BRPI0612716A2

BRPI0612716A2 - conjunto de vedação de eixo

Info

Publication number: BRPI0612716A2
Application number: BRPI0612716-9A
Authority: BR
Inventors: David C Orlowski; Neil F Hoehle
Original assignee: Isotech Illinois Inc
Priority date: 2005-07-09
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2010-11-30
Also published as: WO2007008270A1; CA2614548A1; DK1904771T3; EP1904771A1; US7631878B1; JP5228154B2; JP2009500578A; US20070241514A1; CA2614548C; AU2006269712B2; MX2007010692A; EP1904771B9; ES2402273T3; EP1904771A4; PL1904771T3; US20100109251A1; US20110187055A1; AU2006269712A1; US7396017B2; EP1904771B1

Abstract

CONJUNTO DE VEDAçãO DE EIXO. Trata-se de um conjunto de vedação de eixo (25) para manter uma vedação durante mau alinhamento do eixo que inclui uma primeira vedação (3) adjacente ao eixo com uma folga definida (6) entre o eixo e a primeira vedação, o eixo sendo axialmente móvel em relação à primeira vedação; uma segunda vedação (7), a primeira vedação parcialmente envolvida na segunda vedação e em comunicação cooperativa com a segunda vedação; uma terceira vedação (13), a segunda vedação parcialmente envolvida na terceira vedação e em comunicação cooperativa com a terceira vedação, a terceira vedação conectada ao dito alojamento ou recipiente e permite que a primeira vedação e a segunda vedação cooperativamente respondam às forças produzidas por mau alinhamento angular do eixo durante rotação do eixo enquanto mantendo folga definida entre o eixo e as vedações.

Description

"CONJUNTO DE VEDAÇÃO DE EIXO"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um conjunto de ve-dação de eixo com múltiplas modalidades. Uma vedação em la-birinto para reter solução de lubrificação dentro da cavida-de de mancai de um conjunto de boca de conexão, tal como umalojamento de mancai, para aplicação em um eixo giratóriopara manter contaminantes fora da cavidade de mancai é des-crita e reivindicada. Em uma outra modalidade, o conjunto deeixo de mancai pode ser usado como uma vedação de produtoentre um recipiente de produto e um eixo neste.

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados (Não a-plicável)

O presente pedido reivindica prioridade a partirdo pedido de patente de utilidade não provisória pendente#10.177.067, depositado em 21 de Junho de 2002 e pedido depatente de utilidade provisória #60.697.434, depositado em 9de Julho de 2005, e incorporados aqui como referência.

Declaração Considerando Procura ou DesenvolvimentoFederalmente Patrocinado

Nenhum fundo federal foi usado para criar ou de-senvolver a invenção.

Referência à Listagem Seqüencial de uma Tabela oude um Apêndice 'de Disco Compacto de Listagem de Programa deComputador (Não Aplicável)

Fundamentos da Invenção

Durante anos houve uma multidão de tentativas eidéias para fornecer uma vedação satisfatória quando um eixogiratório é angularmente mal alinhado resultando em uma fal-ta da vedação. Tipicamente, as soluções apresentadas falha-ram em fornecer uma vedação adequada, enquanto permitindouma quantidade aceitável de mau alinhamento de eixo durantea operação. 0 problema é especialmente agudo em vedações deproduto onde o potencial para o eixo com mau alinhamento dofuro pode ser maximizado. Uma solução típica já conhecida éaumentar a folga de operação entre o eixo giratório e osmembros de vedação para criar uma folga "frouxa" ou condiçãode operação. Execução "frouxa" para ajustamento ou respostaàs condições operacionais, especialmente mau· alinhamento doeixo com relação ao estator ou membro estacionário, entre-tanto, tipicamente reduz ou diminui a eficiência e eficáciade membros de vedação.

As vedações em labirinto, por exemplo, foram deuso comum por muitos anos para aplicação em eixos giratóriosde vedação. Umas poucas das vantagens de vedações em labi-rinto sobre as vedações de contato são aumento na resistên-cia a desgaste, extensão da vida operacional e redução noconsumo de energia durante o uso. As vedações em labirinto,entretanto, também dependem de uma folga estreita e definidacom o eixo giratório para funcionamento apropriado. O maualinhamento do eixo é também um problema com vedações decontato porque o contato entre a vedação de o eixo mal ali-nhado tipicamente resulta em maior desgaste. A abrasividadedo produto também afeta o padrão de desgaste e a vida útildas vedações de contato.Tentativas anteriores de usar pressão de fluido(ou vapor ou liquido) para vedar ambos materiais líquidos esólidos em combinação com membros de vedação, tal como veda-ções em labirinto ou vedações de contato, não foram inteira-mente satisfatórias porque a folga "apertada" ou pequena ne-cessária para criar o diferencial de pressão exigido entre avedação e o produto na outra lateral da vedação (isto é,quanto mais apertada a vedação, menor o volume de fluido e-xigido para manter a vedação contra pressão externa de mate-rial). Uma outra fraqueza na técnica anterior é que muitasvedações de produto expõem as faces ou superfícies de veda-ção entrelaçadas móveis da vedação de produto ao produto re-sultante em desgaste agressivo e pobre segurança. Além dis-so, para certas aplicações, a vedação de produto pode neces-sitar ser removida inteiramente do conjunto de vedação deeixo para limpeza, por causa da exposição do produto às fa-ces ou superfícies de vedação.

A técnica anterior falhou em fornecer uma soluçãoque permita ambas uma folga "apertada" entre os membros devedação e um membro estacionário para vedação eficaz e umafolga "frouxa" para ajustamento ou resposta a condições ope-racionais especialmente, mau alinhamento do eixo giratóriocom relação ao estator ou membros estacionário.

Sumário da Invenção

A presente técnica oferece desempenho de vedaçãode eixo e de vedação de produto aperfeiçoado sobre a técnicaanterior. A solução de conjunto de vedação de eixo descritae reivindicada aqui permite ambas uma folga apertada ou pe-quena entre os membros de vedação e o membro estacionário euma folga frouxa para ajustamento ou resposta a condiçõesoperacionais, especialmente, mau alinhamento de um eixo gi-ratório com relação ao estator ou membro estacionário.

Como descrito aqui, a presente técnica descreve efornece funcionamento aperfeiçoado permitindo que uma veda-ção em labirinto se ajuste aos movimentos radial, axial eangular do eixo enquanto mantendo uma folga desejada eixopara labirinto. A presente técnica também permite equaliza-ção de pressão através do padrão de labirinto permitindoventilação e assim funcionamento aperfeiçoado sobre projetosatualmente disponíveis. Adicionalmente, a pressão de fluidode vedação (ar, vapor, gás ou líquido) pode ser aplicada a-través das localizações de porta ou ventilação para estabe-lecer uma pressão de vedação interna maior do que a pressãointerior ou exterior (sobre-pressurização). Isso habilita olabirinto a vedar diferenciais de pressão que possam existirentre a lateral interior e a exterior da vedação. A pressu-rização da parte interna do conjunto de vedação do eixo efe-tivamente isola as faces de movimento ou engate do conjuntode vedação de eixo de contato com o produto por projeto e emcombinação com uma barreira de fluido pressurizado.

É, portanto, um objetivo da presente invenção for-necer um conjunto de vedação de eixo para engate com um alo-jamento que mantém sua integridade de vedação com um eixomediante aplicação de força axial, angular ou radial median-te o dito eixo.É um outro objetivo da presente invenção fornecerum conjunto de vedação de eixo, que pode ser montado a umaparede de recipiente para engate com um eixo que mantém suaintegridade de vedação com um eixo durante ou em resposta amovimento de força axial angular ou radial do dito eixo.

Outros objetivos e características da invenção setornarão aparentes a partir da seguinte descrição detalhadaquando lida com relação aos desenhos em anexo.

Breve Descrição dos Desenhos

A FIG. 1 é uma vista exterior em perspectiva doconjunto de vedação de eixo.

A FIG. 2 é uma vista de extremidade exterior doconjunto de vedação de eixo com o elemento de eixo alinhado.

A FIG. 3 é uma vista transversal de uma primeiramodalidade do conjunto de vedação de eixo, como mostrado naFIG. 2 e montado a um alojamento.

A FIG. 3A ilustra a integridade vedação-eixo paraa primeira superfície durante alinhamento de eixo angular, eradial.

A FIG. 3B ilustra a integridade vedação-eixo paraa segunda superfície durante alinhamento de eixo angular eradial.

A FIG. 4 é uma vista de extremidade exterior com mau alinhamento do eixo.

A FIG. 5 é uma vista transversal da primeira moda-lidade como mostrada na FIG. 3 com ambos mau alinhamento an-gular e radial do eixo aplicados.A FIG. 5Α ilustra a primeira integridade de veda-ção-eixo permitida por articulação durante mau alinhamentoangular e radial.

A FIG. 5B ilustra a segunda integridade de veda-ção-eixo permitida por articulação durante mau alinhamentoangular e radial.

A FIG. 6 é uma vista transversal de uma segundamodalidade do conjunto de vedação de eixo como mostrado naFIG. 2.

A FIG. 7 é uma vista transversal de uma terceiramodalidade como mostrada na FIG. 2.

A FIG. 8 é uma vista em perspectiva de uma quartamodalidade como montada a uma parede de recipiente.

Listagem de Elementos

Descrição No. Elemento

Eixo 1

Estator fixo 2

Estator fixo (linha entre partes) 2a

Vedação em labirinto 3

Face radial 3a

Estator flutuante 4

Caminho de retorno de fluido 5

Folga de vedação de eixo 6

Primeiro anel em O 7

Pino anti-rotação 8

Ventilação 9

Ranhura anti-rotação (estator flutuante) 10

Interface Esférica 11Pino anti-rotação 12

Segundo anel em O 13

Ranhuras padrão de vedação em labirinto 14

Primeiro canal de anel em O 15

Cavidade para dispositivo anti-rotação (estator fixo) 16

Face axial de vedação em labirinto 17

Face axial de estator flutuante 18

Segundo canal de anel em 0 19

Primeira folga entre estator flutuante/estator fixo 20

Segunda folga entre estator flutuante/estator fixo 21

Ranhura de estrangulamento 22

Ranhura anular em padrão de labirinto 23

Luva 24

Conjunto de vedação de eixo 25

Estrangulamento (patim de alinhamento) 26

Ranhura anular de estator flutuante 27

Passagem de vedação em labirinto 28

Passagem de estator flutuante 29

Alojamento 30

Ângulo de mau alinhamento 31

Mancais e cavidade de mancai 32

Parafusos de montagem 33

Parede de recipiente 34

Descrição Detalhada da Invenção

As FIGs. 1-5 fornecem uma vista de uma primeiramodalidade do conjunto de vedação de eixo 25 que permite avedação de várias soluções lubrificantes dentro do alojamen-to de mancai 30. As FIGs. 6 e 7 fornecem modalidades alter-nativas do conjunto de vedação de eixo 25 onde os fluidos devedação são usados. 0 requerente aqui define fluidos de ve-dação como incluindo ambos líquidos e vapores. O requerenteconsidera ar, nitrogênio, água e vapor bem como qualquer ou-tro fluido que possa trabalhar com o conjunto de vedação deeixo proposto para fornecer uma barreira de fluido pressuri-zado para quaisquer e todas as modalidades descritas aquicomo estando ao alcance da presente descrição. O gás oufluido escolhido está baseado na adequabilidade do processocom o produto a ser vedado.

A FIG. 1 é uma vista exterior em perspectiva doconjunto de vedação de eixo 25 arranjado e engatado com umeixo 1 inserido através do estator fixo 2 ou conjunto de ve-dação de eixo 25. A FIG. 2 é uma vista de extremidade exte-rior do conjunto de vedação de eixo com o eixo 1 alinhadocom o conjunto de vedação de eixo 25.

A FIG. 3 é uma vista transversal de uma primeiramodalidade do conjunto de vedação de . eixo 25 mostrado naFIG. 2 ilustrando o conjunto de vedação de eixo 25 como umavedação em labirinto para reter solução de lubrificação den-tro da cavidade de mancai 32 do alojamento 30. O eixo 1 mos-trado na FIG. 3 é o tipo que pode experimentar movimento ra-dial, angular ou axial em relação ao elemento ou parte doestator fixo 2 durante rotação. A parte de estator fixo doconjunto de vedação de eixo 25 pode ser montada em flange ouencaixada por pressão ou conectada por outro dispositivo aum alojamento 30. A invenção também funcionará com um aloja-mento giratório e eixo estacionário (Não mostrado). Como e-xigido pela aplicação particular, o eixo 1 é permitido a mo-ver livremente na direção axial em relação ao conjunto devedação de eixo 25.

A vedação em labirinto 3, que tem uma superfícieinterior, é engatada com o eixo 1. Uma folga definida 6 e-xiste entre a superfície interior da dita vedação em labi-rinto 3 e o eixo 1. Oposta à superfície interior da dita ve-dação em labirinto 3 está a superfície radial 3a da dita ve-dação em labirinto 3. A superfície radial 3a da vedação emlabirinto 3 e o interior do estator flutuante 4 formam umainterface esférica 11. Canais de anel em 0 15 e anéis em O 7são dispostos para cooperarem com a dita superfície radial3a da dita vedação em labirinto 3 para vedar (capturar) mi-gração de fluido através, entre e ao longo da vedação em la-birinto engatada 3 e o estator flutuante 4, enquanto manten-do a interface esférica 11 que permite movimento rotacionalrelativo limitado (articulação) entre a vedação em labirinto3 e o estator flutuante 4. Os canais de anel em O 15, comomostrados, são usinados no estator flutuante 4 e posiciona-dos na interface esférica 11 com a vedação em labirinto 3.Os canais de anel em 0 15 são anulares e contínuos em rela-ção à vedação em labirinto 3. O canal de anel em O 15 e oanel em O 7 podem também ser localizados na vedação em labi-rinto 3 adjacente à interface esférica 11. Os anéis em 0 7deveriam ser feitos de materiais que são compatíveis com am-bos o produto a ser vedado e o fluido de vedação preferidoescolhido. Os canais de anel em O 15 e os anéis em O 7 sãouma combinação possível de dispositivos de vedação que podemser usados no conjunto de vedação de eixo 25, como citadonas reivindicações. Estrategicamente localizados, os pinosanti-rotação 12, inseridos nas ranhuras anti-rotação 10, li-mitam movimento rotacional relativo entre a vedação em Iabi-rinto 3 e o estator flutuante 4. Uma pluralidade de ranhurasanti-rotação 10 e de pinos 12 pode ser localizada em tornodo raio do eixo 1. Se o conjunto de vedação de eixo 25 forusado em combinação com um fluido de vedação, os pinos anti-rotação estratégicos 12 podem ser removidos permitindo queas ranhuras anti-rotação correspondentes 10 sirvam como umapassagem de fluido através da ventilação 9 e do retorno delubrificante 5 (Ver FIG. 7) . Adicionalmente, a relação dosdiâmetros dos pinos anti-rotação 12 e das ranhuras anti-rotação 10 pode ser selecionada para permitir mais ou menosmau alinhamento angular do eixo 1. Um pino anti-rotação depequeno diâmetro 12 usado com uma ranhura anti-rotação degrande diâmetro 10 permitiria maior movimento relativo davedação em labirinto 3 em relação ao estator flutuante 4 emresposta ao mau alinhamento do eixo 1. A vedação em labirin-to 3 é uma modalidade possível de um dispositivo de vedaçãoque pode ser usado adjacente ao eixo 1 dentro do conjunto devedação de eixo 25, como citado nas reivindicações.

Um canal anular contínuo é formado dentro do esta-tor fixo 2 e definido pela folga 20 e 21, como permitido en-tre o exterior do dito estator flutuante 4 e o dito interiordo dito estator fixo 2 do conjunto de vedação de eixo 25. Ocanal anular do estator fixo 2 é destacado como A-A' na FIG.2. O canal anular do estator fixo tem superfícies interioresque são substancialmente perpendiculares ao dito eixo 1. Assuperfícies exteriores do estator flutuante 4, que é subs-tancialmente envolvido no canal anular do estator fixo 2,engata de forma cooperativa com a primeira e a segunda facesperpendiculares interiores do estator fixo 2. Uma interfaceanular interna é formada pela primeira superfície de canalanular perpendicular (lateral interna do conjunto de vedaçãode eixo) do estator fixo 2 que engata com a primeira faceperpendicular (lateral interna) do estator flutuante 4. Umainterface anular externa é formada pela segunda superfíciede canal interior anular perpendicular (lateral externa doconjunto de vedação de eixo) do estator fixo 2 que engatacom a segunda face perpendicular (lateral externa) do esta-tor flutuante 4. Os canais de anel em 0 19 e os anéis em 013 dispostos nestes cooperam com as superfícies do estatorflutuante 4, que estão em relação perpendicular com o eixo 1para vedar (ou capturar) migração de fluido entre e ao longodo estator flutuante engatado 4, enquanto permitindo movi-mento rotacional relativo limitado entre o estator flutuante4 e o estator fixo 2. O estator flutuante 4 e o estator fixo2 são uma modalidade possível de dispositivos de vedação en-gatados de forma cooperativa que podem ser usados em combi-nação com a vedação em labirinto 3 dentro do conjunto de ve-dação de eixo 25, como citado nas reivindicações.

Os canais de anel em 0 19 são anulares e contínuosem relação ao eixo 1. Os canais de anel em 0 19 e os anéisem 0 13 podem ser localizados no corpo do estator flutuante4 ao invés do estator fixo 2 (não mostrado) , mas devem serX localizados em relação similar próxima. Os anéis em 0 13 de-veriam ser feitos de materiais que são compatíveis com amboso produto a ser vedado e o fluido de vedação preferido esco-lhido. Os canais de anel em 0 19 e os anéis em 0 13 são umacombinação possível de dispositivos de vedação que podem serusados dentro do conjunto de vedação de eixo 25, como citadonas reivindicações.

Estrategicamente localizados, os pinos anti-rotação 8, inseridos nas ranhuras anti-rotação 16, limitamambos movimento radial e rotacional relativo entre o estatorflutuante 4 e a lateral interior do estator fixo 2. Uma plu-ralidade de ranhuras anti-rotação 16 e de pinos 8 pode serlocalizada em torno do raio do eixo 1. A relação dos diâme-tros dos pinos anti-rotação 8 e das ranhuras anti-rotação 16pode ser selecionada para permitir mais ou menos mau alinha-mento angular do eixo. Um pino anti-rotação de pequeno diâ-metro 8 e uma ranhura anti-rotação de estator fixo de grandediâmetro permitem movimento relativo maior da vedação em la-birinto 3 em resposta ao mau alinhamento do eixo 1.

As ranhuras de vedação em padrão de labirinto 14podem ser equalizadas em pressão ventilando através de umaou mais ventilações 9. Se for desejado, as ventilações podemser fornecidas com um fluido de vedação pressurizado parasobre-pressurizar a área de labirinto 14 e a folga da veda-ção de eixo 6 para aumentar a eficácia do conjunto de veda-ção de eixo 25. A interface esférica 11 entre a vedação emlabirinto 3 e o estator flutuante 4 permite mau alinhamentoangular entre o eixo Ieo estator fixo 2. Os canais de anelem O são anulares com o eixo 1 e, como mostrado, são usina-dos no estator fixo 2 e posicionados na interface entre oestator fixo 2 e o estator flutuante 4. 0 canal de anel em 019 pode também ser localizado no estator flutuante 4 paravedar contato com o estator fixo 2.

A FIG. 3A ilustra a integridade vedação-eixo du-rante alinhamento angular e radial. Essa vista destaca o a-linhamento da face axial 17 da vedação em labirinto 3 e aface axial 18 do estator flutuante 4. O foco particular édirecionado ao alinhamento das faces axiais 17 e 18 na in-terface esférica 11 entre o estator flutuante 4 e o labirin-to 3. A FIG. 3B ilustra a integridade vedação-eixo durantealinhamento angular e radial na superfície oposta mostradana FIG. 3A. Essa vista destaca o alinhamento das faces axi-ais 17 e 18 da vedação em labirinto 3 e do estator flutuante4, respectivamente, para a parte oposta do conjunto de veda-ção de eixo 25, como mostrado na FIG. 3A. Aqueles versadosna técnica apreciarão que porque o eixo Ieo conjunto devedação de eixo 25 são de uma forma e natureza circular, assuperfícies são mostradas 360 graus em torno do eixo 1. No-vamente, o foco particular é direcionado ao alinhamento dasfaces axiais 17 e 18 na interface esférica 11 entre a veda-ção em labirinto 3 e o estator flutuante 4. As FIGs. 3A e 3Btambém ilustram a primeira folga definida 20 entre o estatorflutuante 4 e o estator fixo 2 e a segunda folga definida 21entre o estator flutuante 4 e o estator fixo 2 e oposta àprimeira folga definida 20.Nas FIGs. 2, 3, 3A e 3B, o eixo 1 não está experi-mentando movimento radial, angular ou axial e a largura dasfolgas definidas 20 e 21, que são substancialmente iguais,indicam pouco movimento ou mau alinhamento mediante o esta-tor flutuante 4.

A FIG. 4 é uma vista de extremidade exterior doconjunto de vedação de eixo 25 com o eixo giratório 1 malalinhado neste. A FIG. 5 é uma vista transversal da primeiramodalidade do conjunto de vedação de eixo 25 como mostradona FIG. 3 com ambos mau alinhamento angular e radial do eixo1 aplicados. O eixo 1, como mostrado na FIG. 5, é também dotipo que pode experimentar movimento radial, angular, ou a-xial em relação à parte do estator fixo 2 do conjunto de ve-dação de eixo 25.

Como mostrado na FIG. 5, a folga radial definida 6da vedação em labirinto 3 com o eixo 1 foi mantida mesmo que0 ângulo de mau alinhamento do eixo 31 tenha mudado. O eixo1 é ainda permitido a se mover livremente na direção axialmesmo que o ângulo de mau alinhamento do eixo 31 tenha muda-do. O arranjo do conjunto de vedação de eixo 25 permite quea vedação em labirinto 3 se mova com o estator flutuante 4mediante a introdução de movimento radial do dito eixo 1. Avedação em labirinto 3 e o estator flutuante 4 são fixadosjuntos por um ou mais anéis em O comprimidos 7. A rotação davedação em labirinto 3 dentro do estator flutuante 4 é impe-dida por dispositivos anti-rotação, que podem incluir para-fusos, pinos ou dispositivos similares 12 para inibir rota-ção. A rotação do conjunto de vedação em labirinto 3 e do/ estator flutuante 4 no estator fixo 2 é impedida por pinosanti-rotação 8. Os pinos, como mostrado na FIG. 3, 3A, 3B,5, 6 e 7, são um meios de impedir rotação da vedação em la-birinto e do estator flutuante 4, como citado nas reivindi-cações. Lubrificante ou outro meio a ser vedado pela vedaçãoem labirinto 3 pode ser coletado e drenado através de umasérie de um ou mais drenos opcionais ou caminhos de retornode lubrificante 5. A vedação em labirinto 3 pode ser equali-zada em pressão ventilando através de uma ou mais ventila-ções 9. Se for desejado, as ventilações 9 podem ser forneci-das com ar pressurizado ou outro gás ou meio fluido para so-bre-pressurizar a vedação em labirinto 3 para aumentar a e-ficácia da vedação. A combinação de tolerâncias intimas en-tre as partes mecânicas cooperativamente engatadas do con-junto de vedação de eixo 25 e de fluido de vedação pressuri-zado inibe o produto e contamina contato com os internos doconjunto de vedação de eixo 25. A interface esférica 11 en-tre a vedação em labirinto 3 e o estator flutuante 4 permitemau alinhamento angular entre o eixo Ieo estator fixo 2. 0canal de anel em 0 19 e o anel em 0 13 disposto neste coope-ram com as faces opostas do estator flutuante 4, que estãosubstancialmente em relação perpendicular ao eixo 1, paravedar (ou capturar) migração de fluido entre e ao longo doestator flutuante engatado 4, enquanto permitindo movimentoradial (vertical) relativo limitado entre o estator 4 e oestator fixo 2.

A FIG. 5A ilustra integridade vedação-eixo permi-tida pelo conjunto de vedação de eixo 25 durante mau alinha-mento de eixo radial e angular. Essa vista destaca o deslo-camento ou articulação das faces axiais 17 da vedação em la-birinto em relação com as faces axiais 18 do estator flutu-ante 4 para uma primeira parte do conjunto de vedação de ei-xo 25. Foco particular é direcionado ao deslocamento das fa-ces axiais 17 e 18 na interface esférica 11 entre a vedaçãoem labirinto 3 e o estator flutuante 4.

A FIG. 5B ilustra a integridade vedação-eixo parauma segunda superfície, oposta à primeira superfície mostra-da na FIG. 5A, durante mau alinhamento angular e radial. Es-sa vista destaca que durante o mau alinhamento do eixo 1, asfaces axiais 17 e 18, da vedação em labirinto 3 e do estatorflutuante 4, respectivamente, não estão alinhadas, mas aoinvés, se movem (articulam) em relação uma a outra. 0 eixoda folga de vedação 6 é mantido em resposta ao mau alinha-mento do eixo e a integridade de vedação total não é compro-metida porque a integridade de vedação do estator flutuante4 com o estator fixo 2 e do estator flutuante 4 com a veda-ção em labirinto 3 é mantida durante o mau alinhamento doeixo. Aqueles versados na técnica apreciarão que como o eixoIeo conjunto de vedação de eixo 25 são de uma forma ou na-tureza circular, as superfícies são mostradas 360 graus emtorno do eixo 1.

A FIG. 5A e 5B também ilustram a primeira folga oulacuna 20 entre o estator flutuante 4 e o estator fixo 2 e asegunda folga ou lacuna 21 entre o estator flutuante 4 e oestator fixo 2 e oposta à primeira folga ou lacuna 20.Nas FIGs. 4, 5, 5A e 5B, o eixo 1 está experimen-tando movimento radial, angular ou axial durante a rotaçãodo eixo Iea largura das lacunas ou folgas 20 e 21 mudou emresposta ao dito movimento radial, angular ou axial (compa-rar às FIGs. 3, 3A e 3B). A mudança na largura da folga 20 e21 indica gue o estator flutuante 4 se moveu em resposta aomovimento ou mau alinhamento angular do eixo 1. O conjuntode vedação de eixo 25 permite articulação entre as faces a-xiais 17 e 18, manutenção da interface esférica 11 e movi-mento radial na primeira e segunda folga, 20 e 21, respecti-vamente, enguanto mantendo folga de vedação de eixo 6.

A FIG. 6 é uma vista transversal de uma segundamodalidade do conjunto de vedação de eixo 25 como mostradona FIG. 2, para sobre-pressurização com ranhuras padrão devedação em labirinto alternativas 14. Nessa figura, as ra-nhuras de padrão de vedação em labirinto 14 são compostas deuma substância de redução de atrito, tal como politetrafIuo-roetileno (PTFE) que forma uma folga estreita com o eixo 1.PTFE é também algumas vezes referido como Teflon® que é fa-bricado e comercializado pela Dupont. PTFE é um plástico comalta resistência química, baixa e alta capacidade de tempe-ratura, resistência a desgaste, baixo atrito, isolamento e-létrico e térmico, e de natureza "escorregadia". A natureza"escorregadia" do material pode também ser definida como o-leosa ou adiciona uma qualidade de tipo oleoso ao material.

0 carbono e outros materiais podem ser substituídos para oPTFE fornecer as qualidades de vedação necessárias e quali-dades oleosas para ranhuras de padrão de vedação em labirin-to 14.

Fluidos de vedação pressurizados são fornecidospara sobre-pressurizar o padrão de labirinto oleoso 26 comomostrado na FIG. 6. Os fluidos de vedação pressurizados fa-zem seu caminho dentro da ranhura anular 23 do estrangula-mento 26 através de uma ou mais entradas. 0 estrangulamento26 é também referido como "patim de alinhamento" por aquelesversados na técnica. 0 estrangulamento 26 permite que a ve-dação em labirinto 3 responda a movimento do eixo causadopelo mau alinhamento do eixo 1. 0 fluido de vedação pressu-rizado escapa passada a folga estreita formada entre o eixoIea vedação em labirinto 3 que tem o estrangulamento 26.

A proximidade estreita do estrangulamento 26 ao eixo 1 tam-bém cria resistência para o fluido de vedação fluir pelo ei-xo 1 e leva a pressão a crescer dentro da ranhura anular 23.

A ranhura anular flutuante 27 em cooperação e conexão com aranhura anular 23 também fornece uma saida para que o fluidode vedação em excesso seja emitido do conjunto de vedação deeixo 25 para equalização de pressão ou para manter uma puri-ficação de fluido continuo no conjunto de vedação de eixo 25durante a operação. Uma vantagem oferecida por esse aspectodo conjunto de vedação de eixo 25 é sua aplicação onde osprocedimentos de vedação de produto "limpar no local" sãopreferenciais ou exigidos. Exemplos incluiriam aplicaçõesapropriadas para a indústria alimentícia.

A FIG. 7 ilustra um conjunto de vedação de eixo 25com o pino anti-rotação 12 removido para melhorar a visuali-zação das entradas. Essas existiriam tipicamente, mas nãosão limitadas a, uma série de portas, entradas ou passagensem torno da circunferência do conjunto de vedação de eixo25. A FIG. 7 também mostra que a forma e o padrão da vedaçãoem labirinto 3 podem ser variados. A forma dos estrangula-mentos 26 pode ser variada como mostrado pelo perfil quadra-do mostrado na ranhura de estrangulamento 22 em adição aotipo circular 26. Também se nota que onde o contato diretocom o eixo 1 não é desejado, o conjunto de vedação de eixo25 é usado em combinação com uma luva separada 24 que seriaconectada por dispositivos variados ao eixo 1.

A FIG. 8 mostra que uma outra modalidade da pre-sente descrição onde o conjunto de vedação de eixo 25 foiconectado a uma parede de recipiente 34. O conjunto de veda-ção de eixo 25 pode ser conectado à parede do recipiente 34através do dispositivo de fixação, tal como os parafusos demontagem 33, para assegurar vedação aperfeiçoada onde o eixo1 está sujeito a mau alinhamento angular. Os parafusos demontagem 33 e fendas (não numeradas) através do conjunto devedação de eixo 25 exterior a um dispositivo para montar oconjunto de vedação de eixo 25, como citado nas reivindicações.

Tendo descrito a modalidade preferencial, outrascaracteristicas da presente invenção ocorrerão sem dúvidaàqueles versados na técnica, como ocorrerão numerosas modi-ficações e alterações nas modalidades da invenção ilustrada,todas as quais podem ser alcançadas sem abandonar o espiritoe escopo da invenção.

Claims

1. Conjunto de vedação de eixo para isolar uma ca-vidade de mancai em um alojamento, CARACTERIZADO pelo fatode que compreende:a. um eixo que se estende através de um alojamento;b. uma vedação em labirinto com primeira e segundasuperfícies opostas, onde a dita primeira superfície da ditavedação em labirinto é engatada cooperativamente com o ditoeixo e onde a dita segunda superfície é radial;c. uma passagem na dita vedação em labirinto entreas ditas primeira e segunda superfícies opostas;d. um estator flutuante com primeira e segundasuperfícies opostas, onde a dita primeira superfície é radi-al e engata com a dita segunda superfície da dita vedação emlabirinto para criar uma interface esférica e onde o ditoestator flutuante também tem primeira e segunda faces opos-tas substancialmente em relação perpendicular com o dito eixo;e. uma passagem no dito estator flutuante da ditasegunda superfície até a dita primeira superfície radial;f. um estator fixo cujo exterior é engatado com odito alojamento e onde o dito estator fixo tem uma passagemde seu exterior ao dito estator flutuante;g. um canal anular, o dito canal anular formado nodito membro de estator fixo, o dito canal anular tem primei-ra e segunda superfícies substancialmente em relação perpen-dicular com o dito eixo;h. uma interface anular interna formada pela ditaprimeira superfície de canal anular perpendicular do ditoestator fixo cooperativamente engatando com a dita primeiraface perpendicular do dito estator flutuante;i. uma interface anular externa formada pela ditasegunda superfície de canal anular perpendicular do dito es-tator fixo cooperativamente engatando com a dita segunda fa-ce perpendicular do dito estator flutuante;j. um primeiro e um segundo dispositivo de vedaçãointerna posicionados perpendiculares ao dito eixo para in-terseção de vedação contínua com a dita interface esférica;k. um primeiro dispositivo de vedação externa po-sicionado perpendicular ao dito eixo para interseção de ve-dação contínua com a dita interface anular interna;l. um segundo dispositivo de vedação externa, oprimeiro dispositivo de vedação externa posicionado perpen-dicular ao dito eixo para interseção de vedação contínua coma dita interface anular externa; e,m. a dita superfície radial do dito membro de ve-dação em labirinto e as ditas faces perpendiculares do esta-tor flutuante são móveis no dito canal anular do dito esta-tor fixo em resposta ao mau alinhamento do dito eixo com odito alinhamento.

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito eixo rotaciona e o di-to conjunto de vedação de eixo é estacionário.

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito conjunto de vedação deeixo é afixado a um alojamento que rotaciona em relação a umeixo estacionário.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que a dita interface esférica en-tre a dita vedação em labirinto e o dito estator flutuante émantida em resposta a movimento radial da dita vedação emlabirinto produzida pelo mau alinhamento entre o dito eixo eo dito alojamento.

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de que a dita segunda superfície domembro de vedação em labirinto e a dita primeira superfíciedo dito estator flutuante são arqueadas e engatadas de formacomplementar para formar uma interface esférica.

6. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que odito estator flutuante é impedido de rotacionar por disposi-tivos anti-rotação..

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo anti-rotação éselecionado a partir do grupo que consiste de pinos, hastes,parafusos, anéis em 0 e/ou combinações desses.

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,CARACTERIZADA pelo fato de que os ditos primeiro e segundodispositivos de vedação interna são compreendidos de pelomenos duas ranhuras de anel em O em cooperação com pelo me-nos dois anéis em O.

9. Conjunto, de acordo com a reivindicação 8,CARACTERIZADA pelo fato de que os ditos primeiro e segundodispositivos de vedação externa são compreendidos de pelomenos duas ranhuras de anel em 0 em cooperação com pelo me-nos dois anéis em 0.

10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 8,CARACTERIZADA pelo fato de que a dita segunda superfície domembro de vedação em labirinto e a dita primeira superfíciedo estator flutuante são arqueadas e engatadas de forma com-plementar para formar uma interface esférica.

11. Conjunto, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADA pelo fato de que os ditos dispositivos de ve-dação interna e externa são compreendidos de ranhuras de a-nel em 0 em cooperação com anéis em O.

12. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que adita combinação inclui uma fonte de fluido de vedação.

13. Conjunto, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito fluido de vedação éselecionado a partir do grupo que consiste de vapor, ar, o-xigênio, hidrogênio, nitrogênio e combinações desses.

14. Conjunto, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita fonte de fluido devedação é descarregada no dito canal anular através da ditapassagem do estator fixo entregando o dito fluido de vedaçãoatravés de passagens no dito estator flutuante e no ditomembro de vedação em labirinto para pressurizar o dito con-junto de vedação de eixo, desse modo restringindo entrada decontaminante no dito canal anular.

15. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que adita interface esférica entre a dita vedação em labirinto eo dito estator flutuante é mantida em resposta a movimentoradial da dita vedação em labirinto produzida pelo mau ali-nhamento entre o dito eixo e o dito alojamento.

16. Conjunto, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADA pelo fato de que a dita vedação em labirintoexerce uma força radial no dito estator flutuante para levá-Io a responder à dita força.

17. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que asditas superfícies radiais do conjunto de vedação em labirin-to se movem radialmente em uma distância e direção determi-nadas pelo grau de mau alinhamento do eixo.

18. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que odito estator fixo substancialmente envolve o dito estatorflutuante.

19. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que umafolga de vedação do eixo é definida através e entre o engatecooperativo do dito membro de vedação em labirinto com asditas superfícies de eixo e a dita folga de vedação do eixopermanece constante durante movimento radial causado pelomau alinhamento do dito eixo.

20. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que adita vedação em labirinto é selecionada a partir de um grupode materiais que têm qualidades deslizantes consistindo depolitetrafluoroetileno, carbono e/ou combinações desses.

21. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes a reivindicação 38, CARACTERIZADApelo fato de que a dita vedação em labirinto tem uma ranhuraanular perpendicular ao dito eixo e voltada para este, ondea dita ranhura anular é conectada às ditas passagens paraentrega de fluido de vedação ao dito eixo.

22. Conjunto, de acordo com a reivindicação 21,CARACTERIZADA pelo fato de que a dita vedação em labirintotem pelo menos duas ranhuras de estrangulamento tendo es-trangulamentos localizados nestas para contatar o dito eixoe pressurizar o dito conjunto de vedação de eixo.

23. Conjunto, de acordo com a reivindicação 22,CARACTERIZADA pelo fato de que o dito estator flutuante temuma ranhura anular perpendicular ao dito eixo e posicionadaentre os ditos dispositivos de vedação interna.

24. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 12, 13, 21, 22 ou 23 , CARACTERIZADA pelo fatode que a entrega de fluido de vedação ao conjunto de vedaçãode eixo pode ser controlada para permitir que um fluxo depurificação de fluido de vedação saia do conjunto de vedaçãode eixo.

25. Conjunto, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1, 6, 8, 9, 12, 14, 15, 20, 23 , CARACTERIZADApelo fato de que a uma luva é localizada entre o dito membrode vedação em labirinto e o dito eixo.

26. Conjunto de vedação de eixo de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADOpelo fato de que o alojamento é provido através de um reci-piente de processo tendo paredes que definem e circundam umespaço interno no dito recipiente de processo, e onde estetem uma abertura nas ditas paredes,o conjunto de vedação deeixo sendo afixado às ditas paredes do recipiente na ditaabertura,as faces perpendiculares do membro de vedação emlabirinto e do dito estator flutuante sendo moveis dentro docanal anular do dito estator fixo em resposta ao mau alinha-mento do dito eixo com a dita abertura atravessante da pare-de do recipiente.

27. Conjunto de vedação de eixo para manter umavedação durante o mau alinhamento do eixo, CARACTERIZADO pe-Io fato de que compreende:a. um eixo se projetando a partir de um recipienteou alojamento;b. um primeiro dispositivo de vedação adjacente aodito eixo com uma folga definida entre o dito eixo e o ditodispositivo de vedação, o dito eixo móvel axialmente em re-lação ao dito primeiro dispositivo de vedação;c. um segundo dispositivo de vedação, o dito pri-meiro dispositivo de vedação parcialmente envolvido no se-gundo dispositivo de vedação e em comunicação cooperativacom o dito segundo dispositivo de vedação;d. um terceiro dispositivo de vedação, o dito se-gundo dispositivo de vedação parcialmente envolvido no ter-ceiro dispositivo de vedação e em comunicação cooperativacom ele, o dito terceiro dispositivo de vedação conectado aodito alojamento ou recipiente e que permite que o dito pri-meiro e segundo dispositivos de vedação respondam cooperati-vamente às ditas forças produzidas por mau alinhamento angu-lar do dito eixo durante rotação deste enquanto mantendofolga definida entre o dito eixo e o dito dispositivo de vedação.

28. Conjunto, de acordo com a reivindicação 27,CARACTERIZADA pelo fato de que um fluido de vedação é intro-duzido para pressurizar o dito conjunto de vedação de eixo.

29. Conjunto, de acordo com a reivindicação 27 ou 28, CARACTERIZADA pelo fato de que a resposta relativa a maualinhamento angular é controlável.