PT95450B

PT95450B - Sistema de vedacao com bucim de vedacao modificado

Info

Publication number: PT95450B
Application number: PT95450A
Authority: PT
Inventors: Klaus Plettenberg; Reinhold Straub; Friedhelm Bohlander
Original assignee: Ruhr Oel Gmbh
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1998-06-30
Also published as: DE59008006D1; EP0422342B1; NO903448D0; DE3932599C2; FI95075C; FI904538A0; DD298149A5; ES2066056T3; DE3932599A1; PT95450A; DK0422342T3; EP0422342A1; FI95075B; NO173407C; ATE115700T1; NO903448L; NO173407B

Description

DAÇÃO COM BUCIM DE VEDEÇÃO MODIFICADO.

DESCRIÇÃO j A presente invenção refere-se a um sistema de vedação, com um bucim de vedação modificado, em acessório de regulação ou acessórios de corte, constituído por uma peça fixa de uma caixa de bucim, o material de vedação : sob a forma de um bucim, um bucim dividido, um anel de fundo do bucim enroscado na caixa, um oleador que, no caso de um com jprimento de bucim dividido, está colocado na caixa de bucim,

I bem como o eixo ou veio móvel axialmente ou também rotativa' mente.

Os buoins são elementos de vedação que fazem a vedação de superfícies cilíndricas móveis entre si, contra líquidos e gases (Confr. Dubbel, Taschenbuch fur den Maschinenbau, 1. Auflage, G16l). 0 bucim completo é constituído pela parte fixa da caixa com a caixa do bucim, o material ide vedação como bucim propriamente dito, o anel de fundo do

I

- 1 bucim (flange ou rosca; ajustável) enroscado com a caixa, bem como a lanterna intermédia eventualmente prevista para a distribuição do óleo de lubrificação, e o veio ou eixo, rotativo ou móvel axialmente.

Os bucins, de acordo com as indicações da literatura anterior, são utilizáveis para velocidades de deslizamento relativamente pequenas (até cerca de 0,3m/s), a temperaturas elevadas (até cerca de 520°C), pressões elevadas (até cerca de 300 bar) e diâmetros dos veios de 10 a 200mm. Para o diâmetro exterior do bucim são usuais dimensões de cer ca de 18 a 240 mm (até 800 mm para os compensadores da dilatação nas condutas de gás), baseando-se o principio da vedação no facto de que um enroscamento no sentido axial provoca uma deformação transversal e uma compressão na superfícies cilíndricas de vedação. Ra patente DE-OS 35 40 47%, por exemplo, descreveu-se uma válvula com bucim de vedação para pressões e temperaturas de trabalho elevadas.

Gomo aneis de vedação são usuais os aneis de vedação de grafite flocada, comprimida com um aglomerante, para utilização nas bombas centrífugas e eixos de válvulas na indústria química. Devido a endurecimento do aglomerante deixaram de usar-se os aneis de vedação de grafite (vid. Dubbel, referência anterior).

Le acordo com estado interno da técnica, até agora também se vedavam com materiais de vedação com asbesto existentes no mercado os veios de acessórios de regulação e de acessórios de corte, Dste género de vedações conduzia a tempos de serviço útil relativamente curtos dos acessórios utilizados, a grandes perdas por derrame e prejuisos para o ambiente, danos dos veios e de peças acessórias e ainda a perturbações do serviço e baixa de produção.

Dos sistemas deste tipo era na maioria das vezes necessária uma operação de manutenção e reajustamento após cerca de 5 000 actuações (Cf. Chem.-Ing.-Tech.

(1977) DS 2, p. 89-95).

Ι De resto, deve reconhecer-se o esforço do legislador para dar orientação sobre os mecanismos de regulação e prescrição administrativas, por exemplo a Technische Anleitung zur Reinhaltung der huft” (TA huft), o caudal

I máximo de emissão permitido (cf, § 48 BImSchG), também caso l· dos sistemas de vedação em acessórios como os que se usam na ; indústria dos óleos minerais, para os valores mais favoráveis I que podem obter-se para os acessórios de fole.

‘ 0 objectivo da presente invenção oonh siste protanto no aperfeiçoamento das vedações de veios em ίί acessórios para elevados requisitos técnicos, com derrames reli duzidos a longo prazo e mantendo os valores limites de emissão ! previstos.

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-z

A solução deste problema é obtida com um sistema de vedação com um bucim de vedação modificado, do género mencionado na introdução, no qual se encontram as seguintes características adicionais;

a) o bucim dividido é constituído por aneis de vedação individuais de um material de vedação básico, e, para cada um, um anel de fecho da câmara inferior e superior, para cada uma das duas partes do bucim,

b) incorpora-se no bucim um lubrificante pastoso,

I: c) prevê-se no espaço entre as duas ií partes do bucim uma alimentação contínua de lubrifiantes na

H zona da forma de realização dividida do bucim, através do οι li leador,

H l· jj d) a vedação e o reajustamento do buli cim faz-se pela força de uma mola.

I Uma variante aperfeiçoada vantajosa ! do sistema de vedação obtém-se com a compressão do bucim e o ! reajustamento permanente do bucim por meio de uma cadeia de ι

: molas de compressão montadas centralmente e aotuando axialmen . I te. Essas molas de compressão (molas Bellville) têm, em rela- 3 -

ção a rnolas helicoidais cilíndricas a vantagem de poderem eí xercer uma força elástica elevada com uma altura construtiva j comparativamente menor. A aplicação da força no bucim faz-se i através de rnolas bBelleville adaptadas e do anel de fundo do í; bucim, apoiando-se a outra extremidade das rnolas de pressão p também através de rnolas Belleville adaptadas contra porcas [ de hastes roscadas fixadas na caixa da válvula, aplicando ί um esforço de tracção as hastes roscadas.

Η Para a fabricação dos bucins utilip zam-se de preferencia, como produto semimanufacturado interj médio, folhas de grafite flexível.

!' Como matéria prima para o bucim emprega-se convenientemente uma grafite pura expandida, que existe j; no mercado com larguras diversas. A folha de grafite que serJ ve para a fabricação do material de fita é obtida a partir de ^! i : grafite natural, modificada através de sal de grafite para í obter,, uma fase intermédia, um produto expandido, o qual pode depois ser processado para obter uma folha de grafite canej lada, a partir da qual se fabrica o material de fita com um ! perfil transversal determinado, específico do fabricante.

I μ Por meio desse perfil transversal obtém-se uma boa elasticidade do bucim, ajustando-se ao mesmo tempo a funcionalidade ¹ do bucim previsto com um lubrificante incorporado para a moni tagem do acessório pelo facto de se formarem ao longo do per|i fil transversal bolsas cheias com o lubrificante e que se en!; costam ao veio.

i Como lubrificante utilizam-se com van ί tagem óleos especiais, por exemplo com uma composição à base !; de grafite, à base de boro, azoto e politetrafluoretileno ί (PTEE) com uma percentagem de matéria sólida de cerca de 30%, em peso, à base de bentonite com partículas microfinas de cobre e chumbo ou à base de silicatos com óleo de poliéteres i| fluorados e PTPE, como componentes complementares.

ί Os lubrificantes deste tipo servem em geral para a lubrificação e vedação de acessórios e elementos

de máquinas, na presença de meios fluentes agressivos nas gamas de temperaturas de serviço ate cerca de 280°0. 0 lubrificante com base em óleo de poliéter fluorado, FTFE e silicaj tos pode ser usado na vedação de acessórios onde se pretende resistência, ao oxigénio.

Foi confirmado em inúmeras séries í de experiências que um bucim de vedação que actua segundo a I presente invenção só pode ser fabricado e utilizados se puder baixar-se ainda mais, quer nos eixos ou veios móveis axial;t ,1 mente, quer nos rotativos, o atrito de aderência ou atrito ^!! estático e o atrito de deslizante na face interior do bucim ií de vedação já provido de lubrificante . Esta minimização do ^h atrito é garantida por uma alimentação adicional de lubrifijj cante na zona da forma de realização dividida do bucim, atraíj vés da tubeira de lubrificação.

I

Para a obtenção de tempos de serviço óptimos e de derrames mínimos são pressupostos e condições prévias na fabricação dos bucins, evidentemente, uma boa qualidade da superfície das peças usadas e uma elevada constânj; cia das dimensões da caixa do bucim. Eo caso dos veios são convenientes superfícies com qualidade correspondente a uma profundidade das asperezas R. 2 um. Devem procurar-se estes valores de qualidade também quando do trabalho posterior j: de superfícies de veios nos materiais de reparações. A caixa ΐ do bucim teve ter uma superfície com a qualidade correspondi dente a um valor R-j.— 15 jun. Os componentes, tais como veios ! plaoas de base e bucins de vedação a envolver com material j de vedação, têm de ser fabricados, no quadro das tolerâncias ií admissíveis, cilíndricos ou com planos paralelos.

ij Ea fabricação dos bucins segundo a ;j presente invenção foram, por meio de cálculos, experiências f e verificações, optimizadas as dependências entre a largura (B) do bucim e os valores adaptados do diâmetro (d^) e do com primento total do bucim (l).

. j Os valores experimentais seguintes dão

uma vista geral dos valores preferidos do comprimento do bu| cim em função do diâmetro do veio, bem como especificações dos valores admissíveis da temperatura e da pressão de trabalho.

j! Diâmetro do veio d^ — ^a 70 ^^min^ !' Diâmetro da caixa do bucim d₂ - construtivo (mm)

I; Comprimento do bucim L - 1,5 d^a 0,9 d^ (mm) ji ij Dumero de aneis do bucim n - 2 a 7 i; Altura do anel do bucim H - l/n - (l,0 a 1,2) B it — —.

||· largura do anel do bucim B - construtivo segundo a₁ e t₂ largura da fita da matéria prima b - 10 a 25 (mm)

Pressão da trabalho 525 (bar) í i j Tempertura de trabalho t^— 450°0 ι Temperatura bno bucim 200° C (oxigénio) _;i í Um bucim dividido, constituído por | vários aneis de vedação com a altura (H) e o comprimento total !! (l), pode ser fabricado numa prensa de compressão, utilizando por exemplo material de fita de grafite pura com perfil trans versai. Para fins práticos pode determinar-se o valor aproximado do comprimento (l) de fita necessário para um anel de ' o o |; vedação de acordo com a formula 1 - 1,3 (d₂ - d^). l/a.

í De acordo com o diâmetro do veio (d^J ; reveste-se o material de fita (fig. l) com a largura (B) e o comprimento (l), calculado pela formula dada, com uma quantidade de lubrificante suficiente para uma percentagem de 5 a h ÍO^, θ⁰¹ peso, de lubrificante no anel de vedação no estado de pronto (fig. 2).

material de vedação assim preparado jj pode ser enrolado em torno do mandril de dimensões precisas j de uma prensa de compressão, introduzindo com 0 mandril na ! prensa e comprimido na prensa hidráulica em função da pressão.

• ’ 0 valor da pressão da prensa depende das dimensões do bucim e

: da pressão de serviço prevista para o acessório no qual o bucim será utilizado. A pré-compressão do anel de vedação obti! da na prensa deve em geral não ultrapassar um valor de cerI í ca de 1,3 g/cm . Para esta compressão garante-se que, por er ! xemplo, um anel de vedação de grafite pura tem uma boa elasI ticidade.

Depois da colocação do anel de veda; ção na caixa do bucim e da fixação com parafusos de todo o bucim por meio do anel do fundo do bucim, que e feito carrei gado com molas, efectua-se a compressão definitiva dos vários

j)

IJ aneis de vedação na caixa do bucim. À compressão adicional enJ tão realizada é em geral suficiente para compensar as tolei: râncias dimensionais residuais e para obter uma boa acção de i! vedação segundo a presente .invenção, |l

A duração em boas condições de funcio, namento do buoim é prolongada por meio de paredes da câmara J apropriadas. Desse modo expulsa-se o lubrificante introduzido ; lentamente, mantendo-se sobre o veio uma película de lubrificante aderente. Por meio do encerramento numa câmara impede-se

J bastante, apesar da elevada pressão de compressão das aetuaI j ções axiais mais frequentes no veio da válvula, a extrusão do material da vedação. 0 encerramento numa câmara do bucim faz-se na face inferior e na face superior do buoim por meio de í;

aneis com cerca de 2 mm de espessura encostados o mais estrei tamente possível ao veio. Estes aneis podem por exemplo ser • constituídos por material de vedação lt, uma mistura de cerca jl de 8 a 15% em peso, de borracha, 70 a 80 %, em peso, de asbesto e 5 a 15 %, em peso, de aditivos para obter uma pressão j! por unidade de área elevada admissível, mas também materiais

Ij

Jj sem asbesto, tais como discos de grafite pura altamente comji jjprimidos, ou outros materiais.

{ Por meio de uma placa ou disco de base estável, assente de maneira apropriada, garante-se um bom assentanento do bucim j na caixa do bucim. 0 bucim com comprimento dividido é formado jde modo tal que o disco de base, um disoo inferior da câmara, •;os aneis inferiores do bucim para a caixa do bucim, bem como

um anel da câmara, são colocados sucessivamente na caixa do

I bucim, e fixados de maneira simples por meio de uma ferramenta apropriada. Em seguida, faz-se a disposição dos injecí tores de lubrificação na caixa do bucim, dispondo-se conveni entemente no máximo cerca de l/3 do comprimento total do bucim na caixa do bucim e pelo menos 2/3 do comprimento do bucim acima dos injectores. Einalmente, aos injectores de luj brificação seguem-se um outro anel de camara, os aneis de ve\ dação e um anel de câmara superior. Depois da colocação dos ! injectores de lubrificação colocam-se de novo um anel infeSj rior de câmara, os aneis de vedação, bem como um anel de cêí mara superior e fixam-se simplesmente também como foi descriI ' ii to. Depois, o bucim é comprimido adicionalmente por melo da força elástica que actua através de hastes roscadas e porcas ajustáveis, sobre o anel de fundo do bucim, até que a caixa ' , i do bucim seja estanque a sopragem e se mantenha o mais possiI vel a acção de mola elástica dos aneis de vedação. A estan queidade à sopragem é verificada pela iutilização de um meio ι espumante que, no caso de haver falta de estanqueidade, permite a saída de gás devido ao gradiente de pressão, que dá origem à formação de bolhas.

I

Se, como pode suceder por exemplo nos tipos mais-antigos de acessórios, as oaixas dos bucins forem demasiado grandes, podem então utilizar-se mangas distanciai doras apropriadas entre o buoim e o anel do fundo do bucim,

I l· na construção do bucim. Podem também reunir-se os vários aneis

H ji de vedação numa unidade construtiva pré-fabricada, já fora da caixa do bucim, isto é, em vez de aneis de vedação individuais pode utilizar-se uma manga de vedação, eventualmente i também com aneis de formação da câmara integrados . A vantagem desta medida consiste em que pode utilizar-se um componente estável para a vedação de veios.

li

I Mediante a colocação de tubuladuras

I de controlo e de lavagem adicionais na zona das partes inferior e superior do bucim de vedação, pode verificar-se, por • meio de medições de pressões diferenciais durante o serviço,

em que medida a parte inferior do bucim ainda tem funções de j vedação.

i

Ha fig. 3 está representada uma forma í de realização do bucim de vedação segundo a presente invenção I constituído por um bucim de grafite construído, como se des! creveu, com um lubrificante de grafite pura, numa disposição p dividida dos aneis de constituição da câmara e de vedação, pré-tensionada por meio de molas, oom uma alimentação permaíi nente de lubrificante, que garante, contra a sobrepressão no j corpo da válvula, um fornecimento contínuo de lubrificante Η para o guiamento do veio no bucim.

;; As referências utilizadas na fig. 3 íi ji temos significadps seguintes:

- veio (l) í - anel de fundo do bucim (2) ί

- caixa da válvula (3) ; - pacote de anilhas elásticas (4)

I

- prato de apoio das molas (5) í

ií - haste roscada (6) π

j! - aneis de formação da câmara (7,9,10,12) ií |í - aneis de vedação (8,11)

I' í - oleador (13)

I ¹ ij - furo de passagem (14) í! · , , ij - apoios de guia (15) ι

! - cabeça de lubrificação sob pressão (16) p

- espaço cilíndrico para lubrificante (l7a)

- êmbolo cilíndrico (17)

- barra de guia (18) j

ι - mola helicoidal de compressão (19) ! - cabeça de cilindro (20) • 1

I

J Uma forma de realização especial da

presente invenção refere-se a nm fornecimento automático de lubrificante.

Em ensaios de estanqueidade a longo I: prazo do sistema de vedação segundo a presente invenção com i! compressão elástica do bucim e fornecimento permanente de lubrificante na zona do bucim, verificou-se que pode obter-se jí uma estanqueidade da vedação do bucim de 1,3.10 mbar.l.s^-^ ií até ao fim do programa de ensaio, para 60 000 actuações entre e 100% do passeio em condições de pressão nominal (processo íj de ensaio de fugas com He e Hg).

Com um fornecimento suficiente de luji brificante, o acessório mostrou, até valores elevados do ntí:í mero de actuações no veio da válvula, um caudal de massa de emissão notavelmente mais baixo que os máximos admissíveis ί; no caso da utilização do TA luft em acessórios de fole com | um bucim de flange.

J Por conseguinte, o sistema de vedação ; segundo a presente invenção em veios de acessórios mostrou-se pelo menos eqivalente à vedação com foles obtida no TA Euft, ! obtendo-se consideráveis economias de custos e uma estanqueii , dade no longo prazo ate agora não obtida.

Claims

REIVINDICAÇÕES j Sistema de vedação com bucim de vedaj ção modificado, em acessórios de regulação e de corte, cons; tituido por uma parte fixa de uma caixa (3), com caixa de buj! *“ jj cim, pelo material de vedação como bucim sob a forma de um j! bucim dividido (8,ll), por um oleador (13) que, no caso do 'j comprimento dividido do bucim está colocado na caixa do bucim, ” bem como pelo veio (1) axial ou também móvel em rotação (l), caracterizado pelas seguintes caracteristicas adicionais:

'1 'j a) o bucim dividido é constituído por vários aneis de bucim ' individuais feitos de um material básico de vedação e para cada uma das partes do bucim respectivamente um anel inferior e um anel superior de fecho da câmara;

ii

J ^s b) no bucim é incorporado um lubrificante pastoso;

jí c) no espaço entre as duas partes do bucim previu-se uma alimentação contínua de lubrificante através do oleador; e ii

Ij .

d) a vedação e o reajustamento do bucim fazem-se pela força de molas.

’í í - 2& ί Sistema de vedação de acordo com a i > _t : reivindicação 1, caracterizado por a vedação do bucim e o rea| justamento corrente do bucim em serviço se fazerem por meio de icadeias de molas de compressão dispostas centradamente e acii tuando axialmente.

j - 3ã I

I i

I Sistema de vedação de acordo com a reiívindicação 1, caracterizado por se utilizar para a fabricação Ído bucim folhas de grafite flexível como produto semimanufac• I .!turado.

Sistema de vedação de acordo com a rej vindicação 1, caracterizado por se utilizar como lubrificante lubrificantes especiais, por exemplo com um aditivo à base de grafite, à base de boro, azoto, politetrafluoretileno (PTEE) com uma fracção sólida de cerca de 30$, em peso, à base de bentonite oom partículas microfinas de cobre e. chumbo ou ί' à base âe silicatos com óleo de poliéter fluorado e PTEE, como outros componente.

_ 5a — i

I

I Sistema de vedação de acordo com a ^: reivindicação 1, caracterizado por a alimentação de lubrificante apresentar um canal de alimentação (14) e uma prensa j do lubrificante que alimenta 0 canal de alimentação com lubriI ficante e montada na caixa da válvula, com a câmara cilíndriíí ca que recebe 0 lubrificante e 0 êmbolo (17) cilíndrico accio.

nado pneumaticamente pou por meio de molas, por meio do qual

0 lubrificante é oimpelido para fora da câmara cilíndrica, aj través de uma tubuladura de alimentação (15) com um furo de I passagem (14) e do oleador (13), de maneira permanente — 6ã —

I Sistema de vedação de acordo com a i

í reivindicação 1, caracterizado por a tubuladura de alimenta: ção (15) estar dotada com uma cabeça de lubrificação por pressão (16).

_ 7a _

Sistema de vedação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cabeça de vedação por pressão (16) estar dotada de uma válvula de retenção.

12 A requerente reivindica a prioridade do pedido alemão apresentado em 29 de Setembro de 1989, sob o ne. P 39 32 599.7.

Lisboa, 27 de Setembro de 1990