Tipos de retentores de eixo

Selos Mecânicos

Todd

2024-08-16

Contato com Seals

Selos de contato são uma escolha popular para muitas aplicações rotativas, fornecendo vedação eficaz por meio do contato direto entre a superfície de vedação e o eixo rotativo. Esses selos são projetados para acomodar a deflexão do eixo, o desvio e a expansão térmica, mantendo uma interface de vedação constante. Os tipos mais comuns de selos de contato incluem selos de lábio radial, selos mecânicos e gaxetas de compressão.

Selos de lábios radiais

As vedações de lábio radial, também conhecidas como vedações de eixo rotativo ou vedações de óleo, são o tipo mais amplamente usado de vedação de eixo. Elas apresentam um lábio de vedação flexível que mantém contato com a superfície do eixo, evitando vazamento de fluido. O lábio de vedação é normalmente feito de materiais elastoméricos, como NBR, FKM ou PTFE, e pode incorporar uma mola de lâmina para garantir pressão de vedação consistente.

Os retentores de lábio radial estão disponíveis em vários designs, incluindo configurações de lábio único, lábio duplo e lábio múltiplo, atendendo a diferentes requisitos de aplicação. Eles são comumente usados em aplicações automotivas, industriais e marítimas, como virabrequins de motor, eixos de transmissão e eixos de bomba.

Selos Mecânicos

Selos mecânicos são soluções de vedação altamente projetadas que consistem em duas superfícies de vedação planas — uma superfície estacionária e uma superfície rotativa — que são mantidas em contato pela pressão da mola e pela pressão do fluido. As superfícies de vedação são normalmente feitas de materiais duros e resistentes ao desgaste, como carboneto de silício, carboneto de tungstênio ou cerâmica.

Selos mecânicos oferecem desempenho de vedação superior em comparação aos selos de lábio, tornando-os adequados para aplicações exigentes envolvendo altas pressões, temperaturas e velocidades rotacionais. Eles são comumente usados em bombas, compressores, misturadores e outros equipamentos rotativos em indústrias como petróleo e gás, processamento químico e geração de energia.

Embalagens de compressão

As gaxetas de compressão são soluções de vedação tradicionais que consistem em fios trançados ou torcidos de material de gaxeta, como PTFE, grafite ou fibras de aramida. O material de gaxeta é comprimido na caixa de gaxeta, criando uma vedação entre o eixo rotativo e o alojamento.

Embora as gaxetas de compressão tenham sido amplamente substituídas por tecnologias de vedação mais avançadas, elas ainda encontram uso em certas aplicações, particularmente em equipamentos mais antigos ou em situações em que a facilidade de manutenção e o baixo custo são priorizados. No entanto, as gaxetas de compressão exigem ajustes e substituições frequentes para manter a vedação eficaz.

Selos sem contato

Selos sem contato, como o nome sugere, não dependem do contato direto entre os componentes de vedação e o eixo rotativo. Em vez disso, eles utilizam caminhos de labirinto, dinâmica de fluidos ou campos magnéticos para criar um efeito de vedação. Selos sem contato são preferidos em aplicações onde são necessários baixo atrito, altas velocidades de rotação ou desgaste mínimo. Os tipos mais comuns de selos sem contato incluem selos de labirinto, selos de anel flutuante e selos de fluido magnético.

Selos de Labirinto

Selos de labirinto consistem em uma série de folgas apertadas e passagens intrincadas que criam um caminho tortuoso para o fluido, dificultando a ocorrência de vazamentos. O efeito de vedação é obtido por meio de uma combinação de força centrífuga, dinâmica de fluidos e queda de pressão no selo.

Selos de labirinto são adequados para aplicações de alta velocidade e podem lidar com uma ampla faixa de temperaturas e pressões. Eles são comumente usados em turbinas a gás, compressores e turbinas a vapor, onde seu design sem contato minimiza o atrito e o desgaste.

Selos de anel flutuante

Selos de anel flutuante, também conhecidos como selos de bucha ou selos anulares, consistem em um anel flutuante que está localizado entre o eixo rotativo e o alojamento estacionário. O anel é tipicamente feito de um material resistente ao desgaste, como grafite de carbono ou PTFE, e é projetado para flutuar livremente na direção radial.

O efeito de vedação é obtido por meio de uma combinação de força centrífuga e dinâmica de fluidos, com o anel flutuante atuando como uma barreira ao vazamento de fluidos. As vedações de anel flutuante são adequadas para aplicações de alta velocidade e podem acomodar deflexão e desalinhamento do eixo.

Selos de fluido magnético

As vedações de fluido magnético utilizam um ferrofluido, que é uma suspensão de partículas magnéticas em um líquido transportador, para criar um anel de vedação líquido ao redor do eixo. O ferrofluido é mantido no lugar por um ímã permanente, formando uma vedação firme que evita vazamentos.

Selos de fluido magnético oferecem várias vantagens, incluindo baixo atrito, alta eficiência de vedação e a capacidade de tolerar desalinhamento e desvio do eixo. Eles são comumente usados em aplicações de alto vácuo, como equipamentos de fabricação de semicondutores e tecnologia espacial.

Considerações sobre a seleção do selo

Condições de funcionamento

Pressão: A vedação deve ser capaz de suportar a pressão máxima encontrada no sistema, tanto estática quanto dinâmica.
Temperatura: O material de vedação deve ser compatível com a faixa de temperatura de operação, garantindo que ele mantenha suas propriedades e desempenho.
Velocidade: O projeto da vedação deve ser adequado à velocidade de rotação do eixo, considerando fatores como força centrífuga e geração de calor.
Desvio: a vedação deve acomodar qualquer desvio ou desalinhamento do eixo sem comprometer sua eficácia de vedação.

Propriedades de Fluidos

Viscosidade: O selo deve ser capaz de lidar com a viscosidade do fluido, garantindo lubrificação adequada e desempenho de vedação.
Limpeza: O projeto da vedação deve levar em conta a limpeza do fluido, considerando fatores como contaminação por partículas e requisitos de filtragem.
Abrasividade: Se o fluido contiver partículas abrasivas, o material de vedação deve ser resistente ao desgaste para evitar desgaste excessivo e vazamento.
Reatividade química: O material de vedação deve ser quimicamente compatível com o fluido para evitar degradação e garantir desempenho a longo prazo.

Fatores Ambientais

Poeira: Em ambientes empoeirados, vedações com lábios de proteção contra poeira adicionais ou designs de labirinto podem ser necessárias para evitar a entrada de partículas e o desgaste prematuro.
Umidade: As vedações expostas à umidade ou água devem ser projetadas para evitar corrosão e manter a eficácia da vedação em condições úmidas.
Vibração: Em aplicações com altos níveis de vibração, o projeto da vedação deve ser robusto o suficiente para manter o contato e evitar vazamentos.

Interface de eixo e alojamento

Acabamento da superfície: O acabamento da superfície do eixo deve ser adequado ao tipo de vedação, garantindo o contato adequado e minimizando o desgaste.
Concentricidade: O alojamento da vedação e o eixo devem ser concêntricos para evitar desgaste irregular e vazamentos.
Expansão térmica: O projeto da vedação deve acomodar quaisquer diferenças na expansão térmica entre os materiais do eixo e do alojamento para manter a eficácia da vedação.

Taxa de vazamento e expectativa de vida

Taxa de vazamento: O tipo e o material da vedação devem ser selecionados para atingir a taxa de vazamento desejada, considerando fatores como propriedades do fluido e condições operacionais.
Expectativas de vida útil: O projeto e o material da vedação devem ser escolhidos para fornecer a vida útil esperada, levando em consideração fatores como desgaste, degradação e intervalos de manutenção.

Facilidade de instalação e manutenção

Instalação: O projeto da vedação deve permitir uma instalação fácil e precisa, com o mínimo de ferramentas especializadas ou treinamento necessário.
Manutenção: O selo deve ser projetado para facilitar a inspeção, limpeza e substituição, minimizando o tempo de inatividade e os custos de manutenção.

Opções de material de vedação

Elastômeros

Elastômeros são amplamente usados em vedações de eixo devido à sua flexibilidade, resiliência e propriedades de vedação. Os elastômeros mais comuns usados em aplicações de vedação incluem:

Borracha de nitrila butadieno (NBR): NBR é um elastômero versátil com boa resistência a óleos, combustíveis e fluidos hidráulicos, tornando-o adequado para aplicações de vedação de uso geral.
Fluorelastômero (FKM): O FKM oferece excelente resistência a altas temperaturas, produtos químicos e fluidos agressivos, tornando-o ideal para aplicações exigentes nas indústrias química e de petróleo.
Monômero de etileno propileno dieno (EPDM): O EPDM é conhecido por sua resistência ao ozônio, às intempéries e às altas temperaturas, tornando-o adequado para aplicações externas e de alta temperatura.
Politetrafluoretileno (PTFE): O PTFE é um material altamente resistente a produtos químicos e de baixo atrito, frequentemente usado em combinação com elastômeros para melhorar o desempenho da vedação e reduzir o desgaste.

Polímeros termofixos

Polímeros termofixos são outra classe de materiais usados em vedações de eixo, oferecendo alta resistência, resistência ao desgaste e estabilidade térmica. Polímeros termofixos comuns incluem:

Poliuretano: As vedações de poliuretano oferecem excelente resistência à abrasão, resistência ao rasgo e resistência a óleos e solventes, tornando-as adequadas para aplicações industriais exigentes.
Poliacrilato: As vedações de poliacrilato oferecem boa resistência ao calor, óleos e produtos químicos e são frequentemente usadas em ambientes de fluidos agressivos e de alta temperatura.

Termoplásticos

Materiais termoplásticos são cada vez mais usados em vedações de eixo devido à sua excelente resistência química, baixo atrito e estabilidade em alta temperatura. Os termoplásticos mais comuns usados em aplicações de vedação incluem:

Politetrafluoroetileno (PTFE): O PTFE é um material altamente resistente a produtos químicos e de baixo atrito, frequentemente usado em combinação com elastômeros ou como um material de vedação sólido em aplicações exigentes.
Polieteretercetona (PEEK): O PEEK oferece excelente resistência mecânica, resistência ao desgaste e resistência química, tornando-o adequado para ambientes de fluidos agressivos e de alta temperatura.
Sulfeto de polifenileno (PPS): O PPS é conhecido por sua alta resistência, rigidez e resistência química, o que o torna adequado para aplicações exigentes nas indústrias química e automotiva.

Materiais faciais

Em selos mecânicos, os materiais da face são essenciais para garantir vedação eficaz e desempenho de longo prazo. Os materiais de face mais comuns usados em selos mecânicos incluem:

Carbono: O grafite de carbono é um material de face amplamente utilizado devido à sua excelente lubricidade, resistência química e compatibilidade com uma ampla variedade de fluidos.
Carboneto de silício: O carboneto de silício oferece alta dureza, resistência ao desgaste e resistência química, tornando-o adequado para aplicações exigentes com fluidos abrasivos ou altas pressões.
Carboneto de tungstênio: O carboneto de tungstênio é conhecido por sua alta dureza, resistência ao desgaste e compatibilidade com uma ampla gama de fluidos, tornando-o adequado para aplicações de alta pressão e alta velocidade.
Revestimento de diamante: As faces revestidas de diamante proporcionam dureza excepcional, resistência ao desgaste e baixo atrito, tornando-as adequadas para as aplicações mais exigentes com fluidos abrasivos ou altas pressões.

Perguntas frequentes

Quais são os diferentes tipos de retentores de eixo marítimos?

Os retentores de eixo marítimos são projetados para evitar que a água entre na embarcação através do eixo da hélice. Os tipos mais comuns de retentores de eixo marítimos incluem:

Vedações de lábio: Vedações de lábio radiais com um lábio flexível que mantém contato com a superfície do eixo, impedindo a entrada de água.
Selos mecânicos: Selos faciais que consistem em uma face estacionária e uma rotativa, mantidas em contato pela pressão da mola e pela pressão do fluido.
Vedações de labirinto: Vedações sem contato que utilizam uma série de folgas estreitas e passagens complexas para criar um caminho tortuoso para o fluido, dificultando a entrada de água.
Vedações de fole: Vedações mecânicas com um elemento de fole flexível que acomoda o movimento e o desalinhamento do eixo, mantendo a eficácia da vedação.

Quais são os tipos de retentores de óleo?

Retentores de óleo, também conhecidos como retentores de lábio radial, são projetados para evitar vazamento de fluido e proteger contra contaminantes em várias aplicações. Os tipos mais comuns de retentores de óleo incluem:

Vedações de lábio único: Vedações com um único lábio de vedação que mantém contato com a superfície do eixo, evitando vazamento de fluido.
Vedações de lábio duplo: Vedações com dois lábios de vedação, proporcionando melhor desempenho de vedação e proteção contra contaminantes.
Vedações de cassete: Vedações pré-montadas que consistem em um invólucro de metal, lábio de vedação e mola de lâmina, facilitando a instalação e a substituição.
Vedações axiais: Vedações projetadas para vedar contra movimento axial, normalmente usadas em aplicações com eixos ou hastes alternativos.

Quais são os diferentes tipos de selos rotativos?

Selos rotativos são projetados para evitar vazamento de fluidos e manter a pressão do sistema em equipamentos rotativos. Os tipos mais comuns de selos rotativos incluem:

Vedações de lábio radial: Vedações com lábio de vedação flexível que mantém contato com a superfície do eixo rotativo, evitando vazamento de fluido.
Selos mecânicos: Selos faciais que consistem em uma face estacionária e uma rotativa, mantidos em contato pela pressão da mola e pela pressão do fluido, proporcionando vedação eficaz em aplicações exigentes.
Vedações de labirinto: Vedações sem contato que utilizam uma série de folgas estreitas e passagens complexas para criar um caminho tortuoso para o fluido, minimizando vazamentos em aplicações de alta velocidade.
Vedações de anel flutuante: Vedações sem contato que consistem em um anel flutuante localizado entre o eixo rotativo e o alojamento estacionário, proporcionando vedação por meio de força centrífuga e dinâmica de fluidos.