalmenteexcesso de óleo lubrificante na caixa de mancais.

Também foram detectadas falhas no isolamento no sentidointerno /externo, pois a área de passagem do labirinto é pouco restritiva. Épossível perceber que todos os selos tipo labirinto existentes atualmenteno mercado apresentam um único defletor, disposto na face externa e,portanto, não prevêem uma proteção extra no sentido de fluxointerno/externo.

Outra desvantagem técnica encontrada na utilização destedispositivo é a sua dificuldade de montagem ou desmontagem, poisnecessita utilizar uma prensa. Além do uso da prensa ser uma dificuldadeoperacional, pode resultar em problemas de alinhamento, queconseqüentemente acarretarão falha no isolamento em qualquer dossentidos, interno ou externo.

O alinhamento é uma condição muito difícil de ser alcançada nosselos para caixas de mancais dos modelos atualmente existentes, pois asede se encontra na condição estacionaria, e a vedação primária, fixadaem uma luva rotativa. Por sua vez as luvas atualmente são providas de umúnico anel "O". Esta disposição construtiva da luva sobre um único anel"O" pode acarretar desalinhamento no momento da sua instalação.

Nos modelos atualmente existentes no mercado, o perfeitoalinhamento só é obtido com um trabalho de instalação muito minucioso epreferencialmente calibrado por um relógio comparador para centralização.

É uma tarefa que além de exigir ferramental próprio, demanda tempo edeve ser feita por um técnico especialista.

É igualmente importante salientar que por ser um produto importado,apresenta um custo a mais, além de necessitar de uma logística por partedo departamento de estoque para que não falte o produto, principalmenteem situações emergenciais.

Assim, quanto melhor a qualidade do isolamento, o alinhamento edisponibilidade apresentados pelo selo tipo labirinto, melhor será adurabilidade do equipamento. E é neste sentido que os técnicos projetistasda indústria petrolífera tentam superar as exigências da norma API 610, 9thed. (2003), e direcionam seus projetos para que a vedação de caixas demancais com o uso de selo tipo labirinto supere os problemas atualmenteexistentes, principalmente em bombas centrífugas.

A presente invenção visa prover um selo tipo labirinto para caixasde mancais que atenda plenamente a norma API 610 para esse segmentode selos. Outros objetivos que o selo restritivo compacto para caixas demancais, objeto da presente invenção, se propõe alcançar são a seguirelencados:

a. Melhorar a estanqueidade contra vazamentos de óleo para omeio;

b. Melhorar a estanqueidade contra entrada de contaminantesdo meio para dentro da caixa de mancais;

c. Melhorar a proteção contra jatos de líquidos;

d. Melhorar a estanqueidade em situações de excesso de óleona caixa.

e. Diminuir a necessidade de profissionais especializados paraefetuar uma operação de montagem do selo mecânico;

f. Eliminar a necessidade de prensa para montagem do selo;

g. Previsão de uma vida útil maior que o da própria bomba ondeserá instalado;

h. Montagem facilitada pela auto-regulagem do alinhamento;

i. Montagem com ajuste axial feito com o próprio selo;

j. Sede rotativa;

k. Utiliza menos espaço externo;

I. Possibilidade de utilização em bomba, especificamente ascentrífugas.

m. Possibilidade de uso em uma ampla gama de equipamentosrotativos como: motores elétricos, misturadores, redutoras,turbinas, etc.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um selo tipo labirinto de fácilmontagem e desmontagem, provido com um sistema duplo de defletores,um sistema de labirinto bi-funcional, e bem mais fino do que os seloscongêneres existentes no mercado.

A invenção compreende um conjunto de elementos conhecidos, taiscomo: luva, alojamento, labirintos, anéis "O" de vedação, anéis elásticos edefletores, arranjados de forma tal que suas configurações e disposiçõesconstrutivas peculiares permitem compor um labirinto que restringe aomáximo a comunicação entre o meio interno e externo da caixa demancais, e após a montagem, atinge uma espessura total bem menor doque os selos atualmente existentes.

Em linhas gerais o conjunto é arranjado da seguinte forma:Uma luva circular com perfil em forma de "J" deitado, no qual aporção mais extensa é paralela ao eixo e tem sua extremidade livredirecionada para fora da caixa de mancais.

O próximo elemento formador do selo restritivo compacto é umalojamento, no qual se fixa um anel trava expansor e um anelcentralizador. O alojamento tem o perfil em corte em forma de "J", sendoque a porção mais extensa e paralela ao eixo é voltada para o interior dacaixa de mancais, onde se fixa. Esta porção mais extensa do alojamentose subdivide em duas seções com funções específicas, a saber: a primeiraseção distingue-se por estar totalmente sob a projeção da parede da caixade mancais, e a segunda seção por estar fora da caixa de mancais.

A primeira seção é provida, em sua face interna, de dois canaissubseqüentes; em um dos canais é montado o anel trava expansor, sendoque o anel trava expansor juntamente com o canal subseqüente, a porçãomenor da luva e a extremidade livre da porção vertical da dita luva,formam concomitantemente um labirinto interno e uma câmara dedrenagem interna ao longo de todo o perímetro interno do selo.

A segunda seção não faceia totalmente a parede externa da caixade mancais, sendo ligeiramente separada da parede externa da dita caixade mancais por um dente, formando assim, um canal entre a paredeexterna da caixa de mancais e o corpo externo do selo.

Já porção vertical do dito alojamento é provida com um formato queespelha a face interna de um defletor externo, e há pelo menos um canalprincipal que juntamente com um dente formam uma semicâmara dedrenagem externa. A porção mais curta do mesmo alojamento, tambémdisposta no sentido paralelo ao eixo, tem sua extremidade livre voltadapara o interior da caixa de mancais.

A dita extremidade livre da porção mais curta é provida com umacavidade dentada em torno de todo o perímetro do alojamento, e a estacavidade dentada é fixado um anel centralizador, preferencialmentecomposto por uma liga polimérica.

O último componente do selo a ser acoplado é o defletor externo, oqual tem um formato circular fechado, com perfil em corte em forma de"L", a sua porção mais longa é disposta perpendicularmente ao eixo e suaextremidade livre apresenta um chanfro em formato de "V", a jusante éprovido um dente. Este perfil apresentado pela perna mais longa dodefletor externo combina com o perfil complementar do canal principal e dodente da porção vertical do alojamento.

A porção mais curta do defletor externa paralela ao eixo, é providacom dois canais, um em cada extremidade do segmento da porção. Ocanal mais interno é configurado para guarnecer o anel de vedação "O",já o canal mais externo, abriga um anel trava restritivo. O dito anel após amontagem do selo apresenta-se disposto em uma posição intermediáriaentre o canal mais externo e o canal da luva.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção será descrita a seguir mais detalhadamente, emconjunto com os desenhos abaixo relacionados, os quais, meramente atítulo de exemplo, acompanham o presente relatório, do qual é parteintegrante, e nos quais:A Figura 1 retrata uma vista em corte da seção superior do selorestritivo compacto acoplado em um eixo e em uma caixa de mancai.

A Figura 2 retrata uma vista em corte simples e explodida da seçãosuperior dos componentes do selo restritivo compacto.

A Figura 3 retrata uma vista em corte da seção inferior do selorestritivo compacto.

A Figura 3A retrata uma vista frontal interna da seção inferior doselo restritivo compacto.

A Figura 3B retrata uma vista frontal externa da seção inferior doselo restritivo compacto.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A invenção se relaciona a um selo tipo labirinto para caixas demancais, desenvolvido principalmente para aplicação em bombascentrífugas. Além de cumprir seu objetivo principal de vedação, é tambémdimensionado para apresentar alta durabilidade e condições severas deuso, ocupando o mínimo de espaço axial além da face externa da caixa demancais.

Em sua alternativa construtiva preferida, o selo restritivo compactopara caixas de mancais tem por objetivo prover dois setores de labirinto,um operando em referência à face interna da caixa de mancais e outro àface externa. Desse modo consegue-se manter estanqueidade de maiorqualidade entre os meios internos e externos da caixa de mancai durantetoda vida útil da bomba.

O selo restritivo compacto para caixas de mancais é adicionalmenteprojetado para que a força centrífuga impressa ao fluido que venha amanter contato com o corpo do selo trabalhe a favor da estanqueidade.

A Figura 1 retrata uma visão típica esquemática e em corte, do selorestritivo compacto (1) montado em um eixo (100) e acoplado a uma caixade mancai (110). Observando a Figura 1 pode-se perceber que algunscomponentes estão fixados em série solidários à caixa de mancai (110),enquanto que outros, em outra série, estão fixados solidários a um eixo(100). Assim, o selo restritivo para caixas de mancais (1) operará com umasérie de componentes acompanhando a rotação do eixo (100), enquantooutra série de componentes permanece afixada à caixa de mancai (110),e, portanto, estática.

A Figura 2 retrata em visão explodida uma concretização preferidado selo restritivo compacto para caixas de mancais (1). Nesta visão pode-se identificar cada componente constitutivo do selo restritivo compactopara caixas de mancais (1), disposto de acordo com a ordem demontagem, ditos componentes compreendendo basicamente:

A) Uma luva (10) de formato circular fechado com perfil em cortepreponderantemente em forma de "J" que se encaixa a um eixo(não mostrado nesta figura).

B) Um defletor externo (20), com formato circular fechado com perfilem corte preponderantemente em forma de "L", que devido àação do anel de vedação "O" (c), gira solidário ao movimento daluva (10).

C) Um anel trava restritivo (30) de formato circular aberto com perfilem corte preponderantemente em forma poligonal,preferencialmente retangular, e que depois de montado, conectaa luva (10) ao defletor externo (20).

No sentido oposto temos os seguintes componentes, todos fixadosem série à caixa de mancai (não mostrada nesta figura), a saber:

D) Um alojamento (40) de formato circular fechado com perfil emcorte preponderantemente em forma de "J", que se fixadiretamente à caixa de mancais (110).

E) Um anel trava expansor (50) de formato circular aberto com perfilem corte preponderantemente em forma poligonal,preferencialmente retangular, que também atua como parte deum labirinto interno.F) Um anel centralizador (60) de formato circular fechado com perfilem corte preponderantemente em forma poligonal, que se fixa àextremidade interna do alojamento (40).

Todos estes componentes estão ligados entre si e à caixa demancai (110); por conseqüência, apresentam-se estáticos em relação aoeixo (100).

A descrição detalhada de cada componente do selo restritivocompacto (1) será feita com o auxílio das Figuras 1, 2 e 3, para que suasfunções possam ser mais bem compreendidas.

A parede interna da luva (10) que faceia a superfície do eixo (100) éprovida de cavidades (10a e 10b), para acomodar anéis de vedação emforma de "O" (a e b). Os anéis de vedação "O" (a e b) estabelecem avedação entre a face interna da luva (10) e o eixo (100). Como os anéis devedação "O" (a e b) se localizam nas extremidades da luva (10), elestambém são responsáveis pelo perfeito alinhamento axial da luva (10) aoeixo (100).

Esta disposição construtiva facilita e agiliza a montagem do selorestritivo compacto para caixas de mancais (1), pois dispensa o uso deferramentas especiais de alinhamento.

A obtenção de um perfeito alinhamento é fundamental para que nãohaja desgaste dos elementos que compõem os labirintos.

A luva (10) apresenta um corte com perfil predominantemente em"J" deitado, no qual se destaca uma primeira porção extensa paralela aoeixo (100); uma segunda porção perpendicular a esta, que forma a outraparte do "J" e uma terceira porção menor (11), afastada da primeira,também paralela ao eixo (100), que atuará como parte de um labirintointerno.

A porção mais extensa tem sua extremidade livre direcionada parafora da caixa de mancai (100), e apresenta dois níveis de espessura aolongo de todo seu perímetro: um nível mais alto que serve como um dente(12) de apoio e trava ao próximo componente, enquanto o nível mais baixo

(13) será a base para acoplagem do anel de vedação "O" (c) e do defletorexterno (20), como mostrado na Figura 1. Na sua extremidade livre aindahá um chanfro (14) terminado em um canal (15), como mostrado na Figura 2.

Por ordem de montagem, o próximo elemento formador do selorestritivo compacto (1) é o alojamento (40) já com o anel trava expansor(50) e o anel centralizador (60), acoplados.

Na Figura 1 é possível perceber que o alojamento (40) tem o perfilem corte preponderantemente em forma de "J", invertido em relação àluva (10), e também se pode distinguir que a porção mais extensa (41) eparalela ao eixo (100) é voltada para o interior da caixa de mancais (110),onde se fixa.

Esta porção mais extensa (41) do alojamento (40) se subdivide emduas seções com funções específicas, a saber: A primeira seção (41a)distingue-se por estar totalmente sob a projeção da parede da caixa demancais, e a segunda seção (41b) por estar fora da caixa de mancais.

A primeira seção (41a) é provida, em sua face interna, de doiscanais subseqüentes (42) e (43).

No canal (43) é montado o anel trava expansor (50). Este anel tem afunção precípua de impulsionar a porção mais extensa (41) do alojamento(40) contra a caixa de mancais (110), de modo a fixar firmemente o selo(1) na caixa. No entanto, o anel trava expansor (50) tem outra funçãoigualmente importante: juntamente com o canal (42), a porção menor (11)da luva (10) e a extremidade livre da porção vertical também da luva (10),formam um labirinto interno e uma câmara de drenagem interna (2) aolongo de todo o perímetro interno do selo (1).

Este labirinto interno formado pelos componentes acima descritos,inédito em selos do tipo labirinto, além de intensificar a estanqueidade doselo em uma eventual falha do labirinto principal - que será descrito maisadiante, também funciona como um restritor à ação do óleo do interior dacaixa de mancais sobre o dito labirinto principal.

Qualquer porção de óleo que consiga penetrar pela fina fenda (3),que separa luva (10) rotativa do alojamento (40), é dirigida para a câmarade drenagem interna (2), onde tenderá a tomar contato com a porçãomenor (11) da própria luva (10). Como esta também se encontra emrotação, pela ação da força centrífuga, impelirá o óleo contra o canal (42),que por sua vez conduzirá o fluxo para um dreno específico - descritomais adiante - provido na seção inferior do selo (1).

A segunda seção (41b) da porção mais extensa (41) do alojamento(40) se encontra fora da caixa de mancais (110), mas não faceiatotalmente a parede externa da caixa de mancais (110). A segunda seção(41b) é ligeiramente separada da parede externa da dita caixa de mancaispor um dente (44), formando assim, um canal entre parede externa dacaixa de mancais (110) e o corpo externo do selo (1). Este canal tem comofunção facilitar a desmontagem do selo, pois pode abrigar a ponta de umaespátula que atuará como alavanca.

A porção vertical do alojamento (40) é provida com um formato queespelha a face interna do defletor externo (20) e há pelo menos um canalprincipal (45) que juntamente com um dente (46) formam uma semicâmarade drenagem externa (4). Tal como ocorre com a câmara de drenageminterna (2), qualquer líquido que entre em contato com o defletor externo(20) será impelido para fora pela força centrifuga gerada no fluido pelodefletor externo (20).

A porção mais curta do alojamento (40), também disposta no sentidoparalelo ao eixo (100), tem sua extremidade livre voltada para o interior dacaixa de mancais (110). A dita extremidade livre é provida com umacavidade dentada (47) em torno de todo o perímetro do alojamento (40). Aesta cavidade dentada (47) é fixado o anel centralizador (60) com umaseção preponderantemente poligonal.O anel centralizador (60) é preferencialmente composto com umaliga mais fraca do que o material da luva (10), em uma das concretizaçõesfoi usado TEFLON® impregnado com bronze a uma percentagem 40% a70% de bronze, particularmente uma percentagem 55% de bronze.

No momento da montagem do selo (1), o anel centralizador (60)atuará como uma ferramenta que deslocará a luva (10) para a exataposição de funcionamento do dito selo. Isto é possível devido àinterferência do anel centralizador (60) sobre o dente (12) da luva (10).

Após a montagem do selo (1), devido ao esforço de montagem, nãohaverá folga entre estes três elementos: a cavidade dentada (47), o anelcentralizador (60) e o dente (12) da luva (10). No entanto, como o anelcentralizador (60) é composto por uma liga de teflon® impregnado combronze, logo após as primeiras rotações da luva (10) haverá um desgasteprogramado da face de contato do anel centralizador (60). Este desgasteoriginará uma folga muito pequena, mas suficiente para impedir o atritoentre os componentes fixos e móveis do selo restritivo compacto (1) agoraproposto.

Deve-se salientar que a configuração em degraus sucessivos daporção mais curta do alojamento (40), somado ao ajuste de alta precisãoentre o anel centralizador (60) e o dente (12) da luva (10), atuam como umlabirinto principal de alta performance.

O último componente do selo a ser acoplado é o defletor externo(20), que tem um formato circular fechado com perfil em cortepreponderantemente em forma de "L". A porção mais longa destecomponente é disposta perpendicularmente ao eixo (100); suaextremidade livre apresenta um chanfro (21) em formato de "V", e providoà jusante com um dente (22). Este perfil complementa o perfil do canalprincipal (45) e do dente (46) da porção vertical do alojamento (40),formando a semicâmara de drenagem externa (4) referida anteriormente.

A porção mais curta do defletor externo (20), que é paralela ao eixo(100), é provida com dois canais (23) e (24), um em cada extremidade dosegmento da porção. O canal mais interno (23) é configurado para abrigaro anel de vedação "O" (c). O canal mais externo (24), preferencialmentede formato poligonal, abriga um anel trava restritivo (30). Como o dito aneltrava restritivo após a montagem do selo apresenta-se disposto em umaposição intermediária entre o canal mais externo (24) e o canal (15) daluva (10), é necessário que seu diâmetro médio seja tal que os dois canaisfiquem perfeitamente alinhados.

O anel trava restritivo (30) apresenta duas funções importantes:

Em um primeiro momento ele impede que o defletor externo (20),ultrapasse a posição ideal de ajuste durante a montagem. Assim há umagarantia que o perfil complementar do canal principal (45) e do dente (46)da porção vertical do alojamento (40), nunca encoste ou se afaste dacâmara de drenagem externa (4).

Em um segundo momento, ele atua como ferramenta de saque daluva (10), quando se extrai o alojamento (40) com uma espátula atuandono dente (44).

A Figura 3 apresenta um perfil em corte do selo restritivo compacto(1), porém em um segmento inferior do dito selo.

É fácil perceber com o auxílio da vista frontal interna (Figura 3A) aexistência de um dreno (D1) no ponto mais inferior do selo (1). O dreno(D1) esgota de volta para o interior da caixa de mancais (110), todo o óleoque foi impelido contra o canal (42) da câmara de drenagem interna (2).

Esta capacidade de drenagem torna o selo (1) altamente eficiente noisolamento do fluxo de óleo no sentido interior/exterior, principalmente emsituações severas de uso, ou em casos esporádicos de excesso de óleona caixa de mancais.

Pode-se perceber a existência de um dreno equivalente na faceexterna do selo (1). A vista frontal externa (Figura 3B) ajuda a visualizar aexistência de um dreno (D2) no ponto mais inferior do selo (1). O dreno(D2) esgota para fora, todo o fluido ou umidade que foi impelido contra ocanal (45) da câmara de drenagem externa (4).

O selo restritivo compacto para caixas de mancais (1), objeto daatual invenção, apresenta diversas vantagens em relação aos selos tipolabirintos existentes no mercado.

Com base na descrição detalhada apresentada, é possível perceberque o selo restritivo compacto (1) possui três pontos distintos de proteção:

(i) o labirinto formado pela câmara de drenagem interna (2),

(ii) o labirinto formado pela câmara de drenagem externa (4), e

(iii) um ponto de ajuste de alta precisão estabelecido entre o dente(12) da luva (10) e o anel centralizador (60).

Pode-se garantir, devido ao excelente alinhamento e por não havergeração de atrito, grande durabilidade dos labirintos, com a manutençãoprecisa dos ajustes ideais entre seus diversos componentes, pois o selo(1) possui meios de auto-alinhamento, tais como a existência de dois anéisde vedação "O", e o anel trava restritivo (30). A existência destescomponentes também permite que a montagem seja realizada como peçaúnica, e dispense a utilização de prensa, podendo-se substituir a prensapor macete de borracha.

As dimensões dos selos são proporcionais e relativas ao diâmetrodo eixo (100), e os eixos dos equipamentos situam-se geralmente em umafaixa de diâmetro de 20 mm a 100 mm.

Assim a faixa de espessura aplicada ao selo restritivo compactopara caixas de mancais (1), pode variar proporcionalmente aos diâmetrosdos eixos dos equipamentos, mas em média o selo proposto pode ser de 2mm a 4 mm mais finos dos que os existentes no mercado.

Estas espessuras são muito menores do que as espessurasencontradas nos selos atualmente conhecidos, portanto, esta nova faixade espessuras de trabalho permite a aplicação do dito selo em bombascentrífugas e outros equipamentos de precisão.A invenção foi aqui descrita com referência sendo feita à suasconcretizações preferidas. Deve, entretanto, ficar claro, que a invençãonão está limitada a essas concretizações, e aqueles com habilidades natécnica irão imediatamente perceber que alterações e substituições podemser feitas dentro deste conceito inventivo aqui descrito.

Claims (9)

1.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS,compreendendo uma luva (10), um alojamento (40), labirintos, anéis devedação "O", anéis elásticos e defletores, os quais são montados entre side modo a estruturar um selo tipo labirinto para caixas de mancais, emque os elementos que compõem o labirinto restringem ao máximo acomunicação entre o meio interno e externo da caixa de mancais, sendoadicionalmente caracterizado por ser a luva (10) circular fechada comperfil em corte preponderantemente em forma de "J" deitado, no qual sedistingue uma porção extensa e paralela ao eixo (100), uma porçãoperpendicular, e uma terceira e menor porção (11) também paralela aoeixo (100); parede interna da luva (10) que faceia a superfície do eixo(100) é provida de cavidades (10a e 10b), para acomodar anéis devedação em forma de "O" (a e b); esta mesma porção que é a maisextensa tem sua extremidade livre direcionada para fora da caixa demancais (110), e apresenta dois níveis de espessura ao longo de todo seuperímetro: um nível mais alto que serve como um dente (12) de apoio etrava ao próximo componente, enquanto o nível mais baixo (13) será abase de acoplagem do defletor externo (20); na sua extremidade livreainda há um chanfro (14) terminado em um canal (15); por ordem demontagem, o próximo elemento formador do selo restritivo compacto (1) éo alojamento (40) já com o anel trava expansor (50) e o anel centralizador(60) acoplados; o alojamento (40) tem o perfil em cortepreponderantemente em forma de "J", e também pode-se distinguir que aporção mais extensa e paralela ao eixo (100) é voltada para o interior dacaixa de mancais (110), onde se fixa; esta porção mais extensa (41) doalojamento (40) se subdivide em duas seções com funções específicas, asaber: a primeira seção (41a) distingue-se por estar totalmente sob aprojeção da parede da caixa de mancais (110), e a segunda seção (41b)por estar fora dá caixa de mancais; a primeira seção (41a) é provida, emsua face interna, de dois canais subseqüentes (42) e (43); no canal (43) émontado o anel trava expansor (50); o anel trava expansor (50) juntamentecom o canal (42), a porção menor (11) da luva (10) e a extremidade livreda porção vertical também da luva (10), forma concomitantemente umlabirinto interno e uma câmara de drenagem interna (2) ao longo de todo operímetro interno do selo (1); a seção (41b) não faceia totalmente a paredeexterna da caixa de mancais (110), sendo ligeiramente separada daparede externa da dita caixa de mancais por um dente (44), formandoassim, um canal entre parede externa da caixa de mancais (110) e o corpoexterno do selo (1); a porção vertical do alojamento (40) é provida com umformato que espelha a face interna do defletor externo (20) e há pelomenos um canal principal (45) que juntamente com o dente (46) formamuma semi câmara de drenagem externa (4); a porção mais curta doalojamento (40), também disposta no sentido paralelo ao eixo (100), temsua extremidade livre voltada para o interior da caixa de mancais (110); adita extremidade livre é provida com uma cavidade dentada (47) em tornode todo o perímetro do alojamento (40), a esta cavidade dentada (47) éfixado o anel centralizador (60); que por sua vez apresenta formato circularfechado com perfil em corte preponderantemente em forma poligonal, epreferencialmente composto por uma liga com uma liga mais fraca do queo material da luva (10); o último componente do selo (1) a ser acoplado é odefletor externo (20), que tem um formato circular fechado com perfil emcorte preponderantemente em forma de "L"; a sua porção mais longa édisposta perpendicularmente ao eixo (100) e sua extremidade livreapresenta um chanfro (21) em formato de "V", a jusante é provido umdente (22); este perfil apresentado pela perna mais longa do defletorexterno (20), combina com o perfil complementar do canal principal (45) edo dente (46) da porção vertical do alojamento (40), formando uma câmarade drenagem externa (4); a porção mais curta do defletor externo (20),paralela ao eixo (100) é provida com dois canais (23) e (24), um em cadaextremidade do segmento da porção; o canal mais interno (23) éconfigurado para guarnecer o anel de vedação "O" (c), já o canal maisexterno (24), preferencialmente de formato poligonal, abriga o anel travarestritivo (30); o dito anel após a montagem do selo apresenta-se dispostoem uma posição intermediária entre o canal mais externo (24) e o canal(15) da luva (10).

2.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por o anel centralizador (60)possuir formato circular fechado com perfil em corte preponderantementeem forma poligonal, composto por uma liga de teflon® impregnado combronze a uma percentagem 40% a 70% de bronze, preferencialmente 55%.

3.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por os anéis de vedação"O" (a e b) se localizarem nas extremidades da luva (10), contribuindopara o perfeito alinhamento axial da luva (10) ao eixo (100).

4.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por o anel trava expansor(50) juntamente com o canal (42), a porção menor (11) da luva (10) e aextremidade livre da porção vertical da luva (10), formarconcomitantemente um labirinto interno e uma câmara de drenageminterna (2) ao longo de todo o perímetro interno do selo (1).

5.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por a seção (41b) da porçãomais extensa (41) do alojamento (40), que se encontra fora da caixa demancais (110), não facear totalmente a parede externa da caixa demancais (110); sendo ligeiramente separada da parede externa da ditacaixa de mancais por um dente (44), formando assim, um canal entreparede externa da caixa de mancais (110) e o corpo externo do selo (1).

6.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por no momento damontagem do selo restritivo compacto (1), o anel centralizador (60) atuarcomo uma ferramenta que deslocará a luva (10) para a exata posição defuncionamento do dito selo.

7.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por após as primeirasrotações da luva (10) a seguir da montagem do selo restritivo compacto(1), haver um desgaste programado entre a face de contato do anelcentralizador (60) e o dente (12) da luva (10), suficiente para impedir oatrito entre os componentes fixos e móveis do selo restritivo compacto (1).

8.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por o anel trava restritivo(30), após a montagem do selo apresentar-se disposto em uma posiçãointermediária entre o canal mais externo (24) do defletor externo (20), e ocanal (15) da luva (10), e exercer duas funções importantes: em umprimeiro momento, impedir que o defletor externo (20) ultrapasse aposição ideal de ajuste durante a montagem, em um segundo momento,atuar como ferramenta de saque da luva (10).

9.- SELO RESTRITIVO COMPACTO PARA CAIXA DE MANCAIS deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por sua montagem poder serrealizada como peça única, dispensando a utilização de prensa, epodendo ser utilizado um macete de borracha.