Sistema de sellado de eje.

Un sistema de sellado de eje (25) para aislar la cavidad de los rodamientos (32) quecomprende:

- una carcasa (30) que envuelve la cavidad de los rodamientos (32);

- un eje (1) que se extiende a través de la carcasa (30);

- un estator flotante (4) con dos caras opuestas (primera y segunda), en el que laprimera superficie es esférica y se ancla a la segunda superficie de dicho sellolaberíntico (3) para crear una interfaz esférica (11), y en el que dicho estatorflotante (4) también posee dos caras opuestas (primera y segunda) que seextienden de manera perpendicular con relación a dicho eje (1);

- un pasaje (29) en dicho estator flotante (4) desde la segunda superficie hasta laprimera superficie esférica mencionada;

- un estator fijo (2), cuyo el exterior está acoplado a dicha carcasa (30) y en elque (2) existe un orificio (9) que se extiende desde su exterior hacia dicho estatorflotante (4);

- un canal anular, creado en el estator fijo (2), que posee una primera y unasegunda superficie que se extienden de manera perpendicular en relación condicho eje (1);

- una interfaz anular interior formada por la primera superficie perpendicular delcanal anular acoplada conjuntamente a la primera cara perpendicular de dichoestator flotante (4);

- una interfaz anular exterior formada por la segunda superficie perpendicular delcanal anular acoplada conjuntamente a la segunda superficie perpendicular dedicho estator flotante (4);

- un primer medio de sellado exterior (13, 19), posicionado de maneraperpendicular al eje (1) para un sellado continuo a la interfaz anular interior.

La presente invención hace referencia a un sistema de sellado de eje con múltiples realizaciones. Mediante la presente invención se divulga y da a conocer un sello laberíntico para retener la solución lubricante dentro de la cavidad de los rodamientos de un conjunto de cubo, como una caja de rodamientos, para su aplicación a un eje rotativo y así mantener los agentes contaminantes fuera de dicha cavidad. En otra realización, el presente sellado del eje se puede emplear como sellado entre un recipiente y un eje en él contenido.

Descripción de los antecedentes [0002] Durante años han visto la luz multitud de intentos e ideas para proporcionar un sellado satisfactorio cuando un eje rotativo se desalinea angularmente dando como resultado el descentramiento del mismo. Las soluciones presentadas hasta el momento no habían conseguido proporcionar un sellado adecuado ya que daban lugar a una desalineación considerable del eje durante su funcionamiento. Dicho problema se agudiza especialmente en el sellado de productos en los que se debe maximizar el potencial de sellado para soportar la desalineación. Una solución común hasta el momento supone incrementar el espacio de operación entre el eje rotativo y los elementos de sellado para crear un espacio “holgado” o condición operante. Una rotación “holgada” para ajustar o responder a las condiciones operantes, especialmente a la desalineación del eje con respecto al estator o al elemento fijo, no obstante, suele reducir o disminuir la eficiencia y eficacia de los elementos de sellado.

Los sellos laberínticos, por ejemplo, se han utilizado durante muchos años para sellar ejes rotativos. Entre algunas de las ventajas de los sellos laberínticos sobre los sellos de contacto se encuentra una mayor resistencia al desgaste, una vida útil más larga y un consumo de energía reducido durante su uso. No obstante, los sellos laberinticos también dependen de un espacio definido y cercano al eje rotativo para un correcto funcionamiento. La desalineación del eje también supone un problema con los sellos “de contacto” debido a que el contacto entre el sello y el eje desalineado suele conllevar un mayor desgaste. La abrasividad del producto también afecta al patrón de desgaste y a la vida útil de los sellos de contacto.

Varios intentos previos para utilizar presión fluida (tanto líquido como vapor) para sellar tanto materiales sólidos como líquidos en combinación con elementos de sellado como los sellos laberínticos o sellos de contacto no han resultado del todo satisfactorios debido al espacio reducido o “estrecho” necesario para crear el diferencial de presión requerido entre el sello y el producto al otro lado del sello (por ejemplo, cuanto más estrecho sea el sello, menor será el volumen de líquido requerido para mantener el sello contra la presión externa del material) . Otro de los puntos débiles del proceder hasta el momento hace referencia a que muchos sellados de productos exponen las caras de sellado movibles entrelazadas o superficies de sellado del producto teniendo como resultado una desgaste agresivo y una escasa fiabilidad. Además, para determinadas aplicaciones, el sellado del producto puede requerir su retirada por completo del sistema de sellado del eje para su limpieza, debido a la exposición del producto a superficies o caras de sellado.

Un ejemplo de este conocimiento previo es la patente US 2003/0235354 Al, que presenta un eje aislante de rodamientos y una carcasa con un elemento estatórico anular fijado a ella y un rotor anular anclado al eje a través del cual rota. La superficie radial exterior del rotor es convexa y la superficie radial interior del estator es cóncava. El rotor rota dentro del estator haciendo que la cara convexa del rotor y la cara cóncava del estator formen una interfaz esférica. La desalineación angular del eje se ve alojada por la vibración del rotor dentro del estator (a la vez que mantiene la interfaz esférica) , y la desalineación radial se ve alojada por el movimiento radial del estator dentro de la carcasa.

Los intentos anteriores en esta materia mostraron su incapacidad de proporcionar una solución que permitiera, por un lado, un espacio “estrecho” de rotación entre los elementos de sellado y los elementos fijos para un sellado eficaz y, por otro, un espacio “holgado” de rotación para el ajuste o respuesta a la desalineación especialmente de condiciones operativas del eje rotativo con respecto al estator o al elemento fijo.

Resumen de la invención [0007] La presente invención proporciona un sellado del eje y un procedimiento de sellado de producto mejorado en cuanto a lo que existía hasta el momento. La solución del sistema de sellado del eje divulgada y declarada por la presente invención permite tanto un espacio de rotación reducido o estrecho entre los elementos de sellado y los elementos fijos como un espacio de rotación holgado para el ajuste o respuesta a las condiciones operativas, especialmente a la desalineación del eje rotativo con respecto al estator o al elemento fijo. [0008] Tal y como se hace constar, la presente invención describe y proporciona un procedimiento mejorado al permitir que un eje laberíntico se ajuste a los movimientos radiales, axiales y angulares del eje a la vez que se mantiene el espacio deseado entre el eje y el sello laberíntico. La presente invención permite, además, igualar la presión a través del patrón laberíntico al permitir la ventilación, de manera que constituye un procedimiento mejorado sobre los diseños disponibles en la actualidad. A su vez, se puede aplicar presión con el fluido de sellado (aire, vapor, gas o líquido) a través de los orificios de ventilación o puertos para establecer una presión interna de sellado mayor que la presión interior o exterior (sobrepresurización) . Esto permite al sello laberíntico sellar los diferenciales de presión que pudieran existir entre los lados interiores y exteriores del sello. La presurización de la parte interna del sistema de sellado del eje aísla así las caras acopladas o en movimiento del sistema de sellado del eje del contacto con el producto gracias a su diseño y en combinación con una barrera de fluido a presión.

Es por tanto objeto de la presente invención proporcionar un sistema de sellado del eje para su unión a una carcasa que mantenga dicha integridad de sellado con el eje mediante la aplicación de una fuerza axial, angular o radial sobre dicho eje.

También es objeto de la presente invención mostrar un sistema de sellado del eje que pueda ser colocado sobre la pared de un recipiente para su unión con un eje y que mantenga la integridad de sellado con el eje durante o como respuesta al movimiento de dicho eje debido a una fuerza axial, angular o radial.

El resto de objetos y características de la presente invención aparecerán detallados en la descripción que sigue en referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos [0012]

-La FIG. 1 es una vista exterior en perspectiva del sistema de sellado del eje.

-La FIG. 2 es una vista exterior final del sistema de sellado del eje con el eje alineado.

-La FIG. 3 es una vista trasversal de una primera realización del sistema de sellado del eje, como se muestra en la FIG. 2, montado en una carcasa.

-La FIG. 3A ilustra la integridad de la primera superficie del sello y del eje durante una alineación angular y radial del eje.

-La FIG. 3B ilustra la integridad de la segunda superficie del sello y del eje durante una alineación angular y radial del eje.

- La FIG. 4 es una vista exterior final del eje desalineado.

-La FIG. 5 es una vista trasversal de la primera realización mostrada en la FIG. 3 con una desalineación tanto radial como angular del eje en cuestión.

-La FIG. 5A ilustra la primera integridad de sello y el eje creada por la articulación durante la desalineación radial y angular del eje.

-La FIG. 5B ilustra la segunda integridad de sello y eje creada por la articulación durante la desalineación radial y angular del eje.

- La FIG. 6 es una vista trasversal de una segunda realización del sistema de sellado del eje tal y como se muestra en la FIG. 2.

- La FIG. 7 es una vista transversal de una tercera realización como se muestra en la FIG. 2.

- La FIG. 8 es una vista en perspectiva de una cuarta realización montada sobre la pared de un recipiente.

Descripción detallada – Listado de elementos [0013]

Descripción Nº de elemento Eje 1 Estator fijo 2 Estator fijo (segmento) 2a Sello laberíntico 3 Cara redondeada 3a Estator flotante 4 Recorrido de retorno del fluido 5 Espacio de sellado del... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de sellado de eje (25) para aislar la cavidad de los rodamientos (32) que comprende:

- una carcasa (30) que envuelve la cavidad de los rodamientos (32) ;

- un eje (1) que se extiende a través de la carcasa (30) ;

- un estator flotante (4) con dos caras opuestas (primera y segunda) , en el que la primera superficie es esférica y se ancla a la segunda superficie de dicho sello laberíntico (3) para crear una interfaz esférica (11) , y en el que dicho estator flotante (4) también posee dos caras opuestas (primera y segunda) que se extienden de manera perpendicular con relación a dicho eje (1) ;

- un pasaje (29) en dicho estator flotante (4) desde la segunda superficie hasta la primera superficie esférica mencionada;

- un estator fijo (2) , cuyo el exterior está acoplado a dicha carcasa (30) y en el que (2) existe un orificio (9) que se extiende desde su exterior hacia dicho estator flotante (4) ;

- un canal anular, creado en el estator fijo (2) , que posee una primera y una segunda superficie que se extienden de manera perpendicular en relación con dicho eje (1) ;

- una interfaz anular interior formada por la primera superficie perpendicular del canal anular acoplada conjuntamente a la primera cara perpendicular de dicho estator flotante (4) ;

- una interfaz anular exterior formada por la segunda superficie perpendicular del canal anular acoplada conjuntamente a la segunda superficie perpendicular de dicho estator flotante (4) ;

-un primer medio de sellado exterior (13, 19) , posicionado de manera perpendicular al eje (1) para un sellado continuo a la interfaz anular interior;

-un segundo medio de sellado exterior (13, 19) , situado de manera perpendicular al eje (1) para un sellado continuo a la interfaz anular exterior; así caracterizado y que además comprende:

-un sello laberíntico (3) con dos superficies opuestas, primera y segunda, en la que la primera superficie del sello de dicho laberinto aparece acoplada conjuntamente a dicho eje (1) , en el que el eje (1) es rotativo en relación al sello laberíntico (3) ;

-un pasaje (28) en dicho sello laberíntico (3) entre dichas primera y segunda superficies opuestas;

-una segunda superficie arriba mencionada (3a) de dicho sello laberíntico

(3) que ha sido adaptada y acoplada a la primera superficie del estator flotante mencionado (4) para crear una interfaz esférica (11) ;

-un primero y segundo medio de sellado interior (7, 15) , situados de forma perpendicular al eje (1) para un sellado continuo en la interfaz esférica (11) ;

-dicha superficie esférica (3a) del sello laberíntico (3) y la primera y segunda cara perpendicular del estator flotante (4) pueden moverse dentro del canal anular de dicho estator fijo (2) como respuesta a la desalineación del eje (1) con respecto la carcasa (30) .

2. Un sistema de sellado del eje descrito en la reivindicación 1, en el que el eje (1) realiza una rotación en relación a la carcasa (30) , al estator flotante (4) , al estator fijo (2) y al sello laberíntico (3) .

3. Un sistema de sellado del eje tal y como se recoge en la reivindicación 1, en el que la interfaz esférica (11) entre dicho sello laberíntico (3) y el estator flotante (4) mencionado se mantiene como respuesta al movimiento radial del sello laberíntico (3) producido por la desalineación entre dicho eje (1) y la carcasa (30) .

4. Un sistema de sellado del eje mencionado previamente, en el que se evita que el estator flotante (4) rote a través de medios antirotación (8) .

5. Un sistema de sellado del eje tal y como figura en la reivindicación 4, en el que los medios antirotación (8) se seleccionan entre un grupo formado por clavijas, varillas, tornillos, juntas tóricas y/o una combinación de los mismos.

6. Un sistema de sellado del eje tal y como se establece en las reivindicaciones 1 y 2, en el que dicho primer y segundo medio de sellado interno (7, 15) están formados por al menos dos ranuras tóricas (15) junto con al menos dos juntas tóricas (7) .

7. Un sistema de sellado del eje como se recoge en la reivindicación 6, en el que el primer y segundo elemento de sellado externo (13, 19) están formados por al menos dos ranuras circulares (19) junto con al menos dos juntas tóricas (13) .

8. Un sistema de sellado del eje de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, en el que la segunda superficie (3a) del sello laberíntico (3) y la primera superficie del estator flotante (4) son arqueadas.

9. Un sistema de sellado del eje de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la segunda superficie (3a) del sello laberíntico (3) es convexa y la primera superficie del estator flotante (4) es cóncava.

10. Un sistema de sellado del eje tal y como figura en la reivindicación 3, en el que los elementos de sellado interior (7, 15) y exterior (13, 19) están formados por ranuras circulares (15, 19) y juntas tóricas (7, 13) .

11. Un sistema de sellado del eje como se estipula en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende una fuente de fluido de sellado.

12. Un sistema de sellado del eje tal y como se describe en la reivindicación 11, en el que el fluido de sellado se elige entre un grupo formado por vapor, aire, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno o una combinación de los anteriores.

13. Un sistema de sellado del eje como se muestra en las reivindicaciones 11 o 12, en el que se descarga dicha fuente de fluido de sellado dentro del canal anular a través del pasaje del estator fijo (9) , conduciendo dicho fluido de sellado a través de los pasajes (29, 28) de dicho estator flotante (4) y del sello laberíntico (3) para ejercer presión en dicho sistema de sellado del eje (25) y así impedir la entrada de agentes contaminantes dentro de dicho canal anular.

14.Un sistema de sellado del eje tal y como se recoge en las reivindicaciones precedentes, en el que la interfaz esférica mencionada (11) entre el sello laberíntico (3) y el estator flotante (4) se mantiene como respuesta al movimiento radial del sello laberíntico (3) , producido por la desalineación entre el eje (1) y la carcasa (30) .

15. Un sistema de sellado del eje como figura en la reivindicación 14, en el que el sello laberíntico (3) ejerce una fuerza radial sobre dicho estator flotante (4) para permitir que dicho estator responda a dicha fuerza.

16.Un sistema de sellado del eje tal y como se establece en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las superficies radiales del sistema de sellado laberíntico se mueven radialmente hacia una distancia y en una dirección determinada por el grado de desalineación del eje.

17.Un sistema de sellado del eje tal y como se plasma en las reivindicaciones precedentes, en el que el estator fijo (2) rodea considerablemente dicho estator flotante (4) .

18. Un sistema de sellado del eje como se establece en las reivindicaciones anteriores, en el que el espacio de sellado del eje (6) viene definido por el sello laberíntico (3) y la superficie del eje (1) , y dicho espacio de sellado del eje permanece constante durante el movimiento radial causado por la desalineación de dicho eje (1) .

19. Un sistema de sellado del eje como se recoge en las reivindicaciones precedentes, en el que el sello laberíntico (3) se elige entre un grupo de materiales con cualidades deslizantes formado por politetrafluoretileno, carbón o una combinación de ambos.

20. Un sistema de sellado del eje tal y como aparece en las reivindicaciones anteriores,

en el que dicho sello laberíntico (3) posee una ranura anular (23) perpendicular y frente al eje (1) en el que dicha ranura anular está conectada a dichos pasajes (28, 29, 9) para la distribución del fluido de sellado de dicho eje (1) .

21. Un sistema de sellado del eje tal y como se recoge en la reivindicación 20, en el que el sello laberíntico (3) posee al menos dos ranuras en el regulador (22) , y dichas ranuras poseen reguladores (26) para entrar en contacto con el eje (1) y ejercer presión sobre dicho sistema de sellado del eje (25) .

22. Un sistema de sellado del eje tal y como se establece en la reivindicación 21, en el

que dicho estator flotante (4) posee una ranura anular (27) perpendicular al eje (1) y situada entre dichos medios de sellado interior (7, 15) .

23. Un sistema de sellado del eje como se establece en las reivindicaciones 11, 12, 20, 21 y 22, en el que la distribución del fluido de sellado hacia el sistema de sellado del

eje (25) puede controlarse para permitir al vapor de la descarga del fluido de sellado abandonar el sistema de sellado del eje.

24. Un sistema de sellado del eje como se dispone en las reivindicaciones 1, 6, 8, 9, 10,

11, 13, 14, 19 y 22, en el que la cubierta (24) se sitúa entre el sello laberíntico (3) y el 35 eje (1) .

25. Un sistema de sellado del eje (25) de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, en el que la carcasa (30) viene dada por un recipiente de proceso (se dice así??) (34) con paredes que definen y rodean el espacio interior de dicho recipiente de proceso, y en el que dicho recipiente posee una abertura en dichas paredes, en la que las caras del sello laberíntico (3) y del estator flotante (4) situadas perpendicularmente se pueden mover desplazar? dentro del canal anular de dicho estator fijo (2) como respuesta a la desalineación de dicho eje (1) con la abertura a través de la pared del recipiente (34) .