ES2982887T3 - Conjunto de junta de árbol - Google Patents

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ES2982887T3 ES16783864T ES16783864T ES2982887T3 ES 2982887 T3 ES2982887 T3 ES 2982887T3 ES 16783864 T ES16783864 T ES 16783864T ES 16783864 T ES16783864 T ES 16783864T ES 2982887 T3 ES2982887 T3 ES 2982887T3
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Chintan Shah
Neil Hoehle
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Inpro Seal LLC
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Abstract

Un conjunto de sello de eje comprende un estator configurado para acoplarse a una carcasa y un rotor posicionado dentro del estator. El estator puede incluir un cuerpo principal, una proyección radial hacia adentro del estator que se extiende radialmente hacia adentro desde el cuerpo principal del estator y una ranura de recolección adyacente a la proyección radial hacia adentro del estator. El rotor puede incluir un cuerpo principal del rotor y una proyección axial del rotor que se extiende desde el cuerpo principal del rotor. La proyección axial del rotor puede estar posicionada adyacente a un extremo distal de la proyección radial hacia adentro del estator. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de junta de árbol
Referencia cruzada con solicitudes relacionadas
Esta solicitud de patente reivindica la prioridad de las solicitudes de patente provisionales de EE. UU., número 62/150.633 presentada el 21/04/2015 y número 62/210.066 presentada el 26/08/2015.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un conjunto de junta de árbol y/o aislador de cojinete con múltiples realizaciones. En determinadas realizaciones, el conjunto de junta de árbol se puede usar como una junta de producto entre un recipiente de producto y un árbol en el mismo.
Antecedentes de la invención
El documento US4890941 se refiere a un protector de cojinete con anillo deflector. De acuerdo con el resumen del presente documento, se proporciona un protector de cojinete que emplea un estátor y un rotor que definen un laberinto entremedias y están dispuestos para sellar la cooperación entre la carcasa y un árbol giratorio. Se ajustan concéntricamente entre sí debido al movimiento axial relativo entre ellos, cada uno está construido como un anillo integral continuo de una sola pieza. El estátor y el rotor están sujetos axialmente en una condición ensamblada por un anillo de retención de una sola pieza llevado por el estátor y que se distorsiona elásticamente para pasar axialmente sobre el rotor y luego encaja elásticamente hacia dentro en una ranura en el rotor para fijarse y girar con el rotor. Este anillo de retención se proyecta hacia fuera en una cámara colectora anular radialmente agrandada formada en el estátor y actúa, cuando el rotor gira, como un anillo deflector de modo que los contaminantes que entran en el laberinto desde el exterior entren en contacto con el anillo deflector y sean arrojados hacia fuera al fondo de la cámara colectora para su descarga a través de un drenaje.
El documento WO00/11380 se refiere a un conjunto de junta de árbol mejorado. De acuerdo con el resumen del presente documento, el conjunto de junta de árbol mejorado tiene un rotor y un estátor que incluyen un cuerpo principal y una proyección del mismo. El rotor se extiende radialmente y abarca la proyección. Los laberintos formados entre la proyección radial y el rotor dan como resultado una vía de paso axial que tiene su abertura orientada hacia atrás del rotor y alejándose de la fuente y de los contaminantes incidentes, en búsqueda del entorno del cojinete.
El documento US4484754 se refiere a una junta anular con bridas superpuestas para atrapar contaminantes. De acuerdo con el resumen del presente documento, la junta anular entre la carcasa y un árbol giratorio comprende una pluralidad de miembros anulares generalmente concéntricos al árbol. Se proporciona un primer miembro anular que tiene una superficie anular externa orientada hacia el exterior de la carcasa, una superficie anular interna orientada hacia el interior de la carcasa y un rebaje anular en la superficie interna. Se proporciona una brida en el primer miembro, que se proyecta radialmente hacia dentro en el rebaje anular, formando así un canal anular en el primer miembro. Se proporciona una abertura, que se abre desde el punto más bajo en el canal del primer miembro hasta la superficie externa. El primer miembro se puede unir de manera fija a la carcasa para permitir el giro libre del árbol dentro del primer miembro. Un segundo miembro anular está posicionado axialmente interno al primer miembro y está provisto de una superficie anular externa orientada hacia la superficie interna del primer miembro y una superficie anular interna orientada hacia el interior de la carcasa. El segundo miembro se puede unir de manera fija al árbol y está provisto de la brida que se extiende por el rebaje del primer miembro. Por tanto, se proporciona una junta que atrapa los contaminantes en el canal del primer miembro, permitiéndoles fluir de vuelta a la atmósfera a través de la abertura en el primer miembro, ya esté el árbol rotando o en una posición estática.
El documento WO2014/100515 se refiere a un conjunto de junta de árbol. De acuerdo con el resumen del presente documento, una realización ilustrativa de un conjunto de junta de árbol de medio poroso puede incluir un estátor y un rotor. El rotor se puede configurar para girar con el árbol, y el estátor puede estar acoplado con esta carcasa. Se pueden aplicar y/o acoplar medio poroso con una porción del estátor, y se puede comunicar un fluido sellante al medio poroso. Se puede emplear un miembro de desviación para empujar una porción del rotor hacia una porción del estátor y el fluido sellante que sale del medio poroso puede contrarrestar la fuerza del miembro de desviación.
Durante años ha habido una multitud de intentos e ideas para proporcionar una junta satisfactoria cuando un árbol giratorio está desalineado angularmente, lo que resulta en que se salga del árbol. Habitualmente, las soluciones presentadas no han logrado proporcionar una junta adecuada al tiempo que permiten una cantidad aceptable de desalineación del árbol durante el funcionamiento. El problema es especialmente grave en las juntas de producto donde el potencial de desalineación entre el árbol y el orificio se puede maximizar. Una solución típica en la técnica anterior es aumentar la holgura de funcionamiento entre el árbol giratorio y los miembros de sellado para crear una holgura o condición de funcionamiento "holgada". Trabajar de manera "holgada" para el ajuste o la respuesta a las condiciones de funcionamiento, especialmente la desalineación del árbol con respecto al estátor o miembro estacionario, sin embargo, habitualmente reduce o disminuye la eficiencia y eficacia de los miembros de sellado.
Las juntas de laberinto, por ejemplo, son de uso común desde hace muchos años para su aplicación en el sellado de árboles giratorios. Algunas de las ventajas de las juntas de laberinto sobre las juntas de contacto son una mayor resistencia al desgaste, vida útil prolongada y consumo de energía reducido durante el uso. Las juntas de laberinto, sin embargo, también dependen de una holgura estrecha y definida con el árbol giratorio para un funcionamiento adecuado. La desalineación del árbol también es un problema con las juntas de "contacto" porque el contacto entre la junta y el árbol desalineado habitualmente resulta en un mayor desgaste. La abrasividad del producto también afecta al patrón de desgaste y a la vida útil de las juntas de contacto.
Los intentos anteriores de usar presión de fluido (ya sea vapor o líquido) para sellar tanto materiales líquidos como sólidos en combinación con miembros de sellado tales como juntas de laberinto o juntas de contacto no han sido completamente satisfactorios debido a la holgura "apretada" o baja necesaria para crear el requerido diferencial de presión entre la junta y el producto al otro lado de la junta (es decir, cuanto más apretado esté la junta, menor será el volumen de fluido requerido para mantener la junta contra la presión externa del material). Otra debilidad en la técnica anterior es que muchas juntas de producto exponen las caras o superficies de sellado entrelazadas móviles de la junta de producto al producto, lo que resulta en un desgaste agresivo y poca fiabilidad. Asimismo, para determinadas aplicaciones, es posible que sea necesario retirar la junta de producto por completo del conjunto de junta de árbol para su limpieza, debido a la exposición del producto a las caras o superficies de sellado.
Por lo tanto, la técnica anterior no ha logrado proporcionar una solución que permita tanto una holgura de trabajo "apretada" entre los miembros de junta y el miembro estacionario para un sellado eficaz como una holgura de funcionamiento "suelta" para el ajuste o respuesta a las condiciones de funcionamiento, especialmente la desalineación del árbol giratorio con respecto al estátor o miembro estacionario.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que están incorporados en esta memoria descriptiva y forman parte de la misma, ilustran realizaciones y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la cubierta de calzado.
La Figura 1 es una vista exterior en perspectiva de una realización ilustrativa de un conjunto de junta de árbol (no reivindicada).
La Figura 2 es una vista exterior de extremo de la realización de un conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 1 con el elemento de árbol alineado.
La Figura 3 es una vista en sección transversal de una primera realización del conjunto de junta de árbol, como se muestra en la Figura 2 y montado en una carcasa.
La Figura 3A proporciona una vista detallada de una porción superior de la primera realización de un conjunto de junta de árbol durante la alineación de árbol angular y radial.
La Figura 3B proporciona una vista detallada de una porción inferior de la primera realización de un conjunto de junta de árbol durante la alineación de árbol angular y radial.
La Figura 4 es una vista exterior de extremo de la primera realización ilustrativa de un conjunto de junta de árbol con el árbol desalineado.
La Figura 5 es una vista en sección transversal de la primera realización de un conjunto de junta de árbol como se muestra en la Figura 3 durante la desalineación tanto angular como radial del árbol.
La Figura 5A proporciona una vista detallada de una porción superior de la primera realización de un conjunto de junta de árbol durante la desalineación angular y radial del árbol.
La Figura 5B proporciona una vista detallada de una porción superior de la primera realización de un conjunto de junta de árbol durante la desalineación angular y radial del árbol.
La Figura 6 es una vista en sección transversal de una segunda realización de un conjunto de junta de árbol (no reivindicada).
La Figura 7 es una vista en sección transversal de una tercera realización de un conjunto de junta de árbol (no reivindicada).
La Figura 8 es una vista en perspectiva de una cuarta realización de un conjunto de junta de árbol (no reivindicada) acoplado a una pared de recipiente.
La Figura 9 es una vista en sección transversal de otra realización del conjunto de junta de árbol (no reivindicada) con el árbol alineado con respecto a la carcasa.
La Figura 9A proporciona una vista detallada de una porción superior de la realización del conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 9.
La Figura 9B proporciona una vista detallada de una porción inferior de la realización del conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 9.
La Figura 10 es una vista en sección transversal de otra realización del conjunto de junta de árbol (no reivindicada) con el árbol alineado con respecto a la carcasa.
La Figura 10A proporciona una vista detallada de una porción superior de la realización del conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 10.
La Figura 10B proporciona una vista detallada de una porción inferior de la realización del conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 10.
La Figura 11 es una vista en sección transversal de la realización mostrada en la Figura 10 con el árbol desalineado con respecto a la carcasa.
La Figura 12 es una vista en sección transversal de la realización mostrada en la Figura 9 con el árbol desalineado con respecto a la carcasa.
La Figura 13 es una vista en sección transversal de la realización mostrada en la Figura 9 con el árbol desalineado con respecto a la carcasa.
La Figura 14 es una vista en sección transversal de una tercera realización del conjunto de junta de árbol (no reivindicada).
La Figura 15 es una vista en perspectiva de una primera realización de un conjunto de junta de múltiples árboles (no reivindicada).
La Figura 16 es una vista vertical plana de otra realización de un conjunto de junta de árbol (no reivindicada). La Figura 17 es una vista axial en sección transversal del conjunto de junta de árbol mostrado en la realización de la Figura 16.
La Figura 18 es una vista axial en sección transversal de otra realización de un conjunto de junta de árbol (no reivindicada).
La Figura 18A es una vista axial en sección transversal de una porción superior de la realización de un conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 18.
La Figura 19 es una vista en perspectiva de una primera realización de un conjunto de junta de múltiples árboles (no reivindicada).
La Figura 19A es una vista en perspectiva de la realización de un conjunto de junta de múltiples árboles mostrado en la Figura 19 con la segunda junta retirada para más claridad.
La Figura 19B es una vista posterior en perspectiva de la realización de un conjunto de junta de múltiples árboles mostrado en la Figura 19.
La Figura 20 es una vista vertical plana de la realización mostrada en la Figura 19.
La Figura 21 es una vista axial en sección transversal de la realización mostrada en la Figura 19.
La Figura 22A es una vista en perspectiva de otra realización de un conjunto de junta de árbol (no reivindicada). La Figura 22B es una vista axial en sección transversal de la realización de un conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 22A.
La Figura 22C es una vista axial despiezada en sección transversal de la realización de un conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 22A.
La Figura 22D es una vista detallada en sección transversal de la realización de un conjunto de junta de árbol mostrado en las Figuras 22A-22C en donde el árbol está orientado verticalmente.
La Figura 23 es una vista axial en sección transversal de otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso (no reivindicada).
La Figura 24 es una vista axial en sección transversal de otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso (no reivindicada).
La Figura 25 es una vista axial en sección transversal de otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso (no reivindicada).
La Figura 26 es una vista axial en sección transversal de otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso (no reivindicada).
La Figura 27A es una vista axial en sección transversal de otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso (no reivindicada).
La Figura 27B es una vista axial en sección transversal de una porción de la realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso mostrado en la Figura 27A.
La Figura 27C es una vista axial en sección transversal de otra realización de una porción de un conjunto de junta de árbol de medio poroso similar al mostrado en la Figura 27A.
La Figura 28A es una vista axial en sección transversal que muestra aspectos de un conjunto de junta de árbol de acuerdo con la invención.
La Figura 28B es una vista axial en sección transversal de una porción superior del conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 28A.
La Figura 28C es una vista axial en sección transversal de una porción inferior del conjunto de junta de árbol mostrado en la Figura 28A.
La Figura 28D es una vista en perspectiva en sección transversal del conjunto de junta de árbol mostrado en las Figuras 28A-28C.
La Figura 28E es una vista en sección transversal del conjunto de junta de árbol mostrado en las Figuras 28A-28D en donde el estátor y el rotor se han separado entre sí.
La Figura 29 es una vista axial en sección transversal que muestra aspectos alternativos de un conjunto de junta de árbol de acuerdo con la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA-LISTA DE ELEMENTOS (FIGURAS 1-12)
continuación
Descripción detallada
Antes de pasar a explicar en detalle las diversas realizaciones de la presente invención, se debe entender que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y a las disposiciones de componentes que se exponen en la siguiente descripción o que se ilustran en los dibujos. La invención es apta para otras realizaciones y puede ponerse en práctica o realizarse de diversas maneras. También, se debe entender que la fraseología y la terminología usadas en el presente documento con referencia a la orientación del dispositivo o del elemento (tal como, por ejemplo, términos como "frontal", "trasero", "arriba", "abajo", "superior", "inferior" y similares) se usan únicamente para simplificar la descripción, de la presente invención, y no indican o implican por sí solos que el dispositivo o elemento al que se hace referencia debe tener una orientación particular. De forma adicional, los términos tales como "primer", "segundo" y "tercero" se usan en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas con fines descriptivos y no pretenden indicar ni implicar importancia o significado relativo. Asimismo, cualquier dimensión citada o mencionada en el presente documento es únicamente con fines ilustrativos y no pretende limitar el alcance de la invención en modo alguno a menos que así se indique en las reivindicaciones.
Las Figuras 1-5 proporcionan una vista de una primera realización del conjunto de junta de árbol 25 (no reivindicada) que permite sellar diversas soluciones de lubricación dentro de la carcasa de cojinete 30. Las figuras 6 y 7 proporcionan realizaciones alternativas del conjunto de junta de árbol 25 (no reivindicadas) en donde se usan fluidos de sellado.
El solicitante define en el presente documento que los fluidos de sellado incluyen tanto líquidos como vapores. El solicitante considera que el aire, nitrógeno, agua y vapor, así como cualquier otro fluido que pueda funcionar con el conjunto de junta de árbol propuesto para proporcionar una barrera de fluido presurizado para todas y cada una de las realizaciones divulgadas en el presente documento están dentro del alcance de la presente divulgación. El gas o fluido elegido se basa en la idoneidad del proceso con el producto a sellar.
La Figura 1 es una vista exterior en perspectiva del conjunto de junta de árbol 25 dispuesto y acoplado con un árbol 1 insertado a través del estátor fijo 2 del conjunto de junta de árbol 25. La Figura 2 es una vista de extremo exterior del conjunto de junta de árbol con el árbol 1 alineado dentro del conjunto de junta de árbol 25.
La Figura 3 es una vista en sección de una primera realización del conjunto de junta de árbol 25 mostrado en la Figura 2 que ilustra el conjunto de junta de árbol 25 como una junta de laberinto para retener la solución de lubricación dentro de la cavidad de cojinete 32 de la carcasa 30. El árbol 1 mostrado en la Figura 3 es del tipo que puede experimentar un movimiento angular radial o axial relativo al elemento de estátor fijo o porción del estátor fijo 2 durante el giro. La porción de estátor fijo del conjunto de junta de árbol 25 puede montarse en una brida o ajustarse a presión o unirse por otros medios a una carcasa 30. La invención también funcionará con una carcasa giratoria y un árbol estacionario. (No se muestra) Según lo requiera la aplicación particular, se permite que el árbol 1 se mueva libremente en la dirección axial en relación con el conjunto de junta de árbol 25.
Una junta de laberinto 3 que tiene una superficie interior se acopla con el árbol 1. Existe una holgura definida 6 entre la superficie interior de dicha junta de laberinto 3 y el árbol 1. Opuesta a la superficie interior de dicha junta de laberinto 3 está la superficie redondeada 3a de dicha junta de laberinto 3. La superficie redondeada 3a de la junta de laberinto 3 y el interior del estátor flotante 4 forman una interfaz esférica 11. Los canales de junta tórica 15 y las juntas tóricas 7 están dispuestos para cooperar con dicha superficie redondeada 3a de dicha junta de laberinto 3 para sellar (o atrapar) la migración de fluido a través de, entre y a lo largo de la junta de laberinto 3 acoplada y el estátor flotante 4 mientras se mantiene la interfaz esférica 11 que permite un movimiento de giro relativo limitado (articulación) entre la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4. Unos canales de junta tórica 15, como se muestra, están mecanizados en el estátor flotante 4 y posicionados en la interfaz esférica 11 con la junta de laberinto 3. Los canales de junta tórica 15 son anulares y continuos en relación con la junta de laberinto 3. El canal de junta tórica 15 y la junta tórica 7 también se pueden colocar en la junta de laberinto 3 adyacentes a la interfaz esférica 11. Las juntas tóricas 7 deberían estar hechas de materiales que sean compatibles tanto con el producto a sellar como con el fluido de sellado preferido elegido. Los canales de junta tórica 15 y las juntas tóricas 7 son una posible combinación de medios de sellado que se pueden usar dentro del conjunto de junta de árbol 25 como se indica en las reivindicaciones. Los pasadores antigiro 12 colocados estratégicamente insertados en unas ranuras antigiro 10 limitan el movimiento de giro relativo entre la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4. Se puede colocar una pluralidad de ranuras antigiro 10 y pasadores 12 alrededor del radio del árbol 1. Si el conjunto de junta de árbol 25 se usa en combinación con un fluido de sellado, se pueden retirar unos pasadores antigiro 12 estratégicos permitiendo que las ranuras antigiro 10 correspondientes sirvan como un paso de fluido a través del respiradero 9 y el retorno de lubricante 5. (Véase la Figura 7) Adicionalmente, la relación de los diámetros de los pasadores antigiro 12 y las ranuras antigiro 10 se puede seleccionar para permitir una desalineación más o menos angular del árbol 1. Un pasador antigiro 12 de diámetro pequeño usado con una ranura antigiro de gran diámetro 10 permitiría un mayor movimiento relativo de la junta de laberinto 3 en relación con el estátor flotante 4 en respuesta a la desalineación angular del árbol 1. La junta de laberinto 3 es una posible realización de un medio de sellado que se puede usar adyacente al árbol 1 dentro del conjunto de junta de árbol 25 como se indica en las reivindicaciones.
En el interior del estátor fijo 2 se forma un canal anular continuo y definido por las holguras 20 y 21 permitidas entre el exterior de dicho estátor flotante 4 y dicho interior de dicho estátor fijo 2 del conjunto de junta de árbol 25. El canal anular del estátor fijo 2 está destacado como A-A' en la Figura 2. El canal anular del estátor fijo tiene superficies interiores que son sustancialmente perpendiculares a dicho árbol 1. Las superficies exteriores del estátor flotante 4, que está sustancialmente englobado dentro del canal anular del estátor fijo 2, se acoplan cooperativamente con la primera y segunda caras perpendiculares interiores del estátor fijo 2. Una interfaz anular interna está formada por la primera superficie de canal anular perpendicular (lado interno del conjunto de junta de árbol) del estátor fijo 2 que se acopla con la primera cara perpendicular (lado interno) del estátor flotante 4. Una interfaz anular externa está formada por la segunda superficie de canal interior anular perpendicular (lado externo del conjunto de junta de árbol) del estátor fijo 2 que se acopla con la segunda cara perpendicular (lado externo) del estátor flotante 4. Los canales de junta tórica 19 y las juntas tóricas 13 dispuestas en los mismos cooperan con las superficies de estátor flotante 4 que están en perpendicular con relación al árbol 1 para sellar (o atrapar) la migración de fluido entre y a lo largo del estátor flotante 4 acoplado mientras se permite un movimiento de giro relativo limitado entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2. El estátor flotante 4 y el estátor fijo 2 son una posible realización de medios de sellado acoplados cooperativamente que se pueden usar en combinación con la junta de laberinto 3 dentro del conjunto de junta de árbol 25 como se indica en las reivindicaciones.
Los canales de junta tórica 19 son anulares y continuos en relación con el árbol 1. Los canales de junta tórica 19 y las juntas tóricas 13 pueden colocarse en el cuerpo de estátor flotante 4 en lugar del estátor fijo 2 (no mostrado), pero deben colocarse en una relación proximal similar. Las juntas tóricas 13 deberían estar hechas de materiales que sean compatibles tanto con el producto a sellar como con el fluido de sellado preferido elegido. Los canales de junta tórica 19 y las juntas tóricas 13 son una posible combinación de medios de sellado que se pueden usar dentro del conjunto de junta de árbol 25 como se indica en las reivindicaciones.
El pasador o pasadores antigiro 8 colocados estratégicamente insertados en la ranura o ranuras antigiro 16 limitan tanto el movimiento radial como el giratorio relativo entre el estátor flotante 4 y el lado interior del estátor fijo 2. Se puede colocar una pluralidad de ranuras antigiro 16 y pasadores 8 alrededor del radio del árbol 1. La relación de los diámetros de los pasadores antigiro 8 y las ranuras antigiro 16 también se puede seleccionar para permitir una desalineación más o menos angular del árbol. Un pasador antigiro 8 de pequeño diámetro pequeño y una ranura antigiro de estátor fija de gran diámetro permiten un mayor movimiento relativo de la junta de laberinto 3 en respuesta a la desalineación angular del árbol 1.
Se puede igualar la presión de las ranuras de junta con patrón de laberinto 14 ventilando a través de uno o más respiraderos 9. Si así se desea, se puede suministrar un fluido de sellado presurizado en los respiraderos para sobrepresurizar el área de laberinto 14 y la holgura de junta de árbol 6 para aumentar la eficacia del conjunto de junta de árbol 25. Una interfaz esférica 11 entre la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4 permite la desalineación angular entre el árbol 1 y el estátor fijo 2. Los canales de junta tórica 19 son anulares con el árbol 1 y, como se muestra, se mecanizan en el estátor fijo 2 y se sitúan en la interfaz entre el estátor fijo 2 y el estátor flotante 4. El canal de junta tórica 19 también se puede colocar en el estátor flotante 4 para sellar el contacto con el estátor fijo 2.
La Figura 3A ilustra la integridad de la junta-árbol durante la alineación angular y radial del árbol. Esta vista destaca la alineación de la cara axial 17 de la junta de laberinto 3 y la cara axial 18 del estátor flotante 4. Se presta especial atención a la alineación de las caras axiales 17 y 18 en la interfaz esférica 11 entre el estátor flotante 4 y el laberinto 3. La Figura 3B ilustra la integridad de la junta de árbol durante la alineación angular y radial del árbol en la superficie opuesta a la mostrada en la Figura 3A. Esta vista destaca la alineación de las caras axiales 17 y 18 de la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4, respectivamente, para la porción opuesta del conjunto de junta de árbol 25 como se muestra en la Figura 3A. Los expertos en la materia apreciarán que debido a que el árbol 1 y el conjunto de junta de árbol 25 tienen forma y naturaleza circulares, las superficies se muestran en 360 grados alrededor del árbol 1. De nuevo, se presta especial atención a la alineación de las caras axiales 17 y 18 en la interfaz esférica 11 entre la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4. Las figuras 3A y 3B también ilustran la primera holgura definida 20 entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2 y la segunda holgura definida 21 entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2 y opuesta a la primera holgura definida 20.
En las Figuras 2, 3, 3A y 3B, el árbol 1 no está experimentando un movimiento angular radial o axial y la anchura de las holguras definidas 20 y 21, que son sustancialmente iguales, indican poco movimiento o desalineación sobre el estátor flotante 4.
La Figura 4 es una vista de extremo exterior del conjunto de junta de árbol 25 con el árbol giratorio 1 desalineado en el mismo. La Figura 5 es una vista en sección de la primera realización del conjunto de junta de árbol 25 como se muestra en la Figura 3 con una desalineación tanto angular como radial del árbol 1 aplicada. El árbol 1 como se muestra en la Figura 5 también es del tipo que puede experimentar un movimiento angular radial o axial relativo a la porción de estátor fijo 2 del conjunto de junta de árbol 25.
Como se muestra en la Figura 5, la holgura radial definida 6 de la junta de laberinto 3 con el árbol 1 se ha mantenido a pesar de que el ángulo de desalineación 31 del árbol ha cambiado. El árbol 1 aún se puede mover libremente en la dirección axial, aunque el ángulo de desalineación 31 del árbol haya cambiado. La disposición del conjunto de junta de árbol 25 permite que la junta de laberinto 3 se mueva con el estátor flotante 4 tras la introducción del movimiento radial de dicho árbol 1. La junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4 están sujetos juntos por una o más juntas tóricas comprimidas 7. El giro de la junta de laberinto 3 dentro del estátor flotante 4 se evita mediante unos medios antigiro que pueden incluir tornillos, pasadores o dispositivos similares 12 para inhibir el giro. El giro del conjunto de junta de laberinto 3 y estátor flotante 4 dentro del estátor fijo 2 se evita mediante pasadores antigiro 8. Los pasadores como se muestra en las Figuras 3, 3A, 3B, 5, 6 y 7 son un medio para evitar el giro de la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4, como se indica en las reivindicaciones.
El lubricante u otros medios a sellar mediante la junta de laberinto 3 pueden recogerse y drenarse a través de una serie de uno o más drenajes opcionales o vías de retorno de lubricante 5. Se puede igualar la presión de la junta de laberinto 3 ventilando a través de uno o más respiraderos 9. Si así se desea, se puede suministrar aire presurizado u otro gas o medio fluido en los respiraderos 9 para sobrepresurizar la junta de laberinto 3 para aumentar la eficacia de la junta. La combinación de estrechas tolerancias entre las porciones mecánicas acopladas cooperativamente del conjunto de junta de árbol 25 y el fluido de sellado presurizado inhibe el contacto del producto y los contaminantes con las partes internas del conjunto de junta de árbol 25. La interfaz esférica 11 entre la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4 permite la desalineación angular entre el árbol 1 y el estátor fijo 2. El canal de junta tórica 19 y la junta tórica 13 dispuesta en el mismo cooperan con las caras opuestas del estátor flotante 4, que están sustancialmente en relación perpendicular al árbol 1, para sellar (o atrapar) la migración de fluido entre y a lo largo del estátor flotante 4 acoplado mientras permite un movimiento radial (vertical) relativo limitado entre el estátor 4 y el estátor fijo 2.
La Figura 5A ilustra la integridad junta-árbol permitida por el conjunto de junta de árbol 25 durante la desalineación angular y radial del árbol. Esta vista destaca el desplazamiento o articulación de las caras axiales 17 de la junta de laberinto en relación con las caras axiales 18 del estátor flotante 4 para una primera porción del conjunto de junta de árbol 25. Se presta especial atención al desplazamiento de las caras axiales 17 y 18 en la interfaz esférica 11 entre la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4.
La Figura 5B ilustra la integridad del árbol de junta para una segunda superficie, opuesta a la primera superficie mostrada en la Figura 5A, durante la desalineación angular y radial del árbol. Esta vista destaca que durante la desalineación del árbol 1, las caras axiales 17 y 18, de la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4, respectivamente, no están alineados, sino que en su lugar se mueven (articulan) entre sí. La holgura 6 del árbol con la junta se mantiene en respuesta a la desalineación del árbol y la integridad general de la junta no se ve comprometida porque la integridad de la junta entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2 y entre el estátor flotante 4 y la junta de laberinto 3 se mantiene durante la desalineación del árbol. Los expertos en la materia apreciarán que debido a que el árbol 1 y el conjunto de junta de árbol 25 tienen forma y naturaleza circulares, las superficies se muestran en 360 grados alrededor del árbol 1.
Las figuras 5A y 5B también ilustran la primera holgura o hueco 20 entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2 y la segunda holgura o hueco 21 entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2 y opuesta a la primera holgura o hueco 20.
En las Figuras 4, 5, 5A y 5B, el árbol 1 está experimentando un movimiento angular radial o axial durante el giro del árbol 1 y la anchura de los huecos u holguras 20 y 21, han cambiado en respuesta a dicho movimiento angular radial o axial. (En comparación con las Figuras 3, 3A y 3B). El cambio en anchura de la holgura 20 y 21 indica que el estátor flotante 4 se ha movido en respuesta al movimiento o desalineación angular del árbol 1. El conjunto de junta de árbol 25 permite la articulación entre las caras axiales 17 y 18, el mantenimiento de la interfaz esférica 11 y el movimiento radial en la primera y segunda holgura, 20 y 21, respectivamente, mientras se mantiene la holgura 6 de la junta del árbol.
La Figura 6 es una vista en sección de una segunda realización del conjunto de junta de árbol 25 como se muestra en la Figura 2 para sobrepresurización con ranuras con patrón de junta de laberinto 14 alternativas. En esta Figura, las ranuras con patrón de junta de laberinto 14 están compuestas de una sustancia reductora de fricción tal como politetrafluoroetileno (PTFE) que forma una holgura estrecha con el árbol 1. El PTFE también se denomina a veces Teflón®, que está fabricado y comercializado por Dupont. El PTFE es un plástico con alta resistencia química, capacidad para soportar latas y bajas temperaturas, resistencia a la intemperie, baja fricción, aislamiento eléctrico y térmico y "lubricidad". La "lubricidad" del material también puede definirse como lubricante o que añade una cualidad de tipo lubricante al material. El carbono u otros materiales pueden sustituirse por PTFE para proporcionar las cualidades de sellado necesarias y las cualidades lubricantes para las ranuras con patrón de junta de laberinto 14.
Se suministran fluidos de sellado presurizados para sobrepresurizar el patrón de laberinto lubricante 26 como se muestra en la Figura 6. Los fluidos de sellado presurizados se abren camino hacia la ranura anular 23 del regulador 26 a través de una o más entradas. El regulador 26 también se denomina "patín de alineación" por los expertos en la materia. El regulador 26 permite que la junta de laberinto 3 responda al movimiento del árbol provocado por la desalineación del árbol 1. El fluido de sellado presurizado escapa más allá de la estrecha holgura formada entre el árbol 1 y la junta de laberinto 3 que tiene el regulador 26. La estrecha proximidad del regulador 26 al árbol 1 también crea resistencia al flujo de fluido de sellado sobre el árbol 1 y provoca que se acumule presión dentro de la ranura anular 23. La ranura anular flotante 27 en cooperación y conexión con la ranura anular 23 también proporciona una salida para que el exceso de fluido de sellado se "purgue" fuera del conjunto de junta de árbol 25 para igualar la presión o para mantener una purga de fluido continua en el conjunto de sellado de árbol 25 durante el funcionamiento. Una ventaja que ofrece este aspecto del conjunto de sellado de árbol 25 es su aplicación cuando se prefieren o requieren procedimientos de descontaminación de la junta de producto "limpieza sobre el terreno". Los ejemplos incluirían aplicaciones de calidad alimentaria.
La Figura 7 ilustra el conjunto de junta de árbol 25 con el pasador antigiro 12 retirado para mejorar la visualización de las entradas. Estas existirían habitualmente, pero sin limitación como una serie de agujeros, entradas o pasos alrededor de la circunferencia del conjunto de junta de árbol 25. La Figura 7 también muestra que la forma y el patrón de la junta de laberinto 3 pueden variar. La forma de los reguladores 26 también puede variar como se muestra con el perfil cuadrado mostrado en la ranura de regulador 22 además del de tipo circular 26. Obsérvese también que cuando no se desea un contacto directo con el árbol 1, el conjunto de junta de árbol 25 se usa en combinación con un manguito separado 24 que se uniría por diversos medios al árbol 1.
La Figura 8 muestra otra realización de la presente divulgación (no reivindicada) en donde el conjunto de junta de árbol 25 se ha fijado a una pared de recipiente 34. El conjunto de junta de árbol 25 se puede fijar a la pared de recipiente 34 a través de unos medios de sujeción tales como pernos de montaje 33 para garantizar un sellado mejorado cuando el árbol 1 es objeto de una desalineación angular. Los pernos de montaje 33 y las ranuras (no numeradas) a través del conjunto de junta de árbol 25 exterior son un medio para montar el conjunto de junta de árbol 25, como se indica en las reivindicaciones.
En determinadas aplicaciones, especialmente aquellas en las que el lado de proceso del conjunto de junta de árbol 25 (generalmente el área a la izquierda del conjunto de junta de árbol 25 como se muestra en las Figuras 3-3B y 5-7) está a una presión aumentada, es deseable que el conjunto de junta de árbol 25 esté configurado para equilibrar la presión experimentada por el conjunto de junta de árbol 25 en la dirección axial. En las Figuras 9-12 se muestra un conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 que equilibra la presión (en dirección axial) que el producto aplica en la cara interior 42 de la junta de laberinto y en la cara interior 44 del estátor flotante.
En la primera realización del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada como se muestra en las Figuras 9-10B (no reivindicada), el miembro de sellado del árbol (es decir, la junta de laberinto 3 en combinación con el estátor flotante 4) incluye un canal anular de equilibrio de presión 46. Salvo por el canal anular de equilibrio de presión 46, el conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 funciona de la misma manera que el conjunto de junta de árbol 25 mostrado en las Figuras 1-8 y descrito en detalle anteriormente. Es decir, el estátor flotante 4 se posiciona en la ranura anular 48 del estátor fijo. La primera holgura entre estátor flotante/estátor fijo 20, que en las realizaciones representadas en el presente documento está entre la superficie exterior radial 45 del estátor flotante y la superficie interior radial 48a de la ranura anular (mostrada en las Figuras 9A y 9B), tiene en cuenta al menos las perturbaciones radiales del árbol 1. La interfaz esférica 11 entre el estátor flotante 4 y la junta de laberinto 3 tiene en cuenta al menos las perturbaciones angulares del árbol 1.
El canal anular de equilibrio de presión 46 se forma en el estátor flotante 4 adyacente a la primera interfaz radial 47a entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2, como se muestra en las Figuras 9, 10 para la primera realización. Como se muestra en las diversas realizaciones representadas en el presente documento, la primera interfaz radial 47a entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2 es adyacente a la porción del estátor fijo 2 formado con la cavidad para el dispositivo antigiro 16. Es decir, la cara axial del estátor flotante 4 que está posicionada dentro del estátor fijo 2 y más alejada del lado de proceso del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40. Una segunda interfaz radial 47b entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2, que es sustancialmente paralela a la primera interfaz radial 47a, está posicionada más cerca del lado de proceso del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 en comparación con la primera interfaz radial 47a.
En muchas aplicaciones, la dimensión radial óptima del canal anular de equilibrio de presión 46 será sustancialmente similar a la dimensión radial de la cara interior 44 del estátor flotante, de modo que el área del estátor flotante 4 sobre la que actúa el producto y el área del estátor flotante 4 sobre la que actúa el fluido de sellado tienen áreas superficiales iguales. En una configuración de este tipo, las fuerzas axiales se equilibrarán si el producto y el fluido de sellado se presurizan aproximadamente al mismo valor. Por consiguiente, la dimensión radial óptima del canal anular de equilibrio de presión 46 dependerá de las características de diseño de todo el sistema, y la dimensión radial del canal anular de equilibrio de presión 46 puede ser cualquier cantidad adecuada para una aplicación particular, ya sea mayor o menor que la dimensión radial de la cara interior 44 del estátor flotante. La dimensión axial del canal anular de equilibrio de presión 46 también variará dependiendo de las características de diseño de todo el sistema, incluyendo, aunque no de forma limitativa, el fluido de sellado específico que se use, la presión del producto y la presión del fluido de sellado. En algunas aplicaciones, la dimensión axial óptima del canal anular de equilibrio de presión 46 será de 0,127 mm (0,005 de pulgada), pero puede ser mayor en otras realizaciones y menor en otras realizaciones más.
El canal anular de equilibrio de presión 46 permite que el fluido de sellado introducido en la primera holgura entre estátor flotante/estátor fijo 20 (desde donde el fluido de sellado puede entrar en el canal anular de equilibrio de presión 46) actúe sobre el estátor flotante en una dirección axial. Habitualmente, el lado de proceso del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 (generalmente el área a la izquierda del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 como se muestra en las Figuras 9-12) experimenta fuerzas del fluido de proceso que actúa sobre la cara interior 42 de la junta de laberinto y la cara interior 44 del estátor flotante. Estas fuerzas se deben más a menudo a la presión generada por el equipo giratorio al que está ensamblado el árbol 1. Por ejemplo, si el árbol 1 está ensamblado a una bomba de fluido que genera 482,633 kPA (setenta libras por pulgada cuadrada (psi)) de presión de cabeza, el lado de proceso del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 se presurizará a aproximadamente 482,633 kPA (setenta psi). Este fluido presurizado actuará sobre la cara interior 42 de la junta de laberinto y la cara interior 44 del estátor flotante y, como consecuencia, impulsará la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4 en la dirección axial lejos del lado de proceso del conjunto de junta de árbol de equilibrio de presión 40 (es decir, generalmente al lado derecho del dibujo como se ha representado en las Figuras 9-12). En contraposición, el fluido de sellado ubicado en el canal anular de equilibrio de presión 46 impulsará la junta de laberinto 3 y el estátor flotante 4 en la dirección axial hacia el lado de proceso del conjunto de junta de árbol de equilibrio de presión 40, que puede anular sustancialmente la fuerza axial que el producto ejerce sobre el conjunto de junta de árbol de equilibrio de presión 40, dependiendo del diseño del sistema de fluido de sellado.
Las figuras 11 y 12 muestran una segunda y una tercera realización del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 (no reivindicada). La segunda y tercera realizaciones del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 generalmente corresponden a la segunda y tercera realizaciones del conjunto de junta de árbol 25 como se muestra en las Figuras 7 y 8 y descritas en detalle anteriormente. Sin embargo, como en la primera realización del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 que se muestra en las Figuras 9-10B, la segunda y tercera realizaciones incluyen un canal anular de equilibrio de presión 46.
Las diversas realizaciones del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 representadas y descritas en el presente documento están formadas con un estátor fijo 2 y un estátor flotante 4 que comprenden dos porciones distintas. Estas realizaciones facilitan el ensamblaje del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40, ya que en las realizaciones representadas en el presente documento la mayor parte del estátor flotante 4 se posiciona dentro del estátor fijo 2. Cuando se instala un conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40 de acuerdo con la primera realización (como se ha representado en las Figuras 9-10B), la primera porción del estátor fijo 2 (es decir, la porción adyacente al lado de proceso del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40) se fijaría a una carcasa 30. A continuación, el estátor flotante 4 y la junta de laberinto 3 se pueden posicionar como una pieza ensamblada (en donde los componentes que forman la interfaz esférica 11 se han ensamblado previamente) entre el árbol 1 y la primera porción del estátor fijo 2. La colocación del estátor flotante 4 y la junta de laberinto 3 dentro del estátor fijo 3 forma la segunda interfaz axial 47b entre el estátor fijo 2 y el estátor flotante 4. Por último, la segunda porción del estátor fijo 2 (es decir, la porción más alejada del lado de proceso del conjunto de junta de árbol de presión equilibrada 40) se puede posicionar adyacente a y fijarse a la primera porción del estátor fijo 2. El posicionamiento de la segunda porción del estátor fijo 2 forma posteriormente la primera interfaz radial 47a entre el estátor fijo 2 y el estátor flotante 4.
Como alternativa, el estátor flotante 4 y la junta de laberinto 3 se pueden posicionar por separado dentro de la ranura anular 48 del estátor fijo. Por ejemplo, después de que la primera porción del estátor fijo 2 se haya fijado a la carcasa 30, la primera porción del estátor flotante 4 se puede posicionar dentro de la ranura anular 48 del estátor fijo. La colocación de la primera porción del estátor flotante 4 dentro de la ranura anular 48 del estátor fijo forma la segunda interfaz axial 47b entre el estátor fijo 2 y el estátor flotante 4. A continuación, la junta de laberinto 3 se puede posicionar adyacente al árbol 3, cuya colocación forma una porción de la interfaz esférica 11 entre el estátor flotante 4 y la junta de laberinto 3. A continuación, la segunda porción del estátor flotante 4 se puede posicionar adyacente a la primera porción del estátor flotante 4 y fijarse a la misma con una pluralidad de pasadores antigiro 8, lo que completa la interfaz esférica 11 entre el estátor flotante 4 y la junta de laberinto 3. Por último, la segunda porción del estátor fijo 2 se fija a la primera porción del estátor fijo 2 con una pluralidad de pernos o remaches, cuya colocación forma la primera interfaz axial 47a entre el estátor flotante 4 y el estátor fijo 2. Se puede usar cualquier miembro de sujeción adecuado conocido por los expertos en la materia para fijar la primera y segunda porciones del estátor flotante 4 entre sí o para fijar la primera y segunda porciones del estátor fijo 2 entre sí.
Aunque las realizaciones representadas en el presente documento están dirigidas a conjuntos de junta de árbol de presión equilibrada 40 en donde el estátor fijo 2 y el estátor flotante 4 comprenden dos porciones separadas, en otras realizaciones no representadas en el presente documento, el estátor fijo 2 y/o el estátor flotante 4 están formados por un miembro integral.
LISTA DE ELEMENTOS (Figuras 13-22D)
(continuación)
(continuación)
La Figura 13 muestra otra realización de un aislador de cojinete 18 montado en un árbol 10. El árbol 10 se extiende a través del aislador de cojinete 18 y la carcasa 19. Una fuente de gas o fluido, 100 que puede incluir agua o lubricante, también puede estar en comunicación con el aislador de cojinete 18 a través del conducto 99. El rotor 20 se fija al árbol 10 por medio de una junta de fricción 60, que se puede configurar como una o más juntas tóricas. El rotor 20 sigue el movimiento de giro del árbol 10 debido al acoplamiento por fricción de las juntas 60. Los pasos 40 y 40a son como se muestran, pero no se describirán aquí en detalle, porque los expertos en la materia ya entienden tal descripción.
Se puede usar un par de superficies esféricas 50 y 51 correspondientes para crear una holgura radial autoalineable 52 entre el rotor 20 y el estátor 30 antes de, durante y después de su uso. Esta holgura 52 puede mantenerse en un valor constante incluso cuando el árbol 10 se desalinea durante el uso. En las Figuras 15-17 se ilustran varias cantidades y direcciones de desalineación entre la línea central del árbol 10 y la carcasa 19. Un rebaje anular 102 entre el estátor 30 y el estátor fijo 31 permite que el aislador de cojinete 18 acomode una cantidad predeterminada de desplazamiento radial del árbol.
En las realizaciones mostradas en el presente documento, las superficies esféricas 50, 51 tienen un punto central idéntico desde las caras axiales tanto del rotor 20 como del estátor 30, respectivamente. Sin embargo, las superficies esféricas 50, 51 pueden estar separadas radialmente, y/o como se muestra, verticalmente. Estas superficies esféricas 50, 51 pueden moverse radialmente en respuesta a y/o en conexión con y/o en concierto con el posicionamiento radial de otros componentes del aislador de cojinete 18. Habitualmente, si el árbol 10 se desalinea con respecto a la carcasa 19, como consecuencia, el rotor 20 se desalineará con respecto al mismo y, a continuación, las superficies esféricas 50, 51 y/o el estátor 30 que se mueven radialmente dentro del rebaje anular del estátor fijo 31 pueden compensar la desalineación.
Las Figuras 15 y 17 ilustran que en una realización (no reivindicada) del aislador de cojinete 18, el rotor 20 se puede mover con respecto al estátor 30, 31 a medida que el árbol 10 se desalinea con respecto a la carcasa 19 a través de la interacción entre las superficies esféricas 50, 51 para garantizar que las distancias entre los puntos centrales del rotor 20 y el estátor 30 y un punto fijo en la carcasa 19 son constantes.
En la realización del aislador de cojinete 18 mostrado en las Figuras 14 y 15 (no reivindicada), las superficies esféricas 50, 51 se pueden posicionar en un estátor fijo 31 y un estátor 31a en lugar de en el rotor 20 y el estátor 30. Todavía con referencia a las Figuras 14 y 15, este diseño permite que el rotor 20 y el estátor 31a se muevan con respecto al estátor fijo 31, la unidad de brida 61a y la carcasa 19. El rotor 20, el estátor 31a y el estátor fijo 31 se pueden mover radialmente con respecto a la unidad de brida 61a (y, en consecuencia, con respecto a la carcasa 19) como se muestra mejor en la Figura 15. En esta realización del aislador de cojinete 18 hay una cantidad muy mínima de giro relativo entre las superficies esféricas 50, 51.
La realización del aislador de cojinete 18 mostrada en las Figuras 14 y 15 pueden proporcionar un movimiento radial controlado del estátor fijo 31, el estátor 31a y el rotor 20 con respecto a la unidad de brida 61a, unidad de brida 61a que puede montarse de forma segura en una carcasa 19. El movimiento de giro del estátor fijo 30 con respecto a la unidad de brida 61a se puede evitar mediante unos pasadores antigiro 101. El estátor fijo 31 se puede sujetar por fricción a la unidad de brida 61a usando una junta de fricción 61, que puede estar hecha de cualquier material con suficientes características de elasticidad y fricción para mantener el estátor fijo 31 en una posición radial fija con respecto a la unidad de brida 61a, pero que aún responda a las fuerzas radiales cuando el árbol 10 está desalineado. Se producen cambios en la posición radial del estátor fijo 31, el estátor 31a y el rotor 20 y las posiciones resultantes de los mismos (así como la posición resultante de la interfaz entre el estátor fijo 31 y el estátor 31a) hasta que la fuerza radial se acomoda completamente o hasta que se alcanza el desplazamiento radial máximo del aislador de cojinete 18.
En funcionamiento, el rotor 20 se puede mover radialmente cuando el árbol 10 está desalineado con respecto a la carcasa 19. El movimiento radial de las superficies esféricas 50, 51 entre el estátor 31a y el estátor fijo puede ser el resultado de esta presión. La Figura 3 muestra el movimiento radial resultante del punto central 80 cuando el árbol 10 está desalineado. Durante el funcionamiento normal, el árbol 10 habitualmente está horizontal con respecto a la orientación mostrada en la Figura 3, como se ha representado con la línea A. A medida que el árbol 10 se desalinea de la manera representada por la línea B, el punto central 80 se puede mover a un punto a lo largo de la línea A". A medida que el árbol 10 se desalinea de la manera representada por la línea B', el punto central 80 se puede mover a un punto a lo largo de la línea A'. Sin embargo, en otras desalineaciones del árbol 10, las posiciones radiales del rotor 20, el estátor 30 y/o el estátor fijo 31 pueden ser constantes y las superficies esféricas 50, 51 pueden compensar la desalineación del árbol. A partir de la descripción anterior, será evidente que el aislador de cojinete 18 proporciona una junta constante alrededor del árbol 10 porque la distancia entre las superficies esféricas 50, 51 se mantiene como una constante independientemente de la desalineación del árbol 10 de naturaleza normal o de diseño.
Las dimensiones físicas de las superficies esféricas 50 y 51 pueden variar en valor lineal y en distancia desde el punto central 80, dependiendo de la aplicación específica del aislador de cojinete. Estas variaciones se utilizarán para acomodar diferentes tamaños de árboles y juntas y diferentes cantidades de desalineación.
CONJUNTO DE JUNTA DE ÁRBOL CON DESPLAZAMIENTO AXIAL
Otra realización de un conjunto de junta de árbol 200 (no reivindicada) se muestra en las Figuras 18 y 18A. Esta realización es similar a la realización del aislador de cojinete 18 descrita anteriormente y mostrada en las Figuras 13, 16, y 17. El conjunto de junta de árbol 200 puede incluir un estátor fijo 210, un estátor flotante 220 y un rotor 230, como se muestra. En la realización representada, el rotor 230 habitualmente gira con el árbol 10 mientras que el estátor fijo 210 y el estátor 220 no lo hacen. Por consiguiente, puede existir una interfaz giratoria entre una superficie cóncava 228 del estátor flotante 220 y una superficie convexa 238 del rotor 230. En otras realizaciones del conjunto de junta de árbol 200 no representadas en el presente documento, pero cuyas realizaciones son un corolario de la realización del aislador de cojinete 18 mostrado en las Figuras 14 y 15, el estátor flotante 220 se puede configurar con una superficie convexa que corresponde a una superficie cóncava del estátor fijo. En una realización de este tipo, la interfaz giratoria puede estar ubicada en una posición distinta de la interfaz entre las superficies cóncava y convexa.
La realización del conjunto de junta de árbol 200 mostrado en las Figuras 18 y 18A incluye un estátor fijo 210 que puede montarse de forma segura en una carcasa (no mostrada en las Figuras 18 y 18A) mediante cualquier método y/o estructura adecuados. El estátor fijo 210 puede incluir un cuerpo principal 211 y una placa frontal 212 que pueden sujetarse entre sí. Se contempla que un estátor fijo 210 formado con un cuerpo principal 211 y una placa frontal 212 pueda ayudar a facilitar la instalación del conjunto de junta de árbol 200 en determinadas aplicaciones. En tales aplicaciones, el cuerpo principal 211 se puede fijar a la carcasa, el rotor 230 y el estátor flotante 220 se pueden posicionar apropiadamente y, a continuación, la placa frontal 212 se puede fijar al cuerpo principal 211.
El estátor fijo 210 puede estar formado con un rebaje anular 216 en el que se puede posicionar una porción del estátor flotante 220 y/o rotor 230. Se puede seleccionar una holgura predeterminada entre la superficie exterior radial 222 del estátor flotante 220 y la superficie interior del rebaje anular 216 para permitir el movimiento radial relativo entre el estátor fijo 210 y el estátor flotante 220. Al menos un pasador 224 se puede fijar al estátor flotante 220, y una porción del pasador 224 se puede extender en un rebaje de pasador 212a formado en la placa frontal 212 para evitar que el estátor flotante 220 gire con el rotor 230. Las interfaces axiales entre el estátor flotante 220 y el estátor fijo 210 se pueden sellar con miembros de sellado 218, miembros de sellado que se pueden configurar como juntas tóricas.
El estátor flotante 220 también puede estar formado con una superficie cóncava 228 en una porción interior radial del mismo. Esta superficie cóncava 228 puede formar una interfaz semiesférica con una superficie convexa 238 correspondiente formada en la porción exterior radial del rotor 230. Por consiguiente, el conjunto de junta de árbol 200 mostrado en las Figuras 18 y 18A acomoda la desalineación del árbol 10 y el movimiento radial de una manera idéntica y/o similar a la descrita anteriormente para los aisladores de cojinete 18.
El conjunto de junta de árbol 200 se puede configurar para acomodar el movimiento axial del árbol 10. En la realización representada, esto se logra formando al menos una cavidad de rodillo 232 en el rotor 230 adyacente al árbol 10. La realización ilustrativa incluye dos cavidades de rodillo 232 unidas por una pared de cavidad 233 en cada extremo de las mismas. Se puede posicionar al menos un rodillo 234 en cada cavidad de rodillo 232. El movimiento axial del árbol 10 puede acomodarse mediante un rodillo 234 que rueda a lo largo de la superficie del árbol 10 y dentro de la cavidad de rodillo 232. La realización ilustrativa incluye dos cavidades de rodillo 232 con un rodillo 234 en cada cavidad de rodillo 232, pero el conjunto de junta de árbol 200 no está limitado en modo alguno por el número de cavidades de rodillo 232 y/o rodillos 234 asociados con las mismas. El o los rodillos 234 se pueden construir de cualquier material adecuado para la aplicación específica del conjunto de junta de árbol 200. Se contempla que un material elastomérico (por ejemplo, caucho, caucho de silicona, otros polímeros) será especialmente adecuado para muchas aplicaciones.
La realización ilustrativa del conjunto de junta de árbol 200 también incluye diversos conductos de fluido para aplicar un fluido de sellado al conjunto de junta de árbol 200. El estátor fijo 210 está formado con una entrada 214 para la introducción de un fluido de sellado en el conjunto de junta de árbol 200. La entrada 214 puede estar en comunicación fluídica con uno o más primeros pasos radiales 226 en el estátor flotante 220, cuyos primeros pasos radiales 226 pueden a su vez estar en comunicación fluídica con uno o más segundos pasos radiales 236 en el rotor 230. El rodillo o rodillos 234, la cavidad o cavidades de rodillo 232 y la pared o paredes de cavidad 233 se pueden configurar de modo que el fluido de sellado introducido en la entrada 214 salga del conjunto de junta de árbol 200 desde un área entre el rotor 230 y el árbol 10 a una velocidad predeterminada para un conjunto de parámetros de operación determinados (por ejemplo, viscosidad y presión del fluido de sellado, árbol 10 rpm, etc.). La realización ilustrativa del conjunto de junta de árbol 200 se puede formar con ocho primeros pasos radiales 226 formados en el estátor flotante 220, que corresponden a ocho segundos pasos radiales 236 formados en el rotor 230, y los primeros pasos radiales 226 y los segundos pasos radiales 236 pueden estar espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia del conjunto de junta de árbol 200. Sin embargo, en otras realizaciones, diferentes números, el espaciado y/o las configuraciones de los primeros pasos radiales 226 y/o los segundos pasos radiales 236 se pueden usar sin desviarse del espíritu y alcance del conjunto de junta de árbol 200 tal y como se divulga y reivindica en el presente documento.
En una realización del conjunto de junta de árbol 200 no representada en el presente documento, pero cuya realización es un corolario de la mostrada en las Figuras 14 y 15. Será evidente a la luz de la presente divulgación que, en una realización de este tipo, el rotor 20 incluirá al menos una cavidad de rodillo adyacente al árbol 10 con al menos un rodillo posicionado en el mismo en lugar de una junta de fricción 60. Al igual que con las realizaciones anteriores del conjunto de junta de árbol 200 descrito en el presente documento, el rodillo o rodillos pueden estar configurados para ensamblar relativamente el rotor 20 con el árbol 10. La cavidad del rotor y/o el rodillo también se pueden configurar para permitir que el árbol 10 se mueva axialmente con respecto al conjunto de sellado de árbol 200.
CONJUNTO DE JUNTA DE MÚLTIPLES ÁRBOLES
La Figura 19 proporciona una vista en perspectiva de una primera realización de un conjunto de junta de múltiples árboles 202 (no reivindicada).
Se contempla que un conjunto de junta de múltiples árboles 202 puede ser especialmente útil en aplicaciones en las que dos árboles 10 se posicionan relativamente cerca uno del otro, como se muestra para la realización ilustrativa representada en el presente documento. Los árboles 10 representados en el presente documento también están orientados de tal manera que los ejes longitudinales de los mismos sean paralelos el uno con respecto al otro. Sin embargo, el conjunto de junta de múltiples árboles 202 no está así limitado, y existen otras realizaciones del mismo para su uso con árboles 10 que están orientados de manera diferente a los representados en el presente documento.
La realización ilustrativa del conjunto de junta de múltiples árboles 202 incluye una primera junta 240. Una porción de sellado de la primera junta 240 rodea un árbol 10 y se puede configurar para funcionar de una manera sustancialmente similar a otros aisladores de cojinete 18 y/o conjuntos de junta de árbol 25, 200 divulgados en el presente documento o de otra manera. Una porción de sellado de una segunda junta 250 rodea el otro árbol 10 y también se puede configurar para funcionar de una manera sustancialmente similar a otros aisladores de cojinete 18 y/o conjuntos de junta de árbol 25, 200 divulgados en el presente documento o de otra manera. Por ejemplo, la Figura 21 proporciona una vista axial en sección transversal de una primera realización del conjunto de junta de múltiples árboles 202, en donde tanto la primera como la segunda junta 240, 250 están configuradas para funcionar de una manera sustancialmente similar al aislador de cojinete 18 mostrado en las Figuras 13-17. Sin embargo, en otras realizaciones del conjunto de junta de múltiples árboles 202, la primera o la segunda junta 240, 250 se pueden configurar de manera diferente. Por ejemplo, la primera y segunda juntas 240, 250 se pueden configurar como la realización de un conjunto de junta de árbol 200 mostrada en las Figuras 18 y 18A. Asimismo, en otras realizaciones de la junta de múltiples árboles 202, la primera junta 240 y la segunda junta 250 se pueden configurar de manera diferente entre sí. Por ejemplo, la primera junta 240 se puede configurar para funcionar de una manera sustancialmente similar al aislador de cojinete 18 mostrado en las Figuras 13-17 y la segunda junta 250 se puede configurar para funcionar de una manera sustancialmente similar al conjunto de junta de árbol 200 mostrado en las Figuras 18 y 18A. Por consiguiente, la configuración interna específica de la primera o segunda junta 240, 250 en modo alguno limita el alcance del conjunto de junta de múltiples árboles 202 tal y como se divulga en el presente documento.
Como se muestra en la Figura 21, cada junta 240, 250 se puede configurar para incluir un estátor fijo 210, un estátor flotante 220, una placa frontal 212 y un rotor 220, todos los cuales se muestran en la Figura 21 configurados para funcionar de una manera sustancialmente similar a la realización de un aislador de cojinete 18 como se muestra en las Figuras 13-17, como se ha mencionado anteriormente. El rotor 230 se puede sujetar a un árbol 10 de tal manera que el rotor 230 esté ensamblado al mismo y gire con el mismo de cualquier manera adecuada (varias de las cuales se han descrito anteriormente para otras realizaciones de un aislador de cojinete 18 y/o conjuntos de junta de árbol 25, 200). El estátor fijo 210 se puede sujetar a una carcasa 19 de cualquier manera adecuada (varias de las cuales se han descrito anteriormente para otras realizaciones de un aislador de cojinete 18 y/o conjuntos de junta de árbol 25, 200 y que incluyen, pero sin limitación, fijaciones mecánicas 204, adhesivos químicos, soldaduras, ajuste de interferencia y/o combinaciones de los mismos). Una manera adecuada de este tipo incluye fijaciones 204 como se muestra en las Figuras 19, 20, y 22 y las correspondientes aberturas 206. El estátor flotante 220 puede posicionarse dentro de una porción de un rebaje anular 216 formado en el estátor fijo 10, en donde el límite axial exterior del rebaje anular 216 puede estar definido por la superficie interior de una placa frontal 212, que puede acoplarse con el estátor fijo 210 como se ha descrito anteriormente para otras realizaciones del aislador de cojinete 18 y los conjuntos de junta de árbol 25, 200.
El estátor fijo 210, el estátor flotante 220, el rotor 230 y/o la placa frontal 212 pueden cooperar para formar una junta de laberinto. El estátor fijo 210, el estátor flotante 220 y/o el rotor 230 pueden construirse a modo de dos piezas. Como se ha mencionado, en la realización ilustrativa, el estátor fijo 210 se puede configurar para acoplarse a una placa frontal 212 a través de una pluralidad de fijaciones 204, que pueden ser distintas de las fijaciones 204 usadas para acoplar el estátor fijo 210 a la carcasa 19. Se pueden usar sin limitación otros métodos y/o estructuras para acoplar la placa frontal 212 al estátor fijo 210. Adicionalmente, una interfaz entre dos porciones del rotor 230, dos porciones del estátor fijo 210, el estátor fijo 210 y el estátor flotante 220, el rotor 230 y el estátor flotante 220, y/o el rotor 230 y el estátor fijo 210 pueden ser semiesférica, como se muestra para la interfaz entre el rotor 230 y el estátor flotante 220 para la realización representada en la Figura 21. Asimismo, las juntas 240, 250 se pueden formar con una entrada 214 en las mismas, como se ha descrito anteriormente para las otras realizaciones de un aislador de cojinete 18 y conjuntos de junta de árbol 25, 200 divulgados en el presente documento para proporcionar un fluido de sellado en diversos pasos dentro del conjunto de junta de múltiples árboles 202.
Para acomodar dos árboles 10 en una estrecha proximidad relativa, la realización ilustrativa de un conjunto de junta de múltiples árboles 202 emplea una configuración en la que la primera y segunda juntas 240, 250 están configuradas en una disposición apilada (véanse las Figuras 20 y 21). Es decir, la primera junta 240 puede residir en un plano orientado radialmente diferente de aquel en el que reside la segunda junta 250. En la realización ilustrativa, los planos son paralelos el uno con respecto al otro. Sin embargo, en otras realizaciones del conjunto de junta de múltiples árboles 202 no representadas en el presente documento, los planos pueden tener otras orientaciones, orientaciones que pueden depender al menos en parte de la orientación de los árboles 10 y/o la carcasa 19.
Se puede sujetar un collarín 241 a la carcasa 19 y/o a la primera junta 240 para proporcionar la separación axial adecuada para la disposición de apilamiento de la primera y segunda juntas 240, 250. En la realización ilustrativa, el collarín 241 puede formarse por separado de la primera junta 240 o de la carcasa 19, y después fijarse a la primera junta 240 y/o a la carcasa 19. Como se muestra claramente en la Figura 19B, que proporciona una vista en perspectiva lateral trasera de la realización ilustrativa de un conjunto de junta de múltiples árboles 202, el collarín 241 puede estar formado con un recorte de collarín 242 en el mismo para acomodar una porción de la segunda junta 250. Como se muestra, el recorte de collarín 242 se puede configurar con una porción en ángulo para interactuar con la superficie exterior de la primera junta 240.
En la mayoría de las aplicaciones, la superficie mostrada de manera destacada en la Figura 19B es adyacente a una carcasa 19 durante el uso del conjunto de junta de múltiples árboles 202. Por consiguiente, la superficie del collarín 241 y/o de la primera junta 240 adyacente a la carcasa 19 puede estar formada con un canal de junta tórica en su interior para acomodar una junta tórica. Una junta tórica así posicionada puede servir para evitar la salida/entrada de aire y/u otro fluido entre el collarín 241 y la carcasa 19 y/o entre la primera junta 240 y la carcasa 19. La forma específica, las dimensiones y/o la configuración del recorte de collarín 242 variarán de una realización del conjunto de junta de doble árbol 202 a la siguiente, y pueden depender al menos de la separación de los árboles 10 y/o la configuración de la primera y segunda juntas 240, 250 y, por lo tanto, no limita en modo alguno el alcance del conjunto de junta de múltiples árboles 202. Tal y como se muestra para la realización ilustrativa, el collarín 241 se puede sujetar a la carcasa 19 a través de una o más fijaciones 204 y las correspondientes aberturas 206. Sin embargo, en otras realizaciones del conjunto de junta de múltiples árboles 202 representadas en el presente documento, el collarín 241 se puede formar integralmente con una porción de la primera junta 240. En otras realizaciones más del conjunto de junta de múltiples árboles 202 no representadas en el presente documento, el collarín 241 puede estar formado integralmente con la carcasa 19. En otra realización de un conjunto de junta de múltiples árboles 202 no representadas en el presente documento, el collarín 241 puede formarse integralmente con la segunda junta 250. Por consiguiente, el conjunto de junta de múltiples árboles 202 no está limitado por la configuración específica del primer collarín 241 con respecto a la carcasa 19, la primera junta 240 y/o la segunda junta 250.
El collarín 241 puede servir como espaciador axial entre la carcasa del equipo y la segunda junta 250 como se muestra claramente en las Figuras 20 y 21. En esta realización, la dimensión axial del collarín 241 es aproximadamente igual a la de la primera y segunda juntas 240, 250. Sin embargo, el collarín 240 puede estar formado con un labio de collarín 241a en el que puede asentarse una porción de la segunda junta 250, como se muestra en la Figura 21. Por consiguiente, en aplicaciones en las que la dimensión radial de la primera y/o segunda junta 240, 250 es demasiado grande para su montaje en el mismo plano radial debido a la separación de dos árboles adyacentes 10, la primera y segunda juntas 240, 250 se pueden aplicar en los árboles 10 en una configuración desplazada axialmente.
El conjunto de junta de múltiples árboles 202 también puede incluir un recorte 251 formado en una porción de la segunda junta 250. Podría requerirse un recorte 251 para acomodar determinadas configuraciones de árboles adyacentes 10 en donde los árboles 10 están en relativa proximidad entre sí. Como se muestra mejor en las Figuras 20-22, en la configuración de los árboles 10 de la realización ilustrativa del conjunto de junta de múltiples árboles 202 estos están relativamente cerca entre sí, de tal manera que la segunda junta 250 debe formarse con un recorte 251 para acomodar una holgura adecuada con el árbol 10 correspondiente a la primera junta 240. Sin embargo, en otras configuraciones de árboles adyacentes 10, el conjunto de junta de múltiples árboles 202 puede no requerir un recorte 251. Por consiguiente, el conjunto de junta de múltiples árboles 202 no está limitado en modo alguno por la presencia, ausencia y/o configuración de un recorte 251. Generalmente, un recorte 251 puede reducir la dimensión radial del estátor fijo 210 y/o de la placa frontal 212, como se muestra en la Figura 21. Sin embargo, en otras configuraciones, el recorte 251 puede reducir alternativa o adicionalmente la dimensión radial del estátor flotante 220 y/o del rotor 230.
Aunque la realización ilustrativa de un conjunto de junta de múltiples árboles 202 está configurada para acomodar dos árboles 10, otras realizaciones no representadas en el presente documento están configuradas para acomodar más de dos árboles 10. Por consiguiente, el conjunto de junta de múltiples árboles 202 no está limitado por el número de árboles 10 y/o juntas 240, 250 asociadas con los mismos.
REALIZACIONES ADICIONALES DE UN CONJUNTO DE JUNTA DE ÁRBOL
Otra realización de un conjunto de junta de árbol 200 (no reivindicada) se muestra en vista en perspectiva en la Figura 22A.
La realización ilustrativa mostrada en la Figura 22A incluye tanto un estátor 310 como un rotor 320, que pueden girar el uno con respecto al otro. El estátor 310 puede acoplarse a una carcasa 19 y rodear un árbol 10 que es giratorio con respecto a la carcasa 19 y se extiende desde esta. En la realización ilustrativa, se puede usar una junta tórica 303 posicionada en un canal de junta tórica 302 formado en el estátor 310 para acoplar correctamente el estátor 310 con la carcasa 19. Sin embargo, con el conjunto de junta de árbol 300 se puede usar cualquier otro método y/o estructura adecuados para acoplar adecuadamente el estátor 310 con la carcasa 19 sin apartarse del espíritu y alcance tal y como se divulga en el presente documento.
El rotor 320 también puede rodear el árbol 10 y también puede acoplarse con el árbol 10 para girar con el mismo. En la realización ilustrativa, se puede usar una junta tórica 303 posicionada en un canal de junta tórica 302 formado en el rotor 320 para acoplar correctamente el rotor 320 con el árbol 10. Sin embargo, con el conjunto de junta de árbol 300 se puede usar cualquier otro método y/o estructura adecuados para acoplar adecuadamente el rotor 320 con el árbol 10 sin apartarse del espíritu y alcance tal y como se divulga en el presente documento. Se contempla que esta realización pueda ser especialmente adecuada para aplicaciones en las que el árbol 10 y/o la carcasa 19 están orientados en una disposición generalmente vertical y se extienden hacia arriba con respecto a la carcasa 19, pero la aplicación del conjunto de junta de árbol 300 en modo alguno limita el alcance del mismo. Asimismo, cualquier realización de un conjunto de junta de árbol 25, 200, 202 se puede configurar con características ventajosas divulgadas en el presente documento relacionadas con la realización de un conjunto de junta de árbol 300 mostrado en las Figuras 22A-22D sin limitación, solas o en combinación.
El estátor 310 puede estar formado con un cuerpo de estátor 311 que tiene una o más proyecciones axiales 314 y/o proyecciones radiales 315 que se extienden desde el mismo. Adicionalmente, una proyección axial 314 puede extenderse desde una proyección radial 315 o viceversa. La realización de un conjunto de junta de árbol 300 de la Figura 22A se muestra en la Figura 22C con el estátor 310 y el rotor 320 separados entre sí. Como se muestra, se puede formar un saliente 312 en el cuerpo de estátor 311 para proporcionar una interfaz con una carcasa 19. Se puede formar un canal de junta tórica 302 en el saliente 312 para acomodar una junta tórica 303 para facilitar un acoplamiento adecuado del estátor 310 y la carcasa 19, como se ha descrito anteriormente. Se puede formar otro canal de junta tórica 302 en la superficie interior del cuerpo de estátor 311 adyacente al árbol 10. Se puede posicionar un anillo colector 305 en este canal de junta tórica 302 para mitigar la salida de lubricante de la carcasa 19 y la entrada de contaminantes a la carcasa 19 por el espacio entre el árbol 10 y el estátor 310. El cuerpo de estátor 311 también puede estar formado con uno o más orificios radiales 313 para facilitar un fluido de sellado opcional (por ejemplo, aire, agua, etc.) para mitigar aún más la salida y/o entrada descrita anteriormente.
El rotor 320 puede estar formado con un cuerpo de rotor 321 que tiene una o más proyecciones axiales de rotor 324 y/o proyecciones radiales de rotor 325 que se extienden desde el mismo. Adicionalmente, una proyección axial de rotor 324 puede extenderse desde una proyección radial de rotor 325 o viceversa. Un anillo de unificación 304 puede residir parcialmente dentro de un canal de anillo de unificación 318 formado en el estátor 310 y parcialmente dentro de un canal de anillo de unificación de rotor 328 y funcionar para permitir solo una cantidad predeterminada de movimiento axial relativo entre el estátor 310 y el rotor 320. A partir de una comparación de las Figuras 22B y 22C, será evidente para los expertos en la materia que las diversas proyecciones axiales 314, proyecciones radiales 315, canales axiales 316 y/o canales radiales 317 formados en el estátor 310 pueden cooperar con diversas proyecciones axiales de rotor 324, proyecciones radiales de rotor 325, canales axiales de rotor 326 y/o canales radiales de rotor 327 para crear una junta de laberinto que tiene una trayectoria laboriosa y/o tortuosa de uno o más canales axiales 316 y/o uno o más canales radiales 317 para la salida de lubricantes de la carcasa 19 y /o la entrada de contaminantes en la carcasa 19. Existe un número infinito de configuraciones para las diversas proyecciones axiales 314, proyecciones radiales 315, canales axiales 316 y/o canales radiales 317 formados en el estátor 310 que pueden cooperar con diversas proyecciones axiales de rotor 324, proyecciones radiales de rotor 325, canales axiales de rotor 326 y/o canales radiales de rotor 327 y, por consiguiente, el número, existencia y/o configuración específicos del mismo en modo alguno limita el alcance del conjunto de junta de árbol 300 tal y como se divulga y reivindica en el presente documento.
En la realización ilustrativa de un conjunto de junta de árbol 300 mostrado en el presente documento, las proyecciones axiales 314, proyecciones radiales 315, canales axiales 316 y/o canales radiales 317 formados en el estátor 310 pueden cooperar con diversas proyecciones axiales de rotor 324, proyecciones radiales de rotor 325, los canales axiales de rotor 326 y/o los canales radiales de rotor 327 se pueden configurar para formar una primera cavidad cooperante 306a, una segunda cavidad cooperante 306b y un paso axial 307 para el primer punto de entrada potencial de contaminantes. Con referencia a la Figura 22D, que muestra la realización ilustrativa del conjunto de junta de árbol 300 acoplado con un árbol orientado generalmente en vertical 10 que sobresale hacia arriba desde una carcasa 19, la trayectoria que deben atravesar los contaminantes para pasar a través de la realización ilustrativa del conjunto de junta de árbol 300 es extremadamente tortuosa. El único punto de entrada es un punto terminal orientado hacia abajo de un paso axial 307, cuya entrada requiere superar la gravedad. Después de un paso radial 308, los contaminantes se enfrentan a otro paso axial 307 que requiere superar la gravedad una vez más. Este paso axial 307 conduce a una primera cavidad cooperante 306a. Los contaminantes retenidos en la primera cavidad cooperante 306a pueden simplemente drenarse hacia abajo desde la misma por gravedad. Un paso axial 307 en la parte superior de la primera cavidad cooperante 306a requiere que los contaminantes llenen completamente la primera cavidad cooperante 306a y luego superen la gravedad para salir de la primera cavidad cooperante 306a a través del paso axial superior 307.
Un paso radial 308 puede conectar fluídicamente el paso axial 307 en la parte superior de la primera cavidad cooperante 306a con una segunda cavidad cooperante 306b. En la realización ilustrativa, tres lados de la segunda cavidad cooperante 306b se pueden formar a través del rotor 320, que generalmente gira con el árbol 10 durante el uso. Por consiguiente, los contaminantes que alcanzan la segunda cámara cooperante 306b pueden ser lanzados radialmente hacia fuera debido a la fuerza centrífuga impartida a los contaminantes por el giro del rotor 320. Si los contaminantes dentro de la segunda cámara cooperante 306b se drenan por gravedad a través de un paso axial 307 en la parte inferior de la segunda cámara cooperante 306b, esos contaminantes deben atravesar un paso radial 308 antes de encontrar un paso radial comparativamente largo 308 que conduce a otro paso axial 307 adyacente al extremo distal de una proyección axial 314 formada en el estátor 310. Otro paso radial comparativamente largo 308 puede estar en comunicación fluídica con el paso axial 307 adyacente al extremo distal de una proyección axial 314 formada en el estátor 310, la trayectoria a través de la cual el paso radial 308 puede interrumpirse mediante un anillo de unificación 304 que ocupa una porción de un canal de anillo de unificación 318 formado en el estátor 310 y una porción de un canal de anillo de unificación de rotor 328. En caso de que los contaminantes atraviesen este paso radial 308, esos contaminantes también deben atravesar un paso axial 307 en comunicación fluídica con ese paso radial 308 antes de entrar en contacto con el árbol 10. Para entrar en la carcasa 19, los contaminantes posicionados en el árbol 19 entre el estátor 310 y el rotor 320 deben atravesar un anillo colector 305 que, en la realización ilustrativa de un conjunto de junta de árbol 300, se puede posicionar en un canal de junta tórica 302 en el estátor 310 adyacente al árbol 10.
En la realización ilustrativa del conjunto de junta de árbol 300 representada en el presente documento, las diversas transiciones entre los pasos axiales 307 y los pasos radiales 308 se pueden configurar como ángulos rectos. Adicionalmente, todos los pasos axiales 307 pueden ser paralelos entre sí y perpendiculares a todos los pasos radiales 308. Sin embargo, en otras realizaciones, los pasos axiales 307 y/o los pasos radiales 308 pueden tener diferentes orientaciones sin limitación. Por ejemplo, en una realización no representada en el presente documento, un paso axial 307 puede estar en un ángulo de 45 grados con respecto al eje de giro del árbol 10.
CONJUNTO DE JUNTA DE ÁRBOL DE MEDIO POROSO
LISTA DE ELEMENTOS (Figuras 23-27)
En la Figura 23 se muestra una vista en perspectiva de una primera realización ilustrativa de un conjunto de sellado de árbol de medio poroso 100 (no reivindicada). A menos que se indique lo contrario, la orientación de todas las Figuras 23 y 25-27 sitúa el lado de fluido del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 hacia la izquierda del dibujo y el lado externo hacia la derecha del dibujo. Generalmente, la realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 mostrada en la Figura 23 funciona de manera análoga a la del conjunto de junta de árbol 25 mostrado en las Figuras 17 o 9-12.
Generalmente, el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 puede acomodar una desalineación angular del árbol 10, así como el movimiento axial y radial del mismo usando generalmente los mismos principios que los explicados anteriormente para el conjunto de junta de árbol 25 mostrado en las Figuras 1-7 o 9-12. Por consiguiente, el estátor 20 puede incluir un cuerpo principal de estátor 21 y una primera y segunda porción de estátor flotante 22a, 22b posicionadas dentro de una cavidad formada por el cuerpo principal de estátor 21 y una tapa de estátor 23. La junta 30 se puede acoplarse con la primera y/o segunda porción de estátor flotante 22a, 22b alrededor de una interfaz esférica o semiesférica como se ha descrito anteriormente para el conjunto de junta de árbol 25.
Al igual que con la realización de un conjunto de junta de árbol 25 mostrada en las Figuras 17 o 9-12, un fluido sellante (que a menudo puede estar presurizado y que puede ser un gas, líquido, vapor y/o una combinación de los mismos) se puede introducir en el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 a través de un agujero 21a, que se puede formar en el estátor 20. El fluido sellante puede comunicarse a la junta 30 a través del estátor 20 (por ejemplo, a través de unos pasos 21b formados en la primera y/o segunda porciones de estátor flotante 22a, 22b). Se contempla que, en una realización, se pueda formar una pluralidad de pasos orientados radialmente 21b en la segunda porción de estátor flotante 22b y que puedan servir para comunicar el fluido sellante desde un área entre el cuerpo principal 21 del estátor hasta la junta 30. Estos mismos pasos 21b pueden corresponder a uno o más pasos de junta 34 formados en la junta 30, pasos de sellado 34 que también pueden estar orientados radialmente. En el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100, una capa de medio poroso 14 puede acoplarse con la superficie de la junta 30 que está orientada hacia el árbol 10, como se muestra en la Figura 23. El medio poroso 14 puede comprender una o más superficies selladas 14a y una o más superficies abiertas 14b.
Las superficies selladas 14a se pueden configurar para ser impermeables a un fluido y/o grupo de fluidos deseado (que puede comprender el fluido sellante). Por consiguiente, la superficie o superficies abiertas 14b se pueden configurar para ser permeables a un fluido y/o grupo de fluidos deseado (que puede comprender el fluido sellante). De esta manera, el fluido sellante se puede introducir en el medio poroso 14 y salir del medio poroso 14 solo en la superficie o superficies abiertas 14b, que puede constituir la superficie activa del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100. Se utilizan compuestos especiales en la industria de los cojinetes de aire porosos para proporcionar esta capacidad de sellado. En la realización mostrada en la Figura 23, se contempla que las caras axiales del medio poroso 14 puedan comprender superficies selladas 14a, así como la superficie del medio poroso 14 posicionada adyacente a la junta 30. Esta configuración puede servir para retener la presión interna del fluido sellante, pero se pueden usar otras configuraciones de superficies selladas 14a y superficies abiertas 14b con el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 sin limitación. Se contempla además que la periferia interior (o una porción de la misma) del medio poroso 14 se puede configurar como una superficie abierta 14b de tal manera que el fluido sellante pueda salir del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 a lo largo del árbol 10.
En la Figura 24 se muestra una vista en perspectiva de una segunda realización ilustrativa de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 (no reivindicada). Generalmente, esta realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 funciona de manera análoga a la del aislador de cojinete 18 y/o del conjunto de junta de árbol 200, de los que se muestran diversas realizaciones en las Figuras 13-18A y se han descrito en detalle anteriormente. Sin embargo, en el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100, una capa de medio poroso 14 puede acoplarse con la superficie de rotor 40 adyacente a la interfaz entre una primera porción de estátor flotante 22a y el rotor 40 (que se puede configurar como una interfaz semiesférica). Como alternativa, una capa de medio poroso 14 puede acoplarse con la superficie de la primera porción de estátor flotante 22a adyacente a la interfaz entre la primera porción de estátor flotante 22a y el rotor 40. Como con la realización mostrada en la Figura 23, en esta realización, el medio poroso 14 puede comprender una o más superficies selladas 14a y una o más superficies abiertas 14b.
Al igual que con la realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 mostrada en la Figura 23, se puede introducir un fluido sellante en el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 a través de un agujero 21a, que se puede formar en el estátor 20. El fluido sellante puede comunicarse a la interfaz entre la primera porción de estátor flotante 22a y el rotor 40 (por ejemplo, a través de los pasos 21b formados en la primera porción de estátor flotante 22a). En la realización mostrada en la Figura 24, se contempla que para la mayoría de las aplicaciones será ventajoso configurar el medio poroso 14 en una porción interior de la primera porción de estátor flotante 22a, de tal manera que el medio poroso 14 no gire y esté sujeto al estátor 20. En una realización, se puede formar una pluralidad de pasos orientados radialmente 21b en la primera porción de estátor flotante 22a y puede servir para comunicar el fluido sellante desde una ranura de estátor 20a a la interfaz entre la primera porción de estátor flotante 22a y el rotor 40. Estos mismos pasos 21b pueden corresponder a una o más superficies abiertas 14b en el medio poroso sobre una superficie del medio poroso 14 adyacente a la primera porción de estátor flotante 22a. Se contempla además que las caras axiales del medio poroso 14 pueden comprender superficies selladas 14a, así como al menos una porción de la superficie del medio poroso 14 posicionada adyacente a la primera porción de estátor flotante 22a (por ejemplo, cualquier porción de esa superficie que no se alinee con un paso 21b). Esta configuración puede servir para retener la presión interna del fluido sellante.
Se contempla además que la periferia interior (o una porción de la misma) del medio poroso 14 se puede configurar como una superficie abierta 14b de tal manera que el fluido sellante pueda salir del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 a lo largo de la interfaz entre la primera porción de estátor flotante 22a y el rotor 40. Sin embargo, se pueden usar otras configuraciones de superficies selladas 14a y superficies abiertas 14b con el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 sin limitación. Asimismo, en cualquiera de las realizaciones del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100, se pueden usar una o más juntas tóricas (con o sin una ranura correspondiente) para proporcionar una junta entre diversas superficies.
En otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 no representada en el presente documento, pero similar a la mostrada en la Figura 24, el rotor 40 puede comprender dos porciones separadas desviadas para alejar una de la otra (y, en consecuencia, hacia el estátor 20). El miembro de desviación puede ser un campo magnético, un resorte o cualquier otro método y/o aparato adecuado para desviar las porciones relevantes unas de otras. El fluido sellante puede servir para empujar las dos porciones una hacia la otra. Por consiguiente, el miembro de desviación puede cooperar con el rotor 40 y el estátor 20 (y/o las porciones primera y/o segunda de estátor flotante 22a, 22b) para sellar físicamente la carcasa 12 del entorno externo en caso de pérdida de fluido presurizado al conjunto de junta de árbol de medio poroso 100.
La porción superior de otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 (no reivindicada) se muestra en sección transversal en la Figura 25. En esta realización, el rotor 40 puede incluir un collarín de rotor 42 y un miembro de interfaz 44. El collarín de rotor 42 se puede acoplar con el árbol 10 de tal manera que la posición axial del collarín de rotor 42 en el árbol 10 se puede fijar. Este acoplamiento puede lograrse a través de un conector de rotor 46, que puede ser un tornillo de fijación como se muestra en la realización ilustrativa. Sin embargo, se puede usar cualquier estructura y/o método adecuado para acoplar adecuadamente el collarín de rotor 42 con el árbol 10, y el alcance del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 no está limitado en modo alguno por la estructura y/o método usado para ello. El miembro de interfaz 44 se puede configurar para poderse mover a lo largo de una porción del árbol 10 en la dimensión axial. Una junta tórica 16 se puede posicionar en una ranura en el miembro de interfaz 44 adyacente al árbol 10 y configurarse para permitir el movimiento del miembro de interfaz 44 con respecto al árbol 10 en la dimensión axial con una cantidad predeterminada de fuerza aplicada al miembro de interfaz 44 en una dimensión axial con respecto al árbol 10.
Un estátor 20 se puede acoplar con una carcasa 12. Este acoplamiento puede lograrse a través de cualquier estructura y/o método adecuado para la aplicación específica del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100, incluyendo, aunque no de forma limitativa, fijaciones mecánicas, un acoplamiento de ajuste a presión, adhesivos químicos y/o combinaciones de los mismos. Se puede emplear un miembro de desviación 50 para empujar el miembro de interfaz 44 del rotor 40 hacia una porción del estátor 20. Por consiguiente, la posición axial del miembro de interfaz 44 en el árbol 10 puede ser variable de una manera tal como se ha descrito anteriormente. Como con las realizaciones anteriormente descritas, se puede posicionar una capa de medio poroso 14 entre las porciones estacionaria y giratoria del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100. El medio poroso 14 puede comprender una o más superficies selladas 14a y una o más superficies abiertas 14b.
Se puede introducir un fluido sellante en el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 a través de un agujero 21a, que se puede formar en el estátor 20. El fluido sellante puede comunicarse al medio poroso 14 a través de uno o más pasos 21b formados en el estátor 20. En la realización representada en la Figura 25, se contempla que el miembro de interfaz 44 pueda girar con respecto al estátor 20, de tal manera que una capa de medio poroso 14 se pueda posicionar sobre el estátor 20. En la realización mostrada en la Figura 25, el miembro de desviación 50 puede comprender un único resorte que se ajusta sobre el diámetro exterior del árbol 10. Sin embargo, se pueden usar otros tipos de miembros de desviación 50 sin limitación. Los salientes y/o rebajes correspondientes formados en el collarín de rotor 42 y/o el miembro de interfaz 44 se pueden usar para retener adecuadamente el miembro de desviación 50 dentro de la junta de árbol de medio poroso 100.
El fluido sellante puede comunicarse al medio poroso 14 en una matriz alrededor del estátor 20. El medio poroso 14 se puede configurar de tal manera que solo la superficie o superficies adyacentes a un paso 21b en el estátor 20 y la superficie del medio poroso 14 adyacente al miembro de interfaz 44 del rotor 40 sean superficies abiertas 14b y las superficies restantes del medio poroso se pueden configurar como superficies selladas 14a. En esta configuración, el fluido sellante puede salir del estátor 20 adyacente al miembro de interfaz 44 del rotor 40 (en la dirección mostrada por las flechas en la Figura 25) para formar una barrera de aire entre ellos (que se puede configurar como cualquier cojinete de aire). Por consiguiente, las características de flujo del fluido sellante pueden manipularse de tal manera que, en condiciones normales de funcionamiento, el fluido sellante actúa contra el miembro de desviación 50 y empuja el miembro de interfaz 44 alejándolo del medio poroso 14. Si las características de flujo del fluido sellante se desvían de una manera predeterminada (por ejemplo, caída de presión), la fuerza del miembro de desviación 50 puede superar la fuerza del fluido sellante y hacer que el miembro de interfaz 44 entre en contacto con el medio poroso 14, cerrando de ese modo el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 y aislando el interior del mismo del exterior del mismo. Sin embargo, se pueden usar otras configuraciones de superficies selladas y abiertas 14a, 14b sin limitación.
En la Figura 26 se muestra una vista transversal axial de otra realización de un conjunto de sellado de árbol 100 de medio poroso (no reivindicada). Esta realización es similar a la mostrada en la Figura 25 y se puede configurar para funcionar de manera similar a la mostrada en la Figura 25. El collarín de rotor 42 y el miembro de interfaz 44 pueden acoplarse al árbol 10, y el estátor 20 puede acoplarse a una carcasa 12 de cualquiera de las maneras descritas anteriormente para la realización mostrada en la Figura 25, y la estructura y/o método usado para ello no limita en modo alguno el alcance del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100.
La realización mostrada en la Figura 26 pueden emplear múltiples miembros de desviación 50 entre el collarín de rotor 42 y el miembro de interfaz 44. Por consiguiente, en la realización mostrada en la Figura 25, uno o más miembros de desviación se pueden posicionar alrededor de la periferia del árbol 10 en una matriz u otra disposición. Se contempla que tanto la realización mostrada en la Figura 25 como la mostrada en la Figura 26 se puede configurar para montarse directamente en una carcasa 12 que tiene un árbol giratorio 10 que sobresale de la carcasa 12, o cualquier realización se puede configurar para usarse junto con un prensaestopas, en donde el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 se puede usar además de o en lugar de un material de empaquetadura.
Se muestra una estructura de sellado cónica 60 en la realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 (no reivindicada) mostrado en la Figura 27A. En esta realización, la estructura de sellado cónica 60 puede montarse interna o externamente a una carcasa 12 dependiendo de la aplicación específica, tal como se describe más adelante en mayor detalle. La estructura de sellado cónica 60 puede incluir un primer extremo 62 y un segundo extremo 64. En la realización ilustrativa mostrada en detalle en la Figura 27B, el primer extremo 62 puede proporcionar un área de acoplamiento para el árbol 10 y el segundo extremo 64 puede proporcionar un área de acoplamiento con el rotor 40. El primer extremo 62 puede acoplarse con un árbol 10 a través de una fijación 66 que se acopla a una porción del primer extremo 62. El segundo extremo 64 puede acoplarse con un rotor 40 a través de una fijación 66 que se acopla a una porción del segundo extremo 64. Ambas fijaciones se pueden configurar como miembros elastoméricos, en donde la fijación para el primer extremo 62 comprende una banda elastomérica y la fijación para el segundo extremo 64 comprende un anillo elastomérico. Cada fijación 66 se puede configurar para permitir una cantidad determinada de movimiento del primer extremo 62 con respecto al segundo extremo 64. Sin embargo, se puede usar sin limitación cualquier fijación adecuada 66, incluyendo, aunque no de forma limitativa, adhesivos, otras fijaciones mecánicas y/o combinaciones de los mismos. Una junta tórica 16 se puede posicionar entre una superficie inferior del rotor 40 y el árbol 10 y configurarse para permitir el movimiento del rotor 40 con respecto al árbol 10 en la dimensión axial con una cantidad predeterminada de fuerza aplicada al miembro de interfaz 44 en una dimensión axial con respecto al árbol 10.
Como en realizaciones anteriores descritas en el presente documento, se puede usar un miembro de desviación 50 para empujar una porción de la estructura de sellado cónica 60 hacia o alejándola de una segunda superficie, que puede ser una porción de una carcasa 12 o un estátor 20 montado en la misma. En la realización ilustrativa mostrada en la Figura 27A, un estátor 20 se puede acoplar con una carcasa 12, acoplamiento que puede lograrse a través de cualquier estructura y/o método adecuado como los que se han divulgado anteriormente en el presente documento para otras realizaciones del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 sin limitación. El fluido presurizado que fluye a través de una porción del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 puede oponerse a la fuerza del miembro de desviación 50. La fuerza del miembro de desviación 50 puede complementarse con un fluido dentro de un recipiente que actúa sobre la estructura de sellado cónica 60 en una dirección sustancialmente paralela a la que el miembro de desviación 50 actúa sobre la estructura de sellado cónica 60. Adicionalmente, o como alternativa, la estructura de sellado cónica 60 puede tener un miembro de desviación integrado entre el primer y segundo extremos 62, 64.
Generalmente, se contempla que el medio poroso 14 se pueda aplicar de manera más ventajosa a y/o acoplarse con una porción no giratoria del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 para limitar la complejidad para proporcionar fluido sellante al medio poroso. En la realización mostrada en las Figuras 27A-27C, la estructura de sellado cónica 60 puede girar con el árbol 10 a través del acoplamiento entre el primer extremo 62 y el árbol 10, lo que, como consecuencia, puede hacer que el segundo extremo 64 y el rotor 40 giren. Por consiguiente, se contempla que el medio poroso 14 pueda aplicarse y/o acoplarse de manera más ventajosa a una superficie del estátor 20 orientada hacia el rotor 40 para esas realizaciones. Sin embargo, en otras realizaciones, podría ser ventajoso aplicar un medio poroso 14 a diferentes elementos y/o superficies de los mismos. Por ejemplo, en una realización no representada en el presente documento, la estructura de sellado cónica 60 puede acoplarse con una carcasa 12 adyacente al segundo extremo 64, de tal manera que la estructura de sellado cónica 60 no gire con el árbol 10. Un rotor 40 puede estar acoplado con el árbol 10 de tal manera que gire con el mismo, y de tal manera que una porción del rotor 40 se posicione adyacente al primer extremo de la estructura de sellado cónica 60. El medio poroso 14 pueden acoplarse con el primer extremo 62, ya sea directamente a través del primer extremo 62 de la estructura de sellado cónica o a través de un estátor 20 acoplado con la estructura de sellado cónica 60.
En cualquier configuración (estructura de sellado cónica estacionario o giratorio 60), el fluido sellante puede comunicarse al medio poroso 14 del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 a través de uno o más agujeros 21a y/o pasos 21b como se ha descrito anteriormente para otras realizaciones del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100. El medio poroso 14 se puede configurar con superficies selladas 14a y superficies abiertas 14b para retener la presión interna del fluido sellante, como se ha descrito anteriormente para otras realizaciones del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100. También como se ha descrito anteriormente para otras realizaciones, las características de flujo del fluido sellante pueden controlarse de tal manera que, en condiciones normales de funcionamiento, el fluido sellante actúa contra el miembro de desviación 50 y empuja el rotor 40 alejándolo del medio poroso 14. Si las características de flujo del fluido sellante se desvían de una manera predeterminada (por ejemplo, caída de presión), la fuerza del miembro de desviación 50 puede superar la fuerza del fluido sellante y hacer que el rotor 40 entre en contacto con el medio poroso 14, cerrando de ese modo el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 y aislando el interior del mismo del exterior del mismo. Sin embargo, otras configuraciones de superficies selladas y abiertas 14a, 14b se pueden usar sin limitación.
En la Figura 27C se muestra en detalle otra realización de un conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 (no reivindicada) que usa una estructura de sellado cónica 60. Esta realización puede funcionar de una manera sustancialmente igual que la realización mostrada en la Figura 27B. Sin embargo, el medio poroso 14 se puede configurar como un anillo incrustado en el estátor 20. El medio poroso 14 puede comprender superficies selladas 14a y superficies abiertas 14b, como se ha descrito anteriormente para otras realizaciones del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100. El medio poroso 14 se puede sujetar al estátor 20 a través de cualquier método y/o estructura adecuados, incluyendo, aunque no de forma limitativa, interferencia mecánica, fijaciones mecánicas, adhesivos químicos y/o combinaciones de los mismos.
Se contempla que las realizaciones mostradas en las Figuras 27A-27C se puedan posicionar en un prensaestopas de una bomba u otra carcasa. La estructura de sellado cónica 60 se puede usar en lugar de una empaquetadura, que habitualmente se emplea en un prensaestopas. Como alternativa, las realizaciones mostradas en las Figuras 27A-27C pueden montarse fuera de una carcasa 12 en lugar de dentro de un prensaestopas.
En las diversas realizaciones representadas en las Figuras 25-27, las características de flujo del fluido de la junta (presión, caudal, la configuración de la superficie sobre la que actúa el flujo de fluido sellante) requeridas para superar la fuerza del miembro de desviación 50 y separar el medio poroso 14 de la cara opuesta produce una barrera de fluido presurizado entre el medio poroso 14 y la cara opuesta. Sin embargo, a diferencia de las juntas mecánicas encontradas en la técnica anterior, la junta de árbol de medio poroso 100 no es sensible a la holgura entre el medio poroso 14 y la cara opuesta, siempre que haya una holgura, la presión del fluido sellante puede actuar para evitar la salida de producto del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 y la entrada de contaminantes al conjunto de junta de árbol de medio poroso 100. Asimismo, en las realizaciones mostradas en las Figuras 25-27, la presión de fluido del producto dentro del recipiente (o carcasa 12) puede empujar al medio poroso 14 y la cara opuesta acercándolos para cerrar cualquier hueco entre ellos.
El medio poroso 14 puede comprender grafito de carbono o cualquier otro material natural o sintético adecuado. Se contempla que el medio poroso 14 pueda tener características que permitan que la presión del fluido se distribuya uniformemente por todo el medio poroso 14. Adicionalmente, se contempla que determinadas superficies del medio poroso 14 puedan configurarse como superficies selladas 14a de tal manera que el fluido dentro del medio poroso 14 no pueda salir del medio poroso 14 a través de esas superficies selladas 14a. El sellador usado para evitar que el fluido sellante salga del medio poroso 14 puede ser cualquier sellador adecuado para la aplicación particular del conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 y, en algunas aplicaciones, puede comprender un material epoxi. El medio poroso 14 puede acoplarse y/o sujetarse al elemento deseado usando cualquier método y/o estructura adecuados, incluyendo, aunque no de forma limitativa, fijaciones mecánicas, sujeciones de ajuste a presión, juntas tóricas 16, adhesivos químicos y/o combinaciones de los mismos sin limitación.
Habitualmente durante el funcionamiento, el medio poroso 14 puede saturarse con el fluido sellante introducido a través del orificio 21a (fluido sellante que puede comunicarse al medio poroso 14 a través de uno o más pasos 21b en el estátor 20 y/o pasos de junta 34 en la junta 30) y, como consecuencia, fluyen fuera del medio poroso 14 a través de cualquier superficie abierta 14a a una velocidad generalmente predecible y predeterminada. Por consiguiente, el medio poroso 14 puede proporcionar un regulador en el flujo de fluido sellante independientemente de la holgura entre las superficies abiertas 14a del medio poroso 14 y los componentes adyacentes (por ejemplo, el árbol 10 en la Figura 23). Esto da como resultado que el consumo de fluido sellante esté dictado por las características del medio poroso 14 en lugar de por la holgura entre el medio poroso 14 y la otra estructura relevante. Por consiguiente, en una configuración de este tipo, esta holgura puede dictar la presión del producto dentro de la carcasa 12 y/u otra estructura que el conjunto de junta de árbol de medio poroso 100 puede sellar eficazmente. Si se usa aire como fluido sellante, entonces el aire puede actuar como lubricante entre el medio poroso 14 y el componente adyacente. Esta configuración puede permitir un menor consumo de aire y una tasa más predecible del mismo que la que se compara con las juntas de producto encontradas en la técnica anterior.
ASPECTOS ADICIONALES DE UN CONJUNTO DE JUNTA DE ÁRBOL
LISTA DE ELEMENTOS (Figuras 28-29)
continuación
En un aspecto de acuerdo con la invención, un conjunto de junta de árbol 10 tal como el que se muestra en las Figuras 28 y 29 en el presente documento se puede diseñar específicamente para proporcionar un nivel de protección al nivel IP-66 estándar de la industria, como se define en los códigos de nivel de protección IP de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) (norma IEC 60529). En un aspecto de un conjunto de junta de árbol 10 mostrado en las Figuras 28A-28D, el conjunto de junta de árbol 10 puede lograr este nivel de rendimiento en una longitud axial mucho más corta (en un aspecto, 9,5 mm (0,375 pulgadas), aunque no de forma limitativa a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones) de lo que había sido posible anteriormente. Proporcionar este nivel de protección en un conjunto de junta de árbol 10 más pequeño permite que el nivel de protección IP-66 se aplique a equipos giratorios de menor tamaño que lo que era posible en la técnica anterior.
En un aspecto, el conjunto de junta de árbol 10 mostrado en las Figuras 28 y 29 puede comprender un estátor 20 y un rotor 30. Generalmente, el estátor 20 y el rotor 30 pueden cooperar para evitar la entrada de contaminantes en una carcasa 12 que tiene un árbol 14 que sobresale de la misma, mientras que simultáneamente se evita la salida de lubricante de la carcasa 12. El estátor 20 del conjunto de junta de árbol 10 puede incluir un cuerpo principal de estátor 20a y puede estar montado en una carcasa relativamente estacionaria 12 (que puede ser una carcasa 12 que tenga un motor eléctrico en su interior, pero sin que la carcasa 12 esté así limitada a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones).
El rotor 30 puede incluir un cuerpo principal de rotor 30a y puede estar montado en un árbol giratorio 14 que sobresale de la carcasa 12 de tal manera que el rotor 30 gira con un árbol 14. En un aspecto, el rotor 30 se puede acoplar con el árbol 14 a través de un anillo de accionamiento 16. El anillo de accionamiento 16 se puede construir con un material elastomérico y se puede configurar para sellar un hueco radial de árbol 15 entre el árbol 16 y el rotor 30. El anillo de accionamiento 16 también se puede configurar para hacer que el rotor 20 gire con el árbol 16. El estátor 20 se puede acoplar con la carcasa 12 a través de una junta tórica 18, junta tórica 18 que se puede emplear junto con un ajuste de interferencia entre una superficie externa del estátor 20 y una superficie interior de la carcasa 12. En un aspecto, una porción exterior del estátor 20 se puede configurar con un canal anular escalonado en el que se puede posicionar la junta tórica 18. La característica escalonada del canal anular puede estar posicionada en el lado interno del canal anular de modo que el lado externo del canal anular sea más profundo (es decir, mayor en la dimensión radial) que el lado interno del canal anular. Se contempla que una configuración de este tipo de un canal anular pueda facilitar la instalación del conjunto de junta de árbol 10 en una carcasa 12, a la vez que proporciona simultáneamente un sellado adecuado entre el estátor 20 y la carcasa 12 al menos en parte a través de la junta tórica 18. La junta tórica 18 se puede construir con un material elastomérico y se puede configurar para sellar un hueco radial de carcasa 17 entre la carcasa 12 y el estátor 20. Sin embargo, el estátor 20 puede acoplarse y/o fijarse a una carcasa 12 y el rotor 30 puede acoplarse y/o fijarse a un árbol 14 usando cualquier estructura y/o método adecuado (varios de los cuales se han descrito anteriormente para otras realizaciones de un aislador de cojinete 18 y/o conjuntos de junta de árbol 25, 200 y que incluyen, aunque no de forma limitativa, fijaciones mecánicas, adhesivos químicos, soldaduras, ajustes de interferencia y/o combinaciones de los mismos) sin limitación a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones.
En un aspecto de un conjunto de junta de árbol 10 como se muestra en las Figuras 28 y 29, todo el rotor 30 se puede posicionar dentro de una porción del estátor 20, de tal manera que el rotor 30 pueda ser eficazmente encapsulado por el estátor 20. Es decir, el conjunto de junta de árbol 10 se puede configurar de tal manera que las superficies del mismo que están directamente expuestas al entorno exterior puedan ser superficies del estátor 20 en lugar de una o más superficies del rotor 30, de tal manera que todo el rotor 30 se posiciona interno con respecto al menos a una superficie del estátor 20. Se contempla que una configuración de este tipo puede proporcionar atributos de sellado superiores en una dimensión axial más pequeña en comparación con la técnica anterior.
El conjunto de junta de árbol 10 se puede configurar para sellar eficazmente (y/o mitigar) la entrada de contaminación en la carcasa 12. En un aspecto, una proyección radial hacia dentro 22 del estátor exterior puede formar una holgura estátor/árbol 21 entre el extremo distal de la proyección radial hacia dentro 22 del estátor exterior y el árbol 14. La holgura estátor/árbol 21 resultante se puede configurar como una holgura de junta de espacio estrecho entre la proyección radial hacia dentro 22 del estátor exterior y el árbol 14. Esta holgura de junta de hueco estrecho puede servir para evitar y/o mitigar la entrada de contaminantes debido al pequeño espacio disponible para tales contaminantes. Cualquier contaminante que entre en el conjunto de junta de árbol 10 a través de la holgura estátor/árbol 21 puede encontrarse posteriormente con una primera holgura radial estátor/rotor 22. En un aspecto, se puede formar una primera holgura radial estátor/rotor 22 entre las superficies correspondientes generalmente orientadas radialmente del estátor 20 y el rotor 30.
La primera holgura radial estátor/rotor 23 puede estar en comunicación con y/o llevar a una holgura axial estátor/rotor 25. Como se muestra, la primera holgura radial estátor/rotor 23 puede ser perpendicular a la holgura axial estátor/rotor 25, pero se pueden usar otras orientaciones entre medias (por ejemplo, menos de noventa grados, mayor de noventa grados) sin limitar el alcance del conjunto de junta de árbol 10 a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones.
La holgura axial estátor/rotor 23 puede estar en comunicación con y/o llevar a una segunda holgura radial estátor/rotor 25. Como se muestra, la segunda holgura radial estátor/rotor 23 puede ser perpendicular a la holgura axial estátor/rotor 25, pero se pueden usar otras orientaciones entre medias (por ejemplo, menos de noventa grados, mayor de noventa grados) sin limitar el alcance del conjunto de junta de árbol 10 a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones. Generalmente, se contempla que, en un aspecto del conjunto de junta de árbol 10, la holgura u holguras radiales estátor/rotor 23 y/o la holgura u holguras axiales estátor/rotor 25 se pueden configurar para impedir la entrada de contaminantes en el conjunto de junta de árbol 10.
Los contaminantes que pasan a través de la holgura u holguras radiales estátor/rotor 23 y/o la holgura u holguras axiales estátor/rotor 25 pueden encontrar una ranura colectora 26, que puede formarse en el estátor 20 y que puede tener un tamaño relativamente grande en comparación con la holgura u holguras radiales estátor/rotor 23 y/o la holgura u holguras axiales estátor/rotor 25 pueden encontrarse con una ranura colectora 26. Por ejemplo, en un aspecto, la longitud axial de la ranura colectora 25 puede ser más de diez veces mayor que la holgura axial estátor/rotor 25 y la profundidad radial de la ranura colectora 25 puede ser más de diez veces mayor que la holgura u holguras radiales estátor/rotor 23.
A continuación, con referencia específica a la Figura 28C, el límite en la superficie interna orientada radialmente de la ranura colectora 26 (en donde "interna" es generalmente en la dirección hacia el lado izquierdo de la Figura 28C y "externa" es generalmente en la dirección hacia el lado derecho de la Figura 28C) puede formarse como una pared interna 28a. La superficie externa orientada radialmente de la ranura colectora 26 puede formarse como una pared externa 28b. En conjunto, la pared interna 28a y la pared externa 28b pueden servir para definir la anchura de la ranura colectora 26 (en donde "anchura" se usa para indicar la dimensión axial de la ranura colectora 26). En un aspecto del conjunto de junta de árbol 10, la altura de la pared interna 28a (es decir, dimensión radial) puede ser lo suficientemente grande como para acomodar un volumen predeterminado de contaminantes dentro de la ranura colectora 26 sin elevarse a un nivel que haría que los contaminantes fluyeran sobre el extremo distal de la pared interna 28a.
Durante el funcionamiento, se contempla que el rotor 30 pueda impartir fuerza centrífuga a los contaminantes que pasan a través de la holgura u holguras radiales estátor/rotor 23 y/o la holgura u holguras axiales estátor/rotor 25 y que se encuentran con la ranura colectora 26. Esta fuerza centrífuga puede hacer que los contaminantes se muevan radialmente hacia fuera a la superficie orientada axialmente de la ranura colectora 26, superficie que en el presente documento se denomina suelo 28c. De nuevo con referencia a las Figuras 28B y 28C, los contaminantes en contacto con el suelo 28c, la pared interna 28a y/o la pared externa 28b se pueden drenar por gravedad hacia la porción inferior de la ranura colectora 26 y salir del conjunto de junta de árbol a través de un drenaje 26a en comunicación fluídica con la ranura colectora 26. Generalmente, se puede formar un drenaje 26a en una porción de una ranura exterior 24a (ranura exterior 24 que se analiza en mayor detalle más adelante) para proporcionar una vía de paso de fluido desde la ranura colectora 26 hasta una ranura exterior 24a.
En un aspecto, podría ser ventajoso tener el drenaje 26a posicionado en el punto más bajo de la ranura colectora 26 para facilitar la expulsión de contaminantes del conjunto de junta de árbol 10. En un aspecto adicional, podría ser ventajoso posicionar una barrera 24 adyacente al drenaje 26a y en el lado externo del mismo. Todavía con referencia a la Figura 28C, se puede configurar una barrera 24 como una pared anular que se extiende radialmente. Se contempla que tal barrera 24 pueda evitar la entrada directa de contaminantes en el conjunto de junta de árbol 10 y/o en la ranura colectora 26. En un aspecto del conjunto de junta de árbol 10, los bordes distales de la barrera 24 pueden ser redondeados y/o lisos. Como se muestra en las Figuras 28B y 28C, las esquinas en el extremo distal de la barrera 24 pueden estar curvadas o configuradas de otra manera de modo que no haya un ángulo recto en las mismas. Se contempla que una configuración de este tipo pueda al menos evitar que objetos extraños se enganchen y/o queden atrapados involuntariamente en el estátor 20, lo que puede aumentar la seguridad de los operadores cerca del conjunto de junta de árbol 10.
Adicionalmente, una barrera anular 24 como la que se muestra en las Figuras 28 y 29 pueden facilitar una ranura exterior 24a, que puede formarse como un canal anular en una superficie exterior orientada axialmente del estátor 20. La barrera anular 24 puede cooperar con un saliente anular 24b para formar dos paredes orientadas radialmente de una ranura exterior 24a. Se contempla que una ranura exterior 24a pueda servir para guiar los contaminantes en la cara externa de la carcasa 12 alrededor de la abertura de la carcasa 12 (en la que se puede posicionar una porción del conjunto de junta de árbol 10), reduciendo así la probabilidad de que los contaminantes entren en el conjunto de junta de árbol 10 a través de la holgura estátor/árbol 21 y/o reduciendo la exposición de la holgura estátor/árbol 21 a contaminantes en la cara externa de la carcasa 12.
El rotor 30 puede estar formado con una proyección axial de rotor 32. En un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 se contempla que una proyección axial de rotor 32 pueda cooperar con un rebaje anular 22a formado en la proyección radial hacia dentro 22 del estátor para formar una o más holguras radiales estátor/rotor 23 y/o una o más holguras axiales estátor/rotor 25. Aunque un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 mostrado en las Figuras 28 y 29 representa dos holguras radiales estátor/rotor 23 con una holgura axial estátor/rotor 25 posicionada entre las mismas, adyacente a la proyección axial de rotor 32, el alcance de la presente divulgación no está así limitado a menos que se indique en las siguientes reivindicaciones. Por consiguiente, en otros aspectos del conjunto de junta de árbol 10, se pueden formar proyecciones axiales de rotor 32 adicionales en el rotor 30 junto con rebajes anulares 22a adicionales cooperantes formados en la proyección radial hacia dentro del estátor para facilitar holguras radiales estátor/rotor 23 adicionales y/o una o más holguras axiales estátor/rotor 25. Por ejemplo, y como se describe en mayor detalle, más adelante, se puede disponer un anillo de sellado 19 entre el estátor 20 y el rotor 30 de tal manera que una holgura axial rotor/estátor 25 se pueda posicionar a cada lado del anillo de sellado 19.
Un fenómeno observado en el estudio de la técnica anterior es que el movimiento de aire provocado por el giro del rotor 30 dentro de un canal anular grande (tal como la ranura colectora 26) puede provocar la formación de una burbuja de lubricante, de la que se muestra una representación en la Figura 30. La burbuja de lubricante puede formarse cuando el movimiento de aire provocado por el giro del rotor 30 impide que los contaminantes dentro de la ranura colectora 26 salgan del conjunto de junta de árbol 10 a través del drenaje 26a. Si la burbuja de lubricante se hace lo suficientemente grande como para entrar en contacto con el rotor 30, es probable que la junta falle debido a la fuga de contaminantes a través de la junta y hacia la carcasa 12. Configurar la ranura colectora 26 de tal manera que la dimensión radial (profundidad) de la misma sea lo suficientemente grande en relación con el diámetro del árbol 14 para evitar y/o mitigar la probabilidad de que una burbuja de lubricante entre en contacto con el rotor 30 aumenta las capacidades de rendimiento del conjunto de junta de árbol 10.
En un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 mostrado en las Figuras 28 y 29, las dimensiones de la ranura colectora 26 se pueden correlacionar con la longitud total (dimensión axial) del conjunto de junta de árbol 10. Por ejemplo, si la longitud total del conjunto de junta de árbol 10 es de 9,53 mm (0,375 pulgadas), la ranura colectora 26 se puede configurar de tal manera que tenga 3,81 mm (0,150 pulgadas) de profundidad y 4,45 mm (0,175 pulgadas) de anchura. En tal aspecto, la anchura de la ranura colectora 26 puede ser aproximadamente un 46,7 % de la longitud total del conjunto de junta de árbol 10 y la profundidad de la ranura colectora 26 puede ser aproximadamente un 40,0 % de la longitud total del conjunto de junta de árbol 10. Sin embargo, el conjunto de junta de árbol 10 puede emplear otras dimensiones relativas de la longitud total del conjunto de junta de árbol 10 con respecto a la profundidad y/o anchura de la ranura colectora 26 sin limitación a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones.
En un aspecto, si el diámetro del árbol 14 es de 50,8 mm (2,0 pulgadas), la profundidad de la ranura colectora 26 puede ser de 9,53 mm (0,375 pulgadas). Por consiguiente, la profundidad de la ranura colectora 26 puede ser aproximadamente un 19 % del diámetro del árbol 14. La dimensión radial (anchura) de la ranura colectora 26 puede ser de 9,53 mm (0,375 pulgadas), de tal manera que también puede ser aproximadamente un 19 % del diámetro del árbol 14. Sin embargo, en otros aspectos del conjunto de junta de árbol 10, la profundidad y/o anchura de la ranura colectora 26 puede ser mayor que aproximadamente un 19 % del diámetro del árbol 14 sin limitación, a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones. Y en otros aspectos adicionales del conjunto de junta de árbol 10, la profundidad y/o anchura de la ranura colectora 26 puede ser menor que aproximadamente un 19 % del diámetro del árbol 14 sin limitación, a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones.
Un anillo de sellado 19 se puede posicionar entre el estátor 20 y el rotor 30 en una dirección hacia el interior con respecto a la ranura colectora 26. El anillo de sellado 19 puede servir como una barrera adicional para la entrada de contaminantes en la carcasa 12 a través de la junta y/o la salida de lubricante de la carcasa 12. Una ranura de anillo de sellado de estátor 29 y una ranura de anillo de sellado de rotor 39 pueden cooperar para posicionar correctamente el anillo de sellado 19 entre el estátor 20 y el rotor 30. En un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 mostrado en las Figuras 28 y 29, el conjunto de junta de árbol 10 se puede configurar de tal manera que una holgura axial estátor/rotor 25 lleve al anillo de sellado 19 desde el lado externo del mismo, y de tal manera que otra holgura axial estátor/rotor 25 lleve al anillo de sellado desde el lado interno del mismo.
En un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 mostrado en la Figura 28, la anchura (dimensión axial) tanto de la ranura de anillo de sellado de estátor 29 como de la ranura de anillo de sellado de rotor 39 pueden ser aproximadamente iguales entre sí y que la anchura de la sección transversal del anillo de sellado 19. Sin embargo, como se describe a continuación, existen otras configuraciones, y la configuración específica de la ranura de anillo de sellado de estátor 29 y la ranura de anillo de sellado de rotor 39 en modo alguno limitan el alcance del conjunto de junta de árbol 10 a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones.
En un aspecto, el anillo de sellado 19 puede ser estático con respecto al rotor 30, y el anillo de sellado 19 se puede configurar de tal manera que no gire con el árbol 14. Un beneficio de un anillo de sellado estático 19 que no gira con el rotor 30 y/o el árbol 14 es que el anillo de sellado 19 puede proporcionar y funcionar como otra holgura de junta de hueco estrecho de una manera similar a la descrita anteriormente para el estátor /holgura del árbol 21. El anillo de sellado 19 se puede configurar simultáneamente de tal manera que sea compatible en el sentido de que puede permitir que el rotor 20 se mueva tanto radial como axialmente con los movimientos correspondientes del árbol 14 mientras evita y/o mitiga el contacto de metal con metal típicamente asociado con esos tipos de movimientos del árbol 14. En un aspecto, evitar y/o mitigar el contacto de metal con metal generalmente aumenta la longevidad del conjunto de junta de árbol 10 y/o evita y/o mitiga el fallo prematuro del mismo.
En un aspecto, el conjunto de junta de árbol 10 mostrado en las Figuras 28 y 29 pueden desmontarse, a diferencia de muchas juntas y/o aisladores de cojinetes de la técnica anterior. Adicionalmente, un aspecto de este conjunto de junta de árbol 10 es que tener una porción del estátor 20 que es la porción más externa de todo el conjunto de junta de árbol 10 (es decir, 12) puede reducir la probabilidad de separación del rotor 30 del estátor 20 durante la instalación del conjunto de junta de árbol 10 con una carcasa de equipo 12. Es decir, una porción de la proyección radial hacia dentro 22 del estátor inmediatamente adyacente al rotor 30 (es decir, en un aspecto, la porción distal de la proyección radial hacia dentro 22 del estátor) puede evitar y/o mitigar el movimiento no deseado del rotor 30 en una dirección axialmente hacia el exterior durante la instalación del conjunto de junta de árbol 10 cuando el rotor 30 se acopla al árbol 14. Debido a que el rotor 30 se puede sujetar al árbol 14 a través de un anillo de accionamiento 16 que tiene propiedades elastoméricas, se contempla que en una configuración de este tipo se requiera una cantidad predeterminada de fuerza dirigida axialmente para empujar el rotor 30 sobre la posición adecuada del árbol 14. Se contempla que para instalar el conjunto de junta de árbol 10, un usuario pueda aplicar una fuerza dirigida axialmente en la superficie externa de la proyección radial interna 22 del estátor (superficie que puede ser colineal con la superficie externa de la barrera 24), y un acoplamiento temporal entre la superficie interna de la proyección radial interna 22 del estátor y el rotor 30 durante la instalación puede comunicar esa fuerza al rotor 30 para moverlo axialmente en la misma dirección que el estátor 20 hasta que el conjunto de junta de árbol 10 esté ubicado correctamente con respecto a la carcasa 12 y el árbol 14. El estátor 20 puede estar formado con un saliente anular 24b (como se ha analizado anteriormente en relación con una ranura exterior 24a que puede estar formada en el estátor 20), que puede servir al menos en parte para ubicar correctamente el estátor 20 y/o el conjunto de junta de árbol 10 con respecto a la carcasa 12.
En un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 mostrado en la Figura 29, la ranura de anillo de sellado de estátor 29 y/o la ranura de anillo de sellado de rotor 39 se pueden configurar de manera diferente a las que se muestran en el conjunto de junta del árbol en la Figura 28. El área en sección transversal de la ranura de anillo de sellado de rotor 39 puede ser menor en un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 mostrado en la Figura 29 que en el mostrado en la Figura 28. El área de sección transversal más pequeña puede ser el resultado de una anchura (en la dimensión axial) y/o profundidad (en la dimensión radial) reducidas. En este aspecto, un volumen más pequeño de un anillo de sellado 19 se posiciona dentro de la ranura de anillo de sellado de rotor 39 en comparación con el volumen de un anillo de sellado 19 posicionado dentro de la ranura de anillo de sellado de rotor 39 que se muestra en la Figura 28. Se contempla que la ranura de anillo de sellado de rotor 39 ventajosamente pueda ser lo suficientemente profunda como para evitar que el anillo de sellado 19 se desalinee axialmente respecto a la ranura de anillo de sellado de rotor 39 durante la instalación. Se contempla además que configurar la ranura de anillo de sellado de rotor 39 con una anchura aproximadamente igual a la anchura de la sección transversal del anillo de sellado 19 pueda servir para mitigar y/o evitar la desalineación axial entre el anillo de sellado 19 y la ranura de anillo de sellado de rotor 39 durante la instalación del conjunto de junta de árbol 10.
Asimismo, el área en sección transversal de la ranura de anillo de sellado de estátor 29 puede ser menor en un aspecto del conjunto de junta de árbol 10 mostrado en la Figura 29 que en el mostrado en la Figura 28. El área de sección transversal más pequeña puede ser el resultado de una anchura (en la dimensión axial) y/o profundidad (en la dimensión radial) reducidas. En otros aspectos de un conjunto de junta de árbol 10, la ranura de anillo de sellado de estátor 29 y/o la ranura de anillo de sellado de rotor 39 se pueden configurar de manera diferente sin limitación a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones. Por consiguiente, la cantidad específica de junta tórica 17 que se posiciona dentro de la ranura anular en el rotor y la cantidad específica de junta tórica 17 que se posiciona dentro de la ranura anular en el estátor en modo alguno limitan el alcance de la presente divulgación a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones. Se contempla que para algunas aplicaciones del conjunto de junta de árbol 10, pueda ser ventajoso aumentar la profundidad de la ranura de anillo de sellado de estátor 29 para acomodar la expansión radial del anillo de sellado 19. Sin embargo, podría ser deseable asegurarse de que la profundidad de la ranura de anillo de sellado de estátor 29 se seleccione de tal manera que no sea mayor que la anchura de la sección transversal del anillo de sellado 19, de tal manera que cuando el anillo de sellado 19 esté en el límite radial de la ranura de anillo de sellado de estátor 29 los contaminantes no tengan una trayectoria recta entre el anillo de sellado 19 y el rotor 30 hacia el lado interno del conjunto de junta de árbol 10.
Los materiales utilizados para construir los conjuntos de junta de árbol 10, 25, 100, 200, 202 y diversos elementos de los mismos variarán dependiendo de la aplicación específica, pero se contempla que el bronce, latón, acero inoxidable u otros metales que no produzcan chispas y/o aleaciones metálicas y/o combinaciones de los mismos puedan ser especialmente útiles para algunas aplicaciones. Por consiguiente, los elementos antes mencionados pueden construirse de cualquier material conocido por los expertos en la técnica o desarrollado posteriormente, material que es apropiado para la aplicación específica del conjunto de junta de árbol, sin apartarse del espíritu y alcance de los conjuntos de junta de árbol 25, 100, 200, 202 tal y como se divulgan y reivindican en el presente documento. Además, el anillo de accionamiento 16, la junta tórica 18 y/o el anillo de sellado 19 pueden construirse de cualquier material adecuado para la aplicación específica del conjunto de junta de árbol 10, material que incluye, aunque no de forma limitativa, polímeros, materiales sintéticos, elastómeros, materiales naturales y/o combinaciones de los mismos sin limitación a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones.
Habiendo descrito las realizaciones preferidas, sin duda, a los expertos en la materia se les ocurrirán otras características de los conjuntos de junta de árbol divulgados en el presente documento, al igual que numerosas modificaciones y alteraciones en las realizaciones que se ilustran en el presente documento, todo lo cual puede lograrse sin alejarse del alcance de los conjuntos de junta de árbol divulgados en el presente documento. Por consiguiente, los métodos y realizaciones representados y descritos en el presente documento tienen únicamente fines ilustrativos, y el alcance de la presente divulgación se extiende a todos los métodos y/o estructuras para proporcionar los diversos beneficios y/o características de los conjuntos de junta de árbol a no ser que así se indique en las siguientes reivindicaciones. Asimismo, los métodos y realizaciones representados y descritos en el presente documento no limitan en modo alguno el alcance de la cubierta de calzado 10 a menos que así se indique en las siguientes reivindicaciones.
Se entiende que los conjuntos de junta de árbol tal y como se divulgan en el presente documento se extienden a todas las combinaciones alternativas de una o más de las características individuales mencionadas, evidentes a partir del texto y/o dibujos, y/o inherentemente divulgadas. Todas estas combinaciones diferentes constituyen varios aspectos alternativos de los conjuntos de junta de árbol y/o componentes de los mismos. Las realizaciones descritas en el presente documento explican los mejores modos conocidos para poner en práctica los conjuntos de junta de árbol y/o componentes de los mismos y permitirán que otros expertos en la materia utilicen los mismos. Se debe interpretar que las reivindicaciones incluyen realizaciones alternativas en la medida en que lo permita la técnica anterior.
Si bien los conjuntos de junta de árbol se han descrito en relación con realizaciones preferidas y ejemplos específicos, no se pretende que el alcance se limite a las realizaciones particulares establecidas, ya que las realizaciones en el presente documento están destinadas en todos los sentidos a ser ilustrativas en lugar de restrictivas.
A menos que se indique expresamente lo contrario, no se pretende en modo alguno que ninguno de los métodos aquí expuestos se interprete como que requiere que sus etapas se realicen en un orden específico. Por consiguiente, cuando una reivindicación de método en realidad no menciona un orden a seguir por sus etapas o no se establece específicamente en las reivindicaciones o descripciones que las etapas deben limitarse a un orden específico, en modo alguno se pretende que se infiera un orden, en ningún sentido. Esto es válido para cualquier posible base de interpretación no expresa, incluyendo, aunque no de forma limitativa: cuestiones de lógica con respecto a la disposición de etapas o del flujo operativo; significado literal derivado de la organización gramatical o puntuación; el número o tipo de realizaciones descritas en la memoria descriptiva.
Será evidente para los expertos en la materia que se pueden realizar modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de la invención tal y como se define en las reivindicaciones anexas. Otras realizaciones resultarán evidentes para los expertos en la materia a partir de la consideración de la memoria descriptiva y la puesta en práctica divulgadas en el presente documento. Se pretende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideren únicamente ilustrativos, siendo su verdadero alcance el indicado por las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de junta de árbol (10) que comprende:
a. un árbol (14);
b. un estátor (20) configurado para acoplarse a una carcasa (12), comprendiendo dicho estátor:
i. un cuerpo principal de estátor (20a);
ii. una proyección radial hacia dentro (22) del estátor que se extiende radialmente hacia dentro desde dicho cuerpo principal de estátor, en donde un extremo distal de dicha proyección radial hacia dentro del estátor proporciona una holgura (21) entre dicho estátor y dicho árbol (14) alrededor de la cual dicho conjunto de junta de árbol se posiciona en un extremo distal de dicha proyección radial hacia dentro del estátor y una superficie externa de dicho árbol, y en donde dicha holgura forma una holgura de junta de hueco estrecho entre dicho extremo distal de dicha proyección radial hacia dentro del estátor y dicho árbol;
iii. una ranura colectora (26) adyacente a dicha proyección radial hacia dentro del estátor, teniendo dicha ranura colectora una dimensión axial definida por una pared interna (28a) y una pared externa (28b), en donde un lado interno de dicha proyección radial hacia dentro del estátor forma dicha pared externa de dicha ranura colectora; iv. un rebaje anular (22a) formado en dicho extremo distal de dicha proyección radial hacia dentro (22); v. una barrera (24) que se extiende radialmente hacia fuera desde dicho cuerpo principal de estátor (20a); vi. un drenaje (26a) en comunicación fluídica con dicha ranura colectora (26); y
vii. una ranura de anillo de sellado de estátor (29) formada en dicho cuerpo principal de estátor (20a);
c. un rotor (30) posicionado dentro de dicho estátor, comprendiendo dicho rotor:
i. un cuerpo principal de rotor (30a);
ii. una proyección axial de rotor (32) que se extiende desde dicho cuerpo principal de rotor, en donde dicha proyección axial de rotor se posiciona adyacente a dicho extremo distal de dicha proyección radial hacia dentro del estátor, en donde dicho rotor está completamente posicionado interno con respecto a dicha proyección radial hacia dentro del estátor y dicha holgura de junta de hueco estrecho; y
iii. una ranura de anillo de sellado de rotor (39) formada en dicho cuerpo principal de rotor (30a); y
d. un anillo de sellado (19);
en donde dicho rebaje anular (22a) coopera con dicha proyección axial de rotor (32) para formar una primera holgura radial (23) entre dicho estátor (20) y dicho rotor (30) y una holgura axial (25) entre dicho estátor y dicho rotor;
en donde dicho rebaje anular (22a) y dicha proyección axial de rotor (32) se definen además como cooperantes para formar una segunda holgura radial entre dicho estátor (20) y dicho rotor 30;
caracterizado por que
un saliente se extiende radialmente hacia fuera desde dicho cuerpo principal de estátor (20a);
una ranura exterior (24a) está posicionada entre dicho saliente (24a) y dicha barrera (24); y
una primera porción de dicho anillo de sellado (19) está posicionada en dicha ranura de anillo de sellado de estátor (29), y
una segunda porción de dicho anillo de sellado está posicionada en dicha ranura de anillo de sellado de rotor (39).
2. El conjunto de junta de árbol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una dimensión axial de dicha ranura de anillo de sellado de estátor (29) se define como aproximadamente igual a una dimensión axial de dicha ranura de anillo de sellado de rotor (39), y en donde un área en sección transversal de dicha ranura de anillo de sellado de rotor es más pequeña que un área en sección transversal de dicha ranura de anillo de sellado de estátor; y, opcionalmente, en donde una dimensión radial de dicha ranura de anillo de sellado de estátor (29) está definida como siendo mayor que una dimensión radial de dicha ranura de anillo de sellado de rotor (39), y en donde dicha dimensión radial de dicha ranura de anillo de sellado de rotor es mayor que dicha dimensión axial de la misma.
3. El conjunto de junta de árbol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dichas holguras radiales primera y segunda entre dicho estátor y dicho rotor están definidas como siendo generalmente paralelas entre sí y perpendiculares a dicha holgura axial (25).
4. El conjunto de junta de árbol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una anchura de dicha ranura colectora (26) en una dimensión axial es aproximadamente 46 % de una longitud total de dicho conjunto de junta de árbol en dicha dimensión axial.
5. El conjunto de junta de árbol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una profundidad de dicha ranura colectora (26) en una dimensión radial es aproximadamente 40 % de dicha longitud total de dicho conjunto de junta de árbol en dicha dimensión axial.
6. Un método de funcionamiento de un conjunto de junta de árbol de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el método:
a. acoplar el estátor (20) con la carcasa (12);
b. acoplar el rotor (30) con el árbol (14) que se extiende desde y puede girar con respecto a dicha carcasa; c. recoger un contaminante en dicha ranura colectora (26); y,
d. permitir que dicho contaminante salga de dicho conjunto de junta de árbol a través de un drenaje (26a) en comunicación fluídica con dicha ranura colectora.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicha ranura colectora (26) está además definida como comprendiendo una pared interna (28a) separada axialmente de una pared externa (28b) por un suelo (28c).
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además garantizar que dichas paredes internas y externas (28a, 28b) sean lo suficientemente profundas como para evitar que una burbuja de lubricante dentro de dicha ranura colectora (26) entre en contacto con dicho rotor (30).
9. Un método de instalación de un conjunto de junta de árbol de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo dicho método:
a. posicionar dicho conjunto de junta de árbol concéntricamente alrededor del árbol (14);
b. mover dicho conjunto de junta de árbol axialmente hacia dentro a lo largo de dicho árbol hacia una carcasa (12), en donde dicho árbol sobresale de dicha carcasa y puede girar con respecto a la misma;
c. presionar el estátor (20) de dicho conjunto de junta de árbol en dicha carcasa;
d. acoplar dicha proyección radial hacia dentro de estátor (22) con el rotor (30) para comunicar una fuerza axialmente hacia dentro ejercida sobre dicho estátor al rotor; y
e. mover dicho rotor axialmente hacia dentro a lo largo de dicho árbol mediante dicha fuerza axialmente hacia dentro ejercida sobre dicho estátor.
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