Este artigo detalha a vedação do anel do britador cônico, um componente crítico de vedação instalado entre o anel de ajuste e a estrutura ou conjuntos de cones móveis e fixos, funcionando para prevenir contaminação, reter lubrificantes e manter o equilíbrio da pressão. Descreve sua composição, incluindo o corpo da vedação (borracha com anel de reforço metálico embutido), bordas/bordas de vedação, anel de reforço metálico, recursos de montagem e orifícios de ventilação (em alguns projetos), juntamente com suas características estruturais. O processo de fabricação é detalhado, abrangendo a preparação do material, moldagem (compressão ou injeção), vulcanização e acabamento. Também descreve a usinagem do anel de reforço metálico, a preparação do conjunto de vedação e as etapas de instalação. Além disso, são especificadas medidas de controle de qualidade, como testes de material, verificações de precisão dimensional, testes de desempenho da vedação, testes ambientais e de durabilidade e inspeção visual/de defeitos. Esses processos garantem que a vedação do anel forneça uma vedação confiável, protegendo os componentes internos e estendendo a vida útil do britador em ambientes severos.
Introdução detalhada ao componente de vedação do anel do triturador cônico
1. Função e papel do anel de vedação
O anel de vedação (também chamado de anel de vedação contra poeira ou anel de vedação de óleo) é um componente de vedação essencial em britadores cônicos, instalado principalmente entre o anel de ajuste e a estrutura, ou entre o cone móvel e o conjunto cônico fixo. Suas principais funções incluem:
Prevenção de Contaminação: Impedir que poeira, partículas de rocha e umidade entrem no sistema de transmissão interno (por exemplo, eixo excêntrico, rolamentos e canais de lubrificação) para evitar desgaste abrasivo e corrosão.
Lubrificantes de retenção: Selar o óleo lubrificante ou a graxa dentro das câmaras dos rolamentos e componentes da transmissão, garantindo lubrificação contínua e reduzindo danos induzidos por atrito.
Mantendo o equilíbrio da pressão: Auxiliar na regulação das diferenças de pressão interna entre a câmara de britagem e o sistema de transmissão, evitando vazamentos de óleo causados por flutuações de pressão.
2. Composição e Estrutura do Anel de Vedação
O anel de vedação é um componente anular composto projetado para alta resistência ao desgaste e flexibilidade, consistindo nas seguintes peças principais:
Corpo de vedação: A estrutura anular principal, tipicamente feita de borracha nitrílica (NBR), poliuretano (PU) ou borracha fluorada (FKM), com um anel de reforço metálico (aço carbono ou aço inoxidável) embutido para aumentar a rigidez estrutural. O material de borracha é selecionado com base na temperatura de operação (NBR para -40 °C a 120 °C; FKM para ambientes de alta temperatura acima de 150 °C).
Lábios ou bordas de vedação: Um ou mais lábios flexíveis nos diâmetros interno e externo do corpo da vedação, que formam um contato firme com as superfícies de contato (por exemplo, parede externa do anel de ajuste ou parede interna da estrutura). Esses lábios são frequentemente projetados com uma estrutura acionada por mola (mola de lâmina) para manter a pressão constante contra a superfície de contato, garantindo uma vedação confiável mesmo com desgaste mínimo.
Anel de reforço de metal: Um anel fino de aço anular (SPCC ou aço inoxidável 304) embutido no corpo de borracha durante a moldagem. Ele proporciona estabilidade dimensional, evitando deformações sob pressão radial e garantindo que a vedação mantenha sua forma durante a montagem e a operação.
Ranhura ou flange de montagem: Uma estrutura rebaixada ou saliente na borda externa da vedação que se encaixa em uma ranhura correspondente na estrutura do triturador ou no anel de ajuste, fixando a vedação no lugar e evitando o deslocamento axial durante a vibração.
Orifícios de ventilação (em alguns modelos): Pequenos furos perfurados no anel de reforço de metal para equalizar a pressão entre os lados interno e externo da vedação, reduzindo o risco de deformação do lábio devido a diferenciais de pressão.
3. Processo de fabricação do anel de vedação
Ao contrário dos componentes metálicos, as vedações de anel são produzidas principalmente por moldagem de borracha, em vez de fundição, devido à sua natureza flexível e composta. As principais etapas são as seguintes:
Preparação do material:
Composto de borrachaBorracha bruta (por exemplo, NBR) é misturada com aditivos (negro de fumo para reforço, enxofre para vulcanização, antioxidantes e lubrificantes) em um misturador Banbury. A mistura é amassada a 80–100 °C para formar um composto de borracha homogêneo com viscosidade Mooney de 60–80 (ML 1+4 a 100 °C).
Anel de reforço de metal: Tiras de aço carbono são cortadas em anéis, rebarbadas e tratadas com um agente de ligação (por exemplo, Chemlok 205) para garantir forte adesão entre o metal e a borracha.
Moldagem (moldagem por compressão ou injeção):
Moldagem por compressão: O composto de borracha é pré-moldado em forma de anel e colocado em um molde aquecido (160–180 °C) ao lado do anel de reforço metálico. O molde é fechado, aplicando-se pressão (10–20 MPa) por 5–15 minutos para vulcanizar a borracha, que se liga ao anel metálico e forma o formato da vedação (incluindo bordas e ranhuras).
Moldagem por injeção: Para produção em larga escala, o composto de borracha derretida é injetado em um molde aquecido contendo o anel metálico. Esse método garante um controle dimensional mais rigoroso e uma distribuição uniforme do material, com tempos de ciclo reduzidos para 2 a 5 minutos.
Vulcanização:
O molde é mantido a 160–180 °C para completar a reação de vulcanização, reticulando as moléculas de borracha para obter elasticidade e resistência mecânica. A pós-vulcanização (2–4 horas a 100–120 °C) pode ser realizada para vedações de FKM para melhorar a resistência química.
Aparar e Acabar:
O excesso de borracha é removido das bordas da vedação usando máquinas de corte (facas rotativas ou corte criogênico com nitrogênio líquido) para garantir lábios de vedação lisos e sem rebarbas.
Os lábios de vedação são polidos com almofadas abrasivas para atingir uma rugosidade de superfície de Ra0,8–1,6 μm, melhorando o contato com as superfícies de contato.
4. Processos de Usinagem e Montagem
Enquanto os componentes de borracha exigem usinagem mínima, o anel de reforço de metal e as peças correspondentes passam por um processamento de precisão:
Usinagem de anéis de reforço de metal:
O anel de aço é cortado a partir de tiras usando uma prensa de estampagem, com diâmetros externo e interno torneados grosseiramente com precisão de ±0,1 mm.
A superfície do anel é limpa e revestida com um agente de ligação, seca a 80–100°C por 30 minutos para ativar a adesão.
Preparação da montagem do selo:
As ranhuras de acoplamento na estrutura do triturador ou no anel de ajuste são usinadas em dimensões precisas (largura ±0,05 mm, profundidade ±0,02 mm) usando tornos CNC, garantindo que a vedação se encaixe perfeitamente sem distorção.
As superfícies de contato (que entram em contato com os lábios da vedação) são retificadas até uma rugosidade superficial de Ra0,8–1,6 μm e polidas para remover rebarbas ou arranhões que podem danificar a vedação.
Recursos de instalação:
O anel de vedação é encaixado por pressão na ranhura de montagem usando uma prensa hidráulica, com uma ferramenta de guia para evitar a deformação do lábio durante a instalação.
As molas de lâmina (se equipadas) são esticadas e posicionadas na ranhura da mola do lábio de vedação para manter a pressão radial contra a superfície de contato.
5. Processos de Controle de Qualidade
Teste de materiais:
Teste de compostos de borracha: resistência à tração (≥15 MPa para NBR), alongamento na ruptura (≥300%) e dureza (60–70 Shore A) são verificados usando os padrões ASTM D412.
Teste de anel de metal: a resistência de adesão entre borracha e metal é testada por meio de um teste de descascamento (≥5 N/mm) para garantir que não haja delaminação.
Verificações de precisão dimensional:
Os diâmetros externo e interno do selo são medidos usando uma máquina de medição por coordenadas (CMM) para garantir a conformidade com as tolerâncias (±0,1 mm para dimensões críticas).
A espessura e o ângulo do lábio são inspecionados usando um projetor de perfil, com desvios ≤0,05 mm para garantir o contato adequado com as superfícies de contato.
Teste de desempenho de vedação:
Teste de pressão: A vedação é instalada em um dispositivo de teste e submetida à pressão interna (0,5–1 MPa) com óleo ou ar. Não é permitido vazamento por 30 minutos, verificado por inspeção visual ou monitoramento de queda de pressão.
Teste de resistência à poeira: A vedação é exposta à poeira fina ISO 12103-1 A2 em condições operacionais simuladas por 100 horas. A inspeção pós-teste confirma que não há entrada de poeira na cavidade selada.
Testes Ambientais e de Durabilidade:
Resistência à temperatura: As vedações são envelhecidas em um forno a 120 °C (NBR) ou 200 °C (FKM) por 168 horas, com testes de pós-envelhecimento confirmando alterações mínimas na dureza (≤5 Shore A) e resistência à tração (redução de ≤20%).
Teste de fadiga por flexão: a vedação passa por 100.000 ciclos de compressão radial (±0,5 mm) para simular vibração, sem rachaduras ou deformações nos lábios.
Inspeção Visual e de Defeitos:
Verificações de superfície: As superfícies de borracha são inspecionadas quanto a bolhas, rachaduras ou cura irregular usando uma lupa (10x). Os anéis de metal são verificados quanto a ferrugem ou rebarbas.
Inspeção de adesão: Um teste de faca é realizado para garantir que não haja separação entre borracha e metal, e qualquer delaminação resultará em rejeição.
Ao aderir a esses processos de fabricação e controle de qualidade, o anel de vedação atinge um desempenho de vedação confiável, protegendo efetivamente os componentes internos do britador cônico contra contaminação e perda de lubrificante, estendendo assim a vida útil do equipamento em ambientes agressivos de mineração e agregados.
