Un sistema(100, 200, 400), que comprende:

una carcasa (104,

202, 402); y un palier (102, 410);

y

un sello (120a, 300, 418) dispuesto relativo a la carcasa (104, 202, 402) y

que comprende un parte de labio (126a, 432a) y

una junta de alineación (116, 206a, 404) que alinea el sello (120a, 300, 418) relativo a la carcasa (104, 202,402), dicho palier (102, 410), o ambos.

caracterizado por que dicho sello (120a, 202, 402)

comprende además un material gel que se expande cuando se expone a un fluido que fuerza la parte de labio(126a, 432a) a contactar con dicho palier (102, 410) para reducir un flujo del fluido a través de un huecoentre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410).

Sello de palier activado por fluidos

5 ANTECEDENTES

Campo técnico

La invención se refiere en general a sellos, y en particular a sellos de palieres activados por fluidos que incorporan un material gel.

Antecedentes

Muchas aplicaciones industriales requieren que un palier pase de un área de una estructura a través de un muro a otra área de la estructura. El palier pasa generalmente a través de una apertura en el muro y se mueve de forma relativa a la posición del muro. Por ejemplo, el palier puede trasladar, rotar o mover en alguna combinación de traslación y rotación (por ejemplo, torcer, doblar o estirar) alrededor de un eje del palier a través de la superficie. Generalmente existe una holgura espacial entre el palier y la apertura en el muro para facilitar este movimiento.

Algunas aplicaciones que incluyen palieres que se mueven requieren aislamiento fluídico entre las áreas separadas de la estructura de forma que una fuga o contaminación en un área de la estructura no emigra o fluye a un área adyacente de la estructura a través del espacio libre entre el palier y la apertura en el muro. Por ejemplo, un palier de propulsión que se extiende a lo largo del casco de un barco pasa a través de varios mamparos que separan diferentes compartimentos del barco. Prevenir que una fuga de agua en una parte del barco avance más allá de un mamparo hasta el siguiente compartimento a lo largo del palier es crítico para evitar que el casco se llene de agua y el barco se hunda. Los sellos de los palieres se usan normalmente para limitar el flujo de fluidos de un mamparo al siguiente durante, por ejemplo, una rotación del palier relativa a la apertura del palier en la estructura del barco.

Un ejemplo de sello convencional de palier diseñado para rotar al tiempo que rota el palier durante el funcionamiento del palier es el tipo de sello de palier de tipo ND vendido por Wartsila-Lips Inc. de Poulsbo, Washington. El sello de tipo ND incluye una junta tórica colocada en una interfaz de goma de moldeado de palier, tal que tanto la moldura como el giro de la junta tórica giran al girar el palier. Un diferencial de presión a lo largo de la junta tórica generado por una cantidad de presión diferente en ambos lados del mamparo hace que el molde de goma se deforme y presione contra la carcasa, que está posicionada cerca de la apertura. La rotación de la moldura se dificulta cuando la moldura presiona contra la carcasa. La moldura estacionaria crea un sello contra la carcasa y fuerza que la junta tórica contacte con el palier. La junta tórica también para de girar y se crea un sello fluídico respecto al palier.

Una desventaja de los sellos de palier de tipo ND es que el contacto entre los componentes de sellado y el palier mientras los componentes de sellado están secos desemboca en un fallo prematuro de los componentes de sellado por el desgaste asociado inducido por fricción en la junta tórica y la moldura de goma. Las especificaciones actuales de construcción de barcos requieren normalmente un diferencial de presión entre las superficies opuestas de los componentes de sellado de [aproximadamente 1/3 psig (libras por pulgada cuadrada de manómetro) ] aproximadamente 234, 1 kg/m2, o (más o menos 8 -9 pulgadas) aproximadamente 203 -229 mm de agua antes de que el sello enganche el palier. La presencia de agua ayuda a crear una interfaz hermética de agua entre el palier y los componentes de sellado 45 (por ejemplo, la moldura y la junta tórica) . Los sellos de tipo ND se activan (por ejemplo, contactan el palier) en presencia de tan poco como [0.6 - 0.9 pulgadas] aproximadamente 15.2 - 22.9 mm de agua. Los componentes de sellado contacta el palier mientras que los componentes de sellado están relativamente secos y desembocan en desgaste prematuro. Adicionalmente, un diferencial de presión insuficiente para generar un sello hermético de fluido se desarrolla entre componentes de sellado opuestos cuando se activan los componentes de sellado en la presencia de cantidades de agua relativamente pequeñas. Cuando un sello hermético de fluido no desarrolla ratios de fuga asociados con el palier y los componentes de sellado puede ser excesivo respecto a las especificaciones del constructor de barcos.

Por ejemplo, las especificaciones de los constructores de barcos normalmente requieren sellos de palier de mamparo auto-activables con un ratio máximo de fuga de [0, 5 U.S pintas/hora] aproximadamente 0, 065 ml/s. Los sellos de palier 55 auto-activables normalmente no requiere intervención humana (por ejemplo, ajuste de los sellos) después de la instalación con respecto al palier y durante una fuga. Para el destructor de tipo DDG, el ratio máximo de fuga permitido bajo las especificaciones del constructor de barcos es [1 U.S. pinta/minuto] aproximadamente 0, 1314 ml/s. La activación del sello en la presencia de un diferencial de presión relativamente bajo (por ejemplo, activación prematura provocada por niveles de agua relativamente bajos analizados anteriormente) provoca un desgaste acelerado de los componentes de sellado. El desgaste acelerado de un sello desemboca en un fallo prematuro del sello y el no cumplimiento de las especificaciones del constructor de barcos.

Por lo tanto existe una necesidad de sellos de palier auto-activables que no se activen prematuramente en la presencia de cantidades pequeñas de fluido. Existe también una necesidad de sellos de palier diseñados para resistir desgaste 65 prematuro. Existe también una necesidad de sellos de palier cuyo diseño pueda ser escalado para sellar efectivamente palieres de una variedad de diámetros. Por ejemplo, existe una necesidad de diseños de sellos de palier para palieres de diámetro relativamente pequeño y para palieres de diámetro relativamente grande, ya que ambos pueden encontrarse en destructores o varias aplicaciones industriales.

RESUMEN

Los conceptos descritos en este documento tratan este y otros problemas asociados con los diseños de sello de palier actuales (por ejemplo, DE-A-4121193) asociando el sello con un material gel que se expande al exponerlo al fluido. En una realización, diseños de sellos que utilizan tales materiales normalmente no están en contacto con el palier en movimiento en ausencia de fluido. La separación entre el sello y el palier prolonga la vida del sello reduciendo los efectos de fricción en el sello en ausencia de fluido. Cuando el material gel se expande, el sello se deforma y se fuerza el contacto con el palier. Varias características y ventajas asociadas con tales sellos se describen a continuación.

La invención, en un aspecto, muestra un sistema que incluye una carcasa y un sello dispuesto de forma relativa a la carcasa. El sello incluye un material gel que se expande cuando se expone a un fluido para reducir un flujo del fluido a través de un hueco o espacio libre entre la carcasa y un palier. El sello incluye un parte de labio y la expansión del material gel fuerza a la parte de labio a contactar con el palier.

En algunas realizaciones, el sello reduce el área de flujo asociada con el hueco entre la carcasa y el palier. En algunas realizaciones, se fuerza el contacto del sello con el palier mediante la expansión del material gel y elimina el sello sustancialmente el área de flujo (por ejemplo, cerrando el hueco) . En algunas realizaciones, el material gel se adapta para contraerse en la ausencia de un fluido para al menos uno de formar o incrementar el hueco entre el sello y el palier. En una realización, una vez que el fluido se ha eliminado del compartimento, el material gel se seca completamente y se contrae para permitir al sello deformarse hasta su forma original que el sello ocupaba antes de la exposición al fluido. En algunas realizaciones, la expansión del material gel es un proceso o efecto reversible. En algunas realizaciones, el palier pasa a través de un mamparo (por ejemplo, un palier de propulsión que pasa a través del hueco de un casco de un navío) . En algunas realizaciones, el material gel se forma incrustando partículas de gel en una espuma de celda abierta. En algunas realizaciones, la espuma de celda abierta es una espuma dura de celda abierta o es una espuma blanda de celda abierta. En algunas realizaciones, se le da forma a la espuma de celda abierta para que encaje dentro de un bolsillo del sello.

En algunas realizaciones, el sello incluye un sello de labio. El sello o sello de labio puede incluir un material elastomérico, un material de goma natural, o un material de goma sintética. En algunas realizaciones, el sello incluye un material de bajo desgaste para reducir la fricción... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (100, 200, 400) , que comprende:

una carcasa (104, 202, 402) ; y un palier (102, 410) ; y un sello (120a, 300, 418) dispuesto relativo a la carcasa (104, 202, 402) y que comprende un parte de labio (126a, 432a) y una junta de alineación (116, 206a, 404) que alinea el sello (120a, 300, 418) relativo a la carcasa (104, 202, 402) , dicho palier (102, 410) , o ambos. caracterizado por que dicho sello (120a, 202, 402) comprende además un material gel que se expande cuando se expone a un fluido que fuerza la parte de labio (126a, 432a) a contactar con dicho palier (102, 410) para reducir un flujo del fluido a través de un hueco entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) .

2. El sistema según la reivindicación 1, en el que el material gel se contrae en ausencia del fluido para al menos uno de formar o aumentar el hueco entre la carcasa (102, 202, 402) y el palier (102, 410) .

3. El sistema según la reivindicación 1, en el que la expansión del material gel es un efecto reversible. 20

4. El sistema según la reivindicación 1, en el que el palier (102, 410) pasa a través de un mamparo.

5. El sistema según la reivindicación 1, en el que el material gel se forma incrustando partículas de gel en una

espuma dura de celda abierta o en una espuma blanda de celda abierta. 25

6. El sistema según la reivindicación 1, en el que la espuma dura de celda abierta o la espuma blanda de celda abierta se forma para encajar dentro de un bolsillo (128a, 308, 424) del sello (120a, 300, 418) .

7. El sistema según la reivindicación 1, en el que la parte de labio (126a, 432a) del sello (120a, 300, 418) 30 comprende un material elastomérico, un material de goma natural o un material de goma sintética.

8. El sistema según la reivindicación 1, en el que la parte de labio (126a, 432a) del sello (120a, 300, 418) comprende un material de bajo desgaste o está bañado en un material de bajo desgaste.

9. El sistema según la reivindicación 1, en el que la junta de alineación (116, 206a, 404) comprende una superficie de contacto con el palier (102, 410) y se usa un material de bajo desgaste para reducir la fricción entre la junta de alineación y el palier.

10. El sistema según la reivindicación 8 ó 9, en el que el material de bajo desgaste comprende un material 40 Teflon®.

11. El sistema según la reivindicación 8, en el que el material de bajo desgaste está asegurado con respecto al sello (120a, 300, 418) mediante al menos uno de unir, asentar, encajar, acoplar o cualquier combinación de los mismos.

12. El sistema según la reivindicación 9, en el que la junta de alineación (116, 206a, 404) comprende el material de bajo desgaste o de baja fricción.

13. El sistema según la reivindicación 1, que comprende una segunda junta de alineación (206b) adaptada para 50 alinear el sello (120a, 300, 418) relativo a la carcasa (104, 202, 402) , al palier (102, 410) o a ambos.

14. El sistema según la reivindicación 1, que comprende un segundo sello (120b) que comprende un segundo material gel que se expande cuando se expone al fluido y reduce el flujo del fluido a través del hueco entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) .

15. El sistema según la reivindicación 14, en el que el sello (120a) reduce el flujo del fluido a través del hueco entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) a lo largo de una primera dirección y el segundo sello (120b) reduce un segundo flujo entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) a lo largo de una segunda dirección sustancialmente opuesta a la primera dirección.

16. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sello (120a, 300, 418) es un sello de refuerzo. 5

17. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sello (120a, 300, 418) reduce el flujo del fluido entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) durante el movimiento del palier (102, 410) relativo a la carcasa (104, 202, 402) .

18. El sistema según la reivindicación 17, en el que el movimiento comprende traslación, rotación o cualquier combinación de los mismos del palier (102, 410) relativo a la carcasa (104, 202, 402) .

19. El sistema según la reivindicación 1, en el que se mantiene un diferencial de presión a lo largo del sello (120a, 300, 418) cuando el sello (120a, 300, 418) se expone al fluido. 15

20. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sello (120a, 300, 418) reduce el hueco entre el palier (102, 410) y la carcasa (104, 202, 402) cuando el sello (120a, 300, 418) se expone al fluido.

21. El sistema según la reivindicación 1, en el que 20 la carcasa (104, 202, 402) se dispone relativa al palier (120, 410) ; y el sello (120a, 300, 418) se encarga de reducir un hueco entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) en respuesta a la exposición a un fluido; y el sello (120a, 300, 418) comprende un material gel sensible a fluidos; y el sello (120a, 300, 418) no está en contacto con el palier (102, 410) en ausencia del fluido y el sello (120a, 300, 418) es forzado hacia el 25 palier (102, 410) o a contactar con el palier (102, 410) mediante expansión del material gel en respuesta a la

exposición al fluido; y el material gel que se contrae en ausencia de fluido permite al sello (120a, 300, 418) volver a su forma original.

22. El sistema según la reivindicación 1, en el que la parte de labio (126a, 432a) del sello (120a, 300, 418) no 30 está en contacto con el palier (102, 410) en ausencia de fluido.

23. El sistema según la reivindicación 1, en el que la parte de labio (126a, 432a) del sello (120a, 300, 418) contacta el palier (102, 410) cuando el sello (120a, 300, 418) se expone al fluido.

24. El sistema según la reivindicación 4, en el que el mamparo es un mamparo en un navío o en un barco.

25. El sistema según la reivindicación 1 que comprende además:

un conjunto de juntas tóricas dispuestas entre la junta de alineación (116, 206a, 404) y la carcasa (104, 202, 402) que reduce un flujo del fluido entre la carcasa (104, 202, 402) y la junta de alineación (116, 206a, 404) , alinea la junta de alineación (116, 206a, 404) a lo largo de un eje del palier (120, 410) y facilita el movimiento de la junta de alineación (116, 206a, 404) y el palier (102, 410) de forma radial relativo al eje.

26. El sistema según la reivindicación 25, en el que el conjunto de juntas tóricas comprende una pluralidad de 45 juntas tóricas.

27. El sistema según la reivindicación 1, en el que la junta de alineación (116, 206a, 404) y el sello (120a, 300, 418) son movibles dentro de la carcasa (104, 202, 402) en respuesta al movimiento por el palier (102, 410) .

50 28. El sistema según la reivindicación 1, en el que un diferencial de presión creciente decrementa el flujo del fluido entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) .

29. El sistema según la reivindicación 3, en el que el efecto reversible incluye que el material gel se expande en respuesta a que la temperatura del material gel excede la temperatura de transición de fase del material gel. 55

30. El sistema según la reivindicación 3, en el que el efecto reversible incluye que el material gel se expande en respuesta a que la temperatura de transición de fase del material gel excede la temperatura del gel.

31. El sistema según la reivindicación 1, en el que el palier (102, 410) es un palier rotatorio (102, 410) . 60

32. El sistema según la reivindicación 14, en el que el segundo sello (120b) comprende una segunda parte de labio (126b, 432b) y la expansión del segundo material gel fuerza a la segunda parte de labio (126b, 432b) hacia o a contactar con el palier (102, 410) .

33. El sistema según la reivindicación 1, siendo el sistema un sistema de sellado de palier de mamparo activado por fluido en el que:

la carcasa (104, 202, 402) es una carcasa anular; el palier (102, 410) es un palier rotatorio;

la carcasa anular está fijada con respecto al mamparo y alrededor del palier rotatorio extendiéndose a través del mamparo y la carcasa anular; el sello (120a, 300, 418) es una estructura de sellado anular que incluye la junta de alineación (116, 206a, 404) ; la junta de alineación (116, 206a, 404) es una junta de alineación hacia dentro alrededor de y apartada del palier rotatorio, la estructura de sellado anular está sellada y es movible respecto a la carcasa anular cuando el palier rotatorio se traslada perpendicularmente a su eje; la estructura de sellado anular soporta la parte de labio (126a, 126b, 432a, 432b) la cual comprende un par de sellos de labio, uno a cada lado de la junta de alineación, cada sello de labio incluyendo un bolsillo orientado hacia fuera (128a, 128b) entre una parte de labio apartada del palier rotatorio y una parte colindante a la estructura de sellado; un cuerpo de espuma está dispuesto en el bolsillo de cada sello de labio; y cada cuerpo de espuma incluye el material gel, estando configurado el material gel para expandir el cuerpo de espuma en presencia de fluido forzando a las partes de labio de los sellos de labio a contactar con el palier rotatorio para sellar la estructura de sellado respecto al palier rotatorio.

34. El sistema de sellado de palier activado por fluido según la reivindicación 33, en el que la estructura de sellado anular reside parcialmente dentro de la carcasa anular.

35. El sistema de sellado de palier activado por fluido según la reivindicación 34 en el que la estructura de sellado incluye ranuras en lados opuestos (117) cada una soportando una junta tórica (118) unida por fricción con una cara interior de la carcasa anular.

36. El sistema de sellado de palier activado por fluido según la reivindicación 33 en el que la junta de alineación (116, 206a, 404) está más cerca del palier (102, 410) que las partes de labio (126a, 126b, 432a, 432b) de cada sello de labio cuando no están expandidos los cuerpos de espuma.

37. El sistema de sellado de palier activado por fluido según la reivindicación 33 en el que el material gel está

configurado para contraerse en ausencia de fluido volviendo las partes de labio (126a, 126b, 432a, 432b) de 40 los sellos de labio en una relación apartada con respecto al palier (102, 410) .

38. Un procedimiento para reducir un flujo de un fluido ente un palier (102, 410) y una carcasa (104, 202, 402) que comprende:

45 instalar la carcasa (104, 202, 402) en una apertura relativa al palier (102, 410) ; y colocar un sello (120a, 300, 418) relativo a la carcasa (104, 202, 402) , en donde el sello (120a, 300, 418) no está en contacto con el palier (102, 410) en ausencia del fluido, y el sello (120a, 300, 418) comprende un material gel que se expande cuando se expone al fluido para forzar al sello (120a, 300, 418) hacia el palier (102, 410) o a contactar con el palier (102, 410) para reducir el flujo del 50 fluido a través de un hueco entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) , contrayéndose el material gel en ausencia del fluido para formar o incrementar el tamaño del hueco; y instalar al menos una junta de alineación (116, 206a, 404) para alinear el sello (120a, 300, 418) relativo a la carcasa (104, 202, 402) , el palier (102, 410) o ambos.

55 39. El procedimiento según la reivindicación 38, que comprende asegurar un material de bajo desgaste con respecto al sello (120a, 300, 418) en el que asegurar comprende al menos uno de unir, asentar, encajar, acoplar o cualquier combinación de los mismos.

40. El procedimiento según la reivindicación 38, que comprende instalar un segundo sello (120a, 300, 418) que comprende un segundo material gel que se expande cuando se expone al fluido y reduce un segundo flujo del fluido a través del hueco entre la carcasa (104, 202, 402) y el palier (102, 410) .

41. El procedimiento según la reivindicación 38, que comprende instalar una segunda junta de alineación (116, 206a, 404) adaptada para alinear el sello (120a, 300, 418) relativo a la carcasa (104, 202, 402) , el palier (102, 410) o ambos.