Empanque

Na sua forma mais básica, um empanque combina uma peça rotativa com uma peça fixa. Quando devidamente concebida e instalada, a peça rotativa desloca-se por uma película lubrificante com apenas 0,00025 mm de espessura.

Caso a película fique demasiado espessa, o líquido bombeado irá verter. Se o filme se tornar demasiado fino, a perda por atrito aumenta e as superfícies de contacto sobreaquecem, provocando uma falha no vedante.

Construção

A parte fixa do vedante encontra-se fixa no corpo da bomba. É constituída por um apoio fixo e um vedante secundário fixo. O vedante secundário evita fugas entre o apoio fixo e o corpo da bomba. Impede que o apoio rode também no corpo da bomba.

O líquido bombeado (A) está geralmente em contacto com a extremidade exterior do anel vedante rotativo (B). Quando o veio começa a rodar, a diferença de pressão entre o líquido (A) no corpo da bomba e a atmosfera (D) força o líquido a entrar na folga do vedante (de B a C) entre as duas superfícies planas rotativas. É gerada uma película lubrificante. A pressão na folga de vedação é reduzida de B para C, atingindo a pressão em D. Uma fuga no vedante surgirá no ar.

As partes do vedante no interior da bomba estão sujeitas a uma força emanada da pressão no interior da bomba. O componente axial desta força, juntamente com a força da mola, cria a força de fecho do empanque.

Forças do empanque

As partes do vedante no interior da bomba estão sujeitas a uma força axial da pressão no líquido bombeado. Se a pressão diferencial entre o líquido bombeado e a atmosfera for superior a 20 bar, a força de fecho torna-se tão forte que impede a formação de uma película lubrificante hidrodinâmica adequada. O resultado é que as faces do vedante começam a desgastar.

A redução da área da pressão hidráulica irá afectar automaticamente a força axial no empanque. Em resultado, a força hidráulica das faces do vedante principal, bem como a força de fecho do vedante, são reduzidas.

A pressão da bomba que actua na área Ah provoca uma força de fecho no vedante. A área Ah do empanque mecânico não equilibrado é superior à área As e a relação de equilibragem k é superior a 1.

A pressão de contacto na área deslizante excede a pressão do líquido bombeado. Na gama de baixa pressão do líquido bombeado, os empanques mecânicos não equilibrados são suficientes. A área Ah do empanque mecânico equilibrado é inferior à área As e a relação de equilibragem k é inferior a 1. A área Ah pode ser diminuída através de uma redução de diâmetro do veio.

Na gama de alta pressão do líquido bombeado ou a alta velocidade, é utilizado o empanque mecânico equilibrado. A pressão de contacto na área da superfície deslizante pode ser inferior à pressão do líquido bombeado. A relação de equilibragem é muitas vezes escolhida para ser em torno de 0,8.

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