Sistema de sello del eje equilibrado por presión.

Un sistema de sello del eje (40) que comprende:

a. un estátor fijo (2) en el que dicho estátor fijo puede sujetarse dentro de una carcasa y en elque dicho estátor fijo se forma con una muesca anular (48) a lo largo de una parte de lasuperficie interior radial del mismo;

b. un elemento sellador del eje en el que dicho elemento sellador del eje se ajusta dentro decada mencionada muesca anular (48) de dicho estátor fijo (2) y en el que el mencionadoelemento sellador del eje comprende:

i. un estátor flotante (4) en el que la superficie radial exterior de dicho estátor flotanteestá separada de dicha superficie radial interior de la muesca anular (48) en ladimensión radial por una cantidad predeterminada para crear una primera holgura(20) entre dicho estátor flotante y dicho estátor fijo para la recepción de un fluidosellador presurizado;

en el que la superficie interior radial de dicho estátor flotante tiene una formasustancialmente cóncava; y

ii. un sello de laberinto (3) para retener una solución lubricante, en el que dicho sellode laberinto tiene una superficie radial exterior con una forma sustancialmenteconvexa que se corresponde con la superficie radial interior de dicho estátor flotante(4) de modo que se crea una interfaz esférica (11) entre ellos en la que dicho sello delaberinto tiene una superficie interior radial con una pluralidad de muescas anularescon patrón laberíntico (14) y en el que dicha superficie radial interior del sello delaberinto se puede ubicar de forma adyacente a un eje rotatorio (1); y

caracterizado porque dicho estátor flotante tiene un hueco anular (46) y dicho estátor fijo (2) tieneuna superficie (47a) que se corresponde con dicho hueco anular para formar un canal anular deequilibrado de la presión (46) en el mismo para equilibrar las cargas axiales de solución lubricante y elfluido sellador presurizado.

Campo técnico [0001] La presente invención se refiere a un sistema de sello del eje equilibrado por presión con múltiples modos de realización. Se divulga y reivindica un sello de laberinto para retener una solución de lubricación dentro de la cavidad de un cojinete de un conjunto cilíndrico, como un carcasa de cojinete, para su aplicación en un eje rotatorio con la finalidad de mantener los contaminantes fuera de la cavidad del cojinete permitiendo simultáneamente que un fluido sellador equilibre la presión en los lados del proceso del sello. El sistema de sello del eje equilibrado por presión puede utilizarse como un sello de productos entre el recipiente de un producto y un eje del mismo. [0002] Durante años ha habido multitud de intentos e ideas para conseguir un sello satisfactorio cuando un eje rotatorio se alinea incorrectamente de forma angular y, por lo tanto, dicho eje se sale. Normalmente las soluciones presentadas no han logrado proporcionar un sello adecuado permitiendo al mismo tiempo una cantidad aceptable de desalineación durante el funcionamiento. El problema es especialmente grave en los sellos de productos en los que se puede maximizar el potencial del eje respecto del nivel desalineación que puede soportar. La solución normal de la técnica anterior es aumentar la holgura operativa entre el eje rotatorio y los elementos de sellado para crear una holgura “suelta” o condición operativa. Sin embargo, el funcionamiento con esta holgura respecto de su ajuste o de la respuesta a condiciones operativas, especialmente a la desalineación del eje con respecto del estátor o elemento estacionario, normalmente reduce o disminuye la eficiencia o la eficacia de los elementos selladores. [0003] Los sellos de laberinto, por ejemplo, se han utilizando comúnmente durante muchas años para su aplicación a ejes rotatorios selladores. Una de las ventajas de los sellos de laberinto respecto de los sellos de contacto es una resistencia al desgaste aumentada, vida útil prolongada y reducido consumo de energía durante el uso. Sin embargo, los sellos de laberinto también dependen, para su correcto funcionamiento, de una holgura definida y cerrada con el eje rotatorio. La desalineación del eje también resulta ser un problema con los sellos de “contacto” porque el contacto entre el sello y eje desalineado normalmente da como resultado un mayor desgaste. Las propiedades abrasivas del producto también afectan al patrón de desgaste y a la vida útil de los sellos de contacto. [0004] Los intentos anteriores de usar presión de fluidos (ya sea vapor o líquido) para sellar tanto materiales sólidos como líquidos en combinación con elementos selladores como sellos de laberinto o sellos de contacto no han sido totalmente satisfactorios por la holgura “ajustada” o reducida necesaria para crear el diferencial de presión requerido entre el sello y el producto al otro lado del sello (es decir, cuanto más ajustado está el sello, menor volumen de fluido se requiere para mantener el sello contra la presión externa del material) . Otro punto débil de la técnica anterior es que muchos sellos de producto exponen las caras selladoras entrelazadas o las superficies del sello de producto al producto lo que da como resultado un desgaste agresivo y una fiabilidad reducida. Además, para determinadas aplicaciones, puede ser necesario retirar el sello del producto completamente del sello del eje para su limpieza por la exposición del producto a las caras o superficies selladoras.

En muchos sistemas de sellado de ejes, especialmente en las carcasas de bombas, el

producto se presuriza por encima de las condiciones ambientales y ejerce una fuerza sobre la superficie interior del sello que puede causar un desgaste excesivo sobre el sello. [0006] La técnica anterior no ha proporcionado una solución que permita tanto una holgura de funcionamiento “ajustada” entre los elementos selladores y el elemento estacionario para un sello eficaz como holgura de operativa “suelta” para que pueda ajustarse o para responder a condiciones operativas, especialmente a la desalineación del eje rotatorio respecto del estátor o elemento estacionario.

Un sistema de sello del eje de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido a partir de WO 2007/008270 A1. [0008] De conformidad con un aspecto de la presente invención se proporciona un sistema de sello del eje de conformidad con la reivindicación 1. [0009] La superficie exterior radial de dicho estátor flotante puede ser no linear.

El estátor flotante puede ubicarse axialmente a través de las interfaces radiales primera y segunda entre dicho estátor flotante y dicha muesca anular del mencionado estátor fijo. Los canales circulares primero y segundo pueden realizarse en dicho estátor fijo en las interfaces radiales primera y segunda, respectivamente, en las que se posiciona un anillo junta tórico en cada uno de los canales circulares primero y segundo. [0011] Puede haber una pluralidad de muescas anti-rotación orientadas radialmente en dicho sello de laberinto. Se puede ubicar una pluralidad de pernos anti-rotación dentro de dichas muescas antirotación. Éstas pueden ubicarse dentro de una parte de dicho estátor flotante adyacente a dichas muescas anti-rotación en dicho sello de laberinto. [0012] Se puede realizar una pluralidad de muescas anti-rotación orientadas axialmente en dicho estátor fijo. Se puede colocar una pluralidad de pernos anti-rotación correspondientes dentro de dichas muescas anti- rotación. Pueden situarse en una parte de dicho estátor flotante adyacente a dichas muescas anti- rotación en dicho estátor fijo. [0013] El sistema, además, puede comprender una pluralidad de canales circulares realizados en la superficie interior radial de dicho estátor flotante en el que al menos un anillo tórico se sitúa en cada canal circular. [0014] El sistema puede, además, comprender un primer canal de retorno de fluido realizado en dicho sello de laberinto, un segundo canal de retorno de fluido realizado en dicho estátor flotante y un tercer canal de retorno de fluido realizado en dicho estátor fijo en los que dichos primer, segundo y tercer canal de retorno del fluido están en comunicación fluida entre ellos. [0015] El estátor flotante puede, además, definirse como construido con dos partes distintas sujetas la una a la otra. El estátor fijo puede definirse, además, como construido con dos partes distintas sujetas la una a la otra. [0016] Puede formarse un respiradero en dicho estátor fijo. El respiradero puede conectar fluidamente el exterior de dicho estátor fijo con dicha muesca anular formada en dicho estátor fijo.

El estátor fijo puede definirse, además, como asegurado a una carcasa a través de una parte de la superficie exterior radial de dicho estátor fijo y una superficie interior radial correspondiente de una apertura formada en dicha carcasa.

El estátor fijo puede definirse, además, como sujeto a una carcasa a través de una pluralidad de tornillos de montaje que pasan a través de aperturas en dicho estátor fijo y que terminan en una pluralidad correspondiente de perforaciones para tornillos en dicha carcasa. [0019] El sistema de sello del eje también puede incluir cualquiera de las siguientes características: una muesca de fluido sellador anular realizada en la superficie interior radial de dicho sello de laberinto; una entrada de fluido sellador realizada en la superficie exterior radial de dicho estátor fijo; un primer canal realizado en dicho estátor flotante en el que dicho primer canal está en comunicación fluida con dicha entrada de fluido sellador; un primer canal realizado en dicho sello de laberinto en el que dicho primer canal en dicho sello de laberinto está en comunicación fluida con dicho primer canal en dicho estátor flotante y dicha muesca de fluido sellador anular; una salida de fluido sellador realizada en la superficie exterior radial de dicho estátor fijo; un segundo canal realizado en dicho estátor flotante en el que dicho segundo canal está en comunicación fluida con dicha salida de fluido sellador; y un segundo canal realizado en dicho sello de laberinto en el que dicho segundo canal en dicho sello de laberinto está en comunicación fluida con dicho segundo canal en dicho estátor flotante y dicha muesca de fluido sellador anular.

Se puede situar un patín de alineación en cada muesca anular de dicha pluralidad de muescas anulares con patrón laberíntico. Los patines de alineación pueden definirse también con la dimensión requerida para entrar en contacto con dicho eje rotatorio. [0021] El sistema de sello del eje puede incluir un fluido sellador presurizado introducido en dicho sistema a través... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de sello del eje (40) que comprende:

a. un estátor fijo (2) en el que dicho estátor fijo puede sujetarse dentro de una carcasa y en el que dicho estátor fijo se forma con una muesca anular (48) a lo largo de una parte de la superficie interior radial del mismo;

b. un elemento sellador del eje en el que dicho elemento sellador del eje se ajusta dentro de cada mencionada muesca anular (48) de dicho estátor fijo (2) y en el que el mencionado elemento sellador del eje comprende:

i. un estátor flotante (4) en el que la superficie radial exterior de dicho estátor flotante está separada de dicha superficie radial interior de la muesca anular (48) en la dimensión radial por una cantidad predeterminada para crear una primera holgura (20) entre dicho estátor flotante y dicho estátor fijo para la recepción de un fluido sellador presurizado; en el que la superficie interior radial de dicho estátor flotante tiene una forma sustancialmente cóncava; y

ii. un sello de laberinto (3) para retener una solución lubricante, en el que dicho sello de laberinto tiene una superficie radial exterior con una forma sustancialmente convexa que se corresponde con la superficie radial interior de dicho estátor flotante (4) de modo que se crea una interfaz esférica (11) entre ellos en la que dicho sello de laberinto tiene una superficie interior radial con una pluralidad de muescas anulares con patrón laberíntico (14) y en el que dicha superficie radial interior del sello de laberinto se puede ubicar de forma adyacente a un eje rotatorio (1) ; y

caracterizado porque dicho estátor flotante tiene un hueco anular (46) y dicho estátor fijo (2) tiene una superficie (47a) que se corresponde con dicho hueco anular para formar un canal anular de equilibrado de la presión (46) en el mismo para equilibrar las cargas axiales de solución lubricante y el fluido sellador presurizado.

2. El sistema de sello del eje de conformidad con la reivindicación 1 en el que la superficie radial exterior de dicho estátor flotante (4) no es linear.

3. El sistema de sello del eje de conformidad con las reivindicaciones 1 o 2 en el que el mencionado estátor flotante (4) está ubicado axialmente a través de las interfaces primera y segunda entre dicho estátor flotante (4) y dicha muesca anular (48) del mencionado estátor fijo (2) .

4. El sistema de sello del eje de conformidad con la reivindicación 3 que además comprende un primer y un segundo canal circular (19) fabricados en dicho estátor fijo (2) en dichas primera y segunda interfaces radiales, respectivamente, en las que se sitúa un anillo tórico (13) en cada primer

y segundo canal circular.

5. El sistema de sello del eje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que se realiza una pluralidad de muescas (10, 16) anti-rotación orientadas radialmente en dicho sello de laberinto (3) y en el que se ubica una pluralidad de pernos anti-rotación correspondientes (8, 12) dentro de dichas muescas anti-rotación (10, 16) y dentro de una parte de dicho estátor flotante (4) adyacente a dichas muescas anti-rotación en dicho sello de laberinto (3) .

6. El sistema de sello del eje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que se realiza una pluralidad de muescas anti-rotación orientadas axialmente en dicho estátor fijo y en el que se ubica una pluralidad de pernos anti-rotación correspondientes dentro de dichas muescas anti-rotación y dentro de dicho estátor flotante adyacente a dichas muescas anti-rotación en dicho estátor fijo.

7. El sistema de sello del eje de conformidad con cualquier de las reivindicaciones precedentes, que además comprende una pluralidad de canales circulares (15) realizados en la superficie radial interior de dicho estátor flotante en el que se ubica un anillo tórico (7) en cada canal circular.

8. El sistema de sello del eje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende un primer canal de retorno del fluido realizado en dicho sello de laberinto (3) , un segundo canal de retorno del fluido realizado en dicho estátor flotante (4) y un tercer canal de retorno del fluido realizado en dicho estátor fijo (2) en el que el primer, segundo y tercer canal de retorno del fluido están en comunicación fluida entre ellos.

El sistema de sello del eje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicho estátor flotante (4) está definido además como construido con dos partes distintas fijadas entre ellas; y/o en el que dicho estátor fijo (2) está definido, además, como construido con dos partes distintas fijadas entre ellas.

10. El sistema de sello del eje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además un respiradero (9) formado en dicho estátor fijo (2) en el que dicho respiradero (9) se conecta de forma fluida al exterior del mencionado estátor fijo (2) con dicha muesca anular (48) formada en dicho estátor fijo.

11. El sistema de sello del eje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicho estátor fijo (2) está definido, además, como fijado a una carcasa (34) a través de una parte de la superficie radial exterior del mencionado estátor fijo (2) y una superficie radial interior correspondiente de una apertura formada en dicha carcasa; o, de manera alternativa, el estátor fijo (2) se define, además, como fijado a una carcasa (34) a través de una pluralidad de tornillos de montaje

(33) que pasan a través de una pluralidad correspondiente de aperturas en dicho estátor fijo y que terminan en una pluralidad correspondiente de perforaciones para tornillos en dicha carcasa.

12. El sistema de sello del eje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende:

a. una muesca de fluido sellador anular (23) realizada en la superficie radial interior de dicho sello de laberinto (3) ;

b. una entrada de fluido sellador en la superficie radial exterior de dicho estátor fijo;

c. un primer canal realizado en dicho estátor flotante (4) en el que dicho canal está en comunicación fluida con dicha entrada de fluido sellador;

d. un primer canal realizado en dicho sello de laberinto (3) en el que dicho primer canal en dicho sello de laberinto de sello está en comunicación fluida con dicho primer canal en dicho estátor flotante y dicha muesca anular de fluido sellador;

e. una salida de fluido sellador realizada en la superficie exterior radial de dicho estátor fijo (2) ;

f. un segundo canal realizado en dicho estátor flotante (4) en el que dicho segundo canal está en comunicación fluida con dicha salida de fluido sellador; y

g. un segundo canal realizado en dicho sello de laberinto (3) en el que dicho segundo canal en dicho sello de laberinto está en comunicación fluida con dicho segundo canal en dicho estátor flotante y dicha muesca anular de fluido sellador.

13. El sistema de sello del eje de conformidad con la reivindicación 12 que además comprende un patín de alineación ubicado en cada muesca anular de dicha pluralidad de muescas anulares con patrón laberíntico (14) contando cada patín de alineación preferentemente con la dimensión requerida para entrar en contacto con dicho eje rotatorio.

14. El sistema de sello del eje de conformidad con la reivindicación 13 en el que dicho sistema de sello del eje está definido además como incluyendo un fluido sellador presurizado introducido en dicho sistema de sello del eje a través de dicha entrada de fluido sellador.

15. El sistema de sello del eje de conformidad con las reivindicaciones 13 o 14 en el que dicho sistema de sello del eje se define, además, de modo que la holgura entre dicha pluralidad de muescas anulares con patrón laberíntico (14) en dicho sello de laberinto (3) y dicho eje rotatorio (1) es tal que una cantidad predeterminada de dicho fluido sellador presurizado puede pasar entre dicha pluralidad de muescas anulares con patrón laberíntico y dicho eje rotatorio.

16. El sistema de sello del eje de conformidad con la reivindicación 15 en el que dicha salida de fluido sellador se define, además, como incluyendo un tubo de eliminación de dicho fluido sellador presurizado.