Mecanismo de vedação dinâmica de vedações de eixo

Mecanismo de vedação dinâmica de vedações de eixo

retentores de óleo do eixo

A operação do retentor de óleo é baseada no princípio de que o lábio desliza na superfície rotativa do eixo. O lábio de vedação é pressionado radialmente contra a superfície do eixo devido ao fato do diâmetro interno do lábio em repouso ser menor que o diâmetro do eixo. Essa diferença é chamada de pré-carga. A força radial que atua na área de contato é ainda suportada por uma mola metálica para contrabalançar a diminuição da força radial devido ao envelhecimento do material elastômero (relaxamento de tensão).

O efeito de vedação do lábio pode variar dependendo da posição do eixo.

Vedação com eixo estacionário

Quando o eixo está estacionário, a ação de vedação é baseada na pressão radial exercida pelo lábio na superfície do eixo; a deformação sofrida pelo lábio de vedação faz com que ele se adapte perfeitamente à superfície do eixo. Isso gera uma força radial que atua no eixo. A pressão de contato é o resultado da pré-carga e da ação da mola. A redução da pré-carga do elastômero em operação depende das condições operacionais. A força radial FR é assim composta pela componente FE devido à ação do elastômero e pela componente FF exercida pela mola.

Vedação do eixo rotativo

Quando o eixo gira, é criado um efeito hidrodinâmico que faz com que o lábio de vedação flutue sobre a película lubrificante formada pelo fluido a ser retido. Isto evita o desgaste prematuro e a destruição térmica do lábio de vedação. Por um lado, a película lubrificante, útil para evitar o desgaste, deve ser mantida na área de contato e, por outro lado, o fluido a ser retido deve ser impedido de escapar para o lado do ar, com conseqüentes vazamentos. Logo após a colocação em operação de um novo retentor de óleo, o lábio de vedação, na área de contato, sofre um fenômeno de assentamento, causado pelo movimento relativo entre o lábio de vedação e o eixo, que gera saliências microscópicas no lábio de vedação no sentido axial. A orientação destas saliências depende da distribuição de pressão na área de contato e da direção de rotação do eixo.

Esta deformação de assentamento da superfície do elastômero cria um efeito de bombeamento do lado do ar em direção ao lado do óleo na zona de contato, que é semelhante ao de uma bomba de parafuso microscópica. O efeito de bombeamento é obtido somente se a distribuição de pressão na superfície de contato for assimétrica; só assim a “microbomba” poderá atuar na direção certa. A distribuição assimétrica da pressão de contato é obtida parcialmente com diferentes ângulos de contato (a>ß) e parcialmente movendo o eixo da mola na direção do lado do ar (distância da mola).

Devido à orientação das microsaliências, o fluido, na área de contato, é empurrado não apenas perifericamente, mas também axialmente. Além disso, a influência das tensões superficiais produz um efeito na direção da perda. Como resultado das forças capilares, o fluido é atraído para o meato e o orifício, mas para uma superfície de separação no lado do ar chamada “menisco”. Existe um equilíbrio entre as forças que provocam o vazamento (diferença de pressão e força capilar), por um lado, e o efeito de bombeamento gerado pelas microssaliências no elastômero, por outro.

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