BR0212190B1 - dispositivo para vedação entre um eixo rotativo e um alojamento fixo. - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO PAElA VEDAÇÃO ENTRE UM EIXO ROTATIVO E UM ALOJAMENTO FIXO"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a vedações magnéticas para eixos rotativos, mais particularmente, a vedações magnéticas que permitem um movimento axial do eixo. Antecedentes da Invenção

As vedações magnéticas têm mostrado ser confiáveis para utilização em eixos rotativos. As vedações magnéticas têm um anel estacionário, aqui a seguir denominado como um estator, e um anel rotativo, aqui a seguir denominado como um rotor. O estator é geralmente fixo ao alojamento do eixo e não gira com o eixo. O rotor geralmente gira com o eixo. O estator e o rotor se tocam através de faces de contato que proporcionam uma vedação entre o estator e o rotor. Obviamente, as faces de contato estão sujeitas a forças de atrito.

Diversos meios são empregados para manter a vedação entre as faces de contato. Meios magnéticos são um meio utilizado para manter as faces de contato do estator e do rotor em contato através das forças de atração de magnetos permanentes, referidos magnetos podem estar posicionados sobre o estator ou sobre o rotor, com os magnetos interagindo com materiais ferrosos no componente oposto. As características dessas vedações magnéticas são descritas na patente norte-americana No. 5.078.411, concedida a Adams, aqui incorporada a título de referência. Conforme mostrado nessa patente norte-americana, os magnetos podem estar posicionados sobre o estator (Figura 7) ou sobre o rotor (Figura 4).

Uma vedação magnética aperfeiçoada está mostrada na patente norte-americana No. 5.730.447, concedida a Dawson. Esta patente revela um anel interno "flutuante" sobre o estator, qual auxilia a manter as faces de contato em contato quando da ocorrência de desalinhamento do eixo ou de inclinação do eixo.

Entretanto, essas vedações magnéticas da técnica anterior têm falhado no que se refere a solucionar o problema da manutenção de uma relação adequada entre as faces de contato quando da ocorrência de um movimento axial do eixo.

Por exemplo, em ambas as patentes de Adams e Dawson um projeto de estator/rotor de dois componentes é utilizado o qual, quando um movimento axial do eixo ocorre, pode resultar em perda da vedação à medida que o estator e o rotor se separam.

Um outro problema com as vedações magnéticas de dois componentes é o risco potencial que as faces de contato sejam danificadas. Para efetuar uma vedação, as faces de contato são usinadas em um plano com elevadas tolerâncias, da ordem de 0,00025 a 0,00125 mm. Quando da montagem é possível ao instalador arranhar, marcar ou de qualquer outra forma danificar as faces de contato. Isso pode facilmente acontecer já que o instalador tem acesso a ambas as faces.

Um problema final com as vedações magnéticas é que alguns componentes das vedações podem ser unidos ao eixo rotativo com anéis em "O" elastoméricos. Ao longo do tempo, estes anéis podem ser expostos a calor e a outros esforços e os anéis podem aderir ou se tornarem parcialmente ligados ao eixo, impedindo problemas durante períodos de movimento axial do eixo. Sumário da Invenção

Portanto, é um objetivo da presente invenção proporcionar uma vedação magnética rotativa a qual permite um movimento axial não limitado do eixo em qualquer direção sem a remoção da vedação. É um objetivo da presente invenção proporcionar uma unidade de vedação magnética estator/rotor única.

É um objetivo da presente invenção proporcionar uma unidade de vedação magnética estator/rotor única de fácil instalação sem a necessidade de mangas, colares de acionamento ou outros dispositivos para ajustar a vedação no interior do alojamento do eixo.

É um objetivo da presente invenção proporcionar uma vedação magnética na qual as faces de contato estão protegidas durante a instalação.

É também um objetivo da presente invenção proteger as faces de contato contra exposição a contaminantes durante os modos de operação e de espera das máquinas onde as mesmas estão instaladas.

É um outro objetivo da presente invenção liberar os anéis em "O" presos durante os períodos de movimento axial do eixo.

A presente invenção compreende um estator e um rotor, magnética e mecanicamente acoplados. O acoplamento mecânico é proporcionado através de uma ranhura anular de intertravamento proporcionada sobre um componente e uma face de flange sobre o outro componente. O acoplamento mecânico permite aos dois componentes se tornarem interconectados após uma faixa pré-determinada de movimento livre do rotor ser excedida. Após a faixa pré-determinada ser excedida, o rotor desliza ao longo do eixo enquanto o estator permanece fixo. Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 mostra uma vista em seção transversal através de uma realização da presente invenção, a versão com o rotor exposto. A Figura 2 mostra uma vista em seção transversal através de uma outra realização da presente invenção, a versão com o estator exposto.

A Figura 3 mostra uma vista em seção transversal através de outras realizações da versão com o estator exposto da presente invenção. Descrição Detalhada da Invenção Realização 1 - Rotor Exposto O Estator

Para propósitos de definição, movimento axial significa em uma direção ao longo do eixo, ao passo que transversal ou radial significa em uma direção perpendicular ao eixo. Todos os anéis em "O" são considerados como "dispositivo de vedação", e são preferivelmente construídos de viton.

A presente invenção consiste de um estator 10 e um rotor 50 mecânica e magneticamente acoplados, ambos o estator 10 e o rotor 50 tendo anéis tendo furos ligeiramente maiores que o eixo ao qual os mesmos serão acoplados. Uma realização está mostrada na Figura 1. A Figura mostra o estator 10 e o rotor 50. Nesta realização, o rotor 50 está posicionado fora do alojamento 2. O rotor 50 envolve o eixo rotativo 1. 0 estator 10 é uma peça de dois componentes, compreendendo um adaptador de alojamento 11 e uma face estacionária 12. A face estacionária 12 e o adaptador de alojamento 11 estão acoplados pelo anel em "O" 13. Nesta realização, o adaptador de alojamento é de aço ferro-magnético 17-4PH, ao passo que a face estacionária é de aço 14-4PH endurecido por tratamento a quente. A face estacionária 12 pode "flutuar" com relação ao adaptador de alojamento 11,, conforme revelado na patente norte-americana No. 5.730.447, a qual é aqui incorporada a título de referência. A face estacionária 12 tem uma face de contato 12A, usinada plana com uma tolerância muito alta (tal como no máximo 0, 000584 mm). A face de contato 12A pode ser revestida, por exemplo, com silicatos, óxidos de titânio, estelita de cromo ou nitretos de titânio. O adaptador de alojamento 11 é assentado na abertura 4 do alojamento do eixo através do anel em "O" 14 ajustado na ranhura 15 no adaptador de alojamento. A ranhura 15 pode ter uma ranhura de linha central 16 abaixo da ranhura 15 (uma "ranhura dentro da ranhura"); a ranhura 16 permite ao anel em "O" 14 colocado na ranhura 15 "flutuar" ou ser comprimido para o interior da ranhura de linha central 16, desta formai limitando a capacidade do anel em "O" de deslizar no interior da ranhura 15, o que é bem conhecido no estado da técnica. Alternativamente, a ranhura 15 pode ser conformada para resistir ao deslizamento do anel em "O", tal como um formato semi-circular da ranhura, conforme revelado na patente norte-americana No. 5.730.447 (ambas as configurações são designadas como a "configuração anti- deslizamento").

O adaptador de alojamento 11 tem uma primeira virola 17 e uma segunda virola 18. Quando o adaptador de alojamento 11 está instalado, a segunda virola 18 está topejando contra o exterior do alojamento do eixo e a primeira virola 17 é mantida fora do alojamento do eixo uma distância correspondente à espessura da segunda virola 18. Desta forma, a primeira virola 17 proporciona uma superfície de fixação a qual pode ser utilizada para auxiliar na remoção da vedação instalada montada a partir da abertura 4 de alojamento do eixo.

O adaptador de alojamento 11 também tem um anel circunferencial 20 verticalmente projetado o qual se estende axialmente com um flange de anel 21 o quail se estende transversalmente a partir do anel 20. Conforme mostrado, o flange de anel 21 se estende transversalmente no sentido para fora, uma extensão no sentido para dentro também poderia servir para a função projetada para essa peça, conforme descrito a seguir.

O Rotor

O rotor 50 gira com o eixo e está acoplado ao eixo 1 através de um anel em "0" 51 recebido em uma ranhura angular 52. O anel em "O" 51 também sela o rotor 50 contra o eixo 1. Entretanto, o diâmetro do anel em "O" 51 é ligeiramente menor que a largura da ranhura 52. Uma realização atual da largura da ranhura é aproximadamente 0,01 maior que o diâmetro do anel em "O", após a compressão do anel em "0" no interior da ranhura. O rotor 50 também tem uma face de contato 53 a qual coopera com a face de contato 12A do estator para selar as superfícies do estator/rotor. Esta configuração anel em "0"/ranhura 51/52 não deve ser a configuração anti-deslizamento, uma vez que é desejado que o rotor 50 deslize ao longo do eixo 1 pa::a compensar o desgaste nas superfícies de contato, o qual ocorre com o tempo. A superfície de contato 53 é geralmente composta de uma combinação de tetrafluoretileno (TFE), ou politetrafluoretileno (PTFE), ou teflon) grafite de carbono e material cerâmico.

O rotor 50 tem uma ranhura anular 54 que se estende axialmente a qual é substancialmente o perfil em seção transversal complementar do anel axial 20 e do flange de anel 21, embora ligeiramente alargados (aqui os perfis diferem por 0,010, permitindo uma determinada "folga" entre a ranhura anular 54 e o anel axial 20 (a faixa de movimento livre do rotor). A quantidade de folga é pré-determinada e não deve ser grande o suficiente para prejudicar a capacidade dos magnetos de manter as faces de contato unidas. O formato da ranhura anular complementar resulta em um ombro ou do flange 55 sobre a extremidade da ranhura anular 54 do rotor, a qual, conforme será descrito a seguir, opera em conjunção com um flange de anel 21 sobre o anel axial 20 do estator 10. Esse ombro 55 é projetado para se acoplar mecanicamente com o anel axial 20 do estator e com o flange de anel 21 após uma faixa de movimento livre do rotor 50 ser excedida.

A vedação 100 é montada através do intertravamento do estator 10 e do rotor 50 em uma unidade pelo intertravamento da ranhura anular 54 do rotor com o anel axial 20 do estator. Esse intertravamento exige ou uma f lexibilidaide na ranhura angular do rotor ou uma compressibilidade no anel/flange do estator. Foi observado que a utilização de um material sintético não magnético composto de carbono/tefIon(PTFE)/cerâmica para a construção do rotor proporciona a flexibilidade necessária. Um material observado como adequado é 700HP, disponível a partir da GSF Plastics em Houston, Texas. Esse material também é adequado para a face de contato do rotor, desta forma permitindo que todo o rotor seja construído em uma única peça.

O rotor 50 tem uma série de cavidades 60 as quais se estendem longitudinalmente. Posicionados nessas cavidades estão magnetos permanentes 61, geralmente de composição de terra rara conhecidos no estado da técnica, tal como cobalto samário. 0 número e o tamanho dos magnetos deve ser suficiente para manter uma relação de vedação entre as faces de contato. A colocação dos magnetos 61 em um material não magnético proporciona o benefício de não prejudicar o campo de fluxo produzido pelos magnetos. Alternativamente, um anel magnético poderia ser utilizado ao invés de uma pluralidade de magnetos.

Os magnetos 61 são fixados ao rotor por epóxi. Entretanto, quando da utilização de um rotor de composto de material sintético, a aderência do epóxi ao rotor pode ser problemática. Para solucionar esse problema, canais de epóxi 99 são usinados no rotor 50, com os canais tendo uma configuração ligeiramente afunilada na extremidade oposta à cavidade. É importante que o canal da cavidade tenha uma porção superior tendo uma área de seção transversal maior que a abertura do canal para a cavidade (o fundo do canal). A largura adicional da porção superior irá resistir à remoção do tampão de epóxi o qual será formado no canal e irá reter o magneto fixado ao fundo do tampão de epóxi. O epóxi posicionado nesses canais 99 irá contatar e aderir aos magnetos 61 e, desta forma, irá reter os magnetos 61 no interior da cavidade 60, resistindo ao movimento do magneto pelo "tampão de epóxi" na extremidade afunilada do canal 99. Um epóxi adequado é 3M-DP 190, disponível a partir da 3M Corporation.

Conforme pode ser visto, o estator/rotor pode ser montado na fábrica e enviado para o local de instalação como uma unidade 100. Neste modo, as faces de contato 12A/153 não são expostas, desta forma protegendo as faces contra danos quando da instalação. No local, a unidade de vedação 100 é colocaida sobre o eixo 1 e deslizada para sua posição final. Devido ao conjunto estator/rotor estar selado contra o alojamento/eixo por respectivos anéis em "O", a vedação é relativamente fácil de instalar e uma máquina de prensagem não é necessária. Operação

A vedação 100 conforme descrita permite um movimento axial do eixo, conforme descrito a seguir.

A. Movimento no sentido para fora Se o eixo 1 se desloca no sentido para fora a partir do alojamento, o rotor 50 irá inicialmente se deslocar no sentido para fora com o eixo, mas os magnetos irão puxar o rotor de volta em contato com o estator. Para o primeiro grau de movimento (na faixa de 0,254 mm), o rotor desliza facilmente ao longo do eixo (com o anel em "O" permanecendo estacionário sobre o eixo uma vez que o diâmetro do anel em "O" é 0,254 mm menor que a largura da ranhura) . Se o movimento do eixo excede a folga entre o anel em "O" 51 e a largura da ranhura anular 52 (geralmente maior que 0,254 mm), o anel em "O" 51 irá contatar a parede lateral da ranhura anular 52 e o rotor irá novamente se deslocar axialmente no movimento dos anéis em "O" na ranhura 52.

Uma força de fechamento magnética de aproximadamente 20,68 a 27,57 KPa foi observada como sendo suficiente para sobrepujar as forças de atrito no anel em "O" para deslizar o rotor radialmente sobre o eixo. Entretanto, pelos motivos que serão expostos a seguir, uma força de fechamento (nas faces de contato) de 62,05 a 75,84 KPa é preferida. Uma força de fechamento maior é preferida pelo seguinte motivo. Após a vedação ser posicionada sobre o eixo, o anel em "O" 51 é exposto ao calor e pode aderir ao eixo do motor. Se o anel em "O" adere ao eixo, o anel em "O", ao ser trazido em contato com a parede lateral da ranhura 52 através do movimento suficiente do eixo, não irá deslizar. Quando isso ocorre, o rotor deixa de seguir ou reproduzir os movimentos no sentido para fora do eixo, resultando em uma abertura entre as faces de contato. Um movimento adicional do eixo no sentido para fora superior a 0,254 mm irá causar com que uma "folga" entre o rotor e o estator ocorra ou seja eliminada, com o que a ranhura/ombro do rotor contata o flange do anel. Quando do contato, o rotor é mecanicamente acoplado ao estator e não pode mais se deslocar sobre o eixo e, como um resultado, o anel em "0" aderido é liberado, permitindo ao rotor novamente deslizar sobre o eixo. Entretanto, agora o rotor está separado a partir do estator por 0,254 mm com uma resultante redução nas forças de fechamento magnéticas. Com o projeto atual, este espaço de 0,254 mm deveria reduzir as forças de fechamento a aproximadamente 60% daquelas presentes quando as faces de contato estão em contato, ou uma redução de a partir de aproximadamente 68, 94 KPa para uma força de fechamento de aproximadamente 27,57 KPa. Conforme indicado acima, uma força de 27,57 Kpa é suficiente para forçar as faces de contato uma contra a outra e desta forma mecanicamente desacoplar o anel/flange do estator a partir do ombro/ranhura do rotor.

A presente disposição permite ao rotor deslizar sobre o eixo e geralmente manter uma vedação. E mesmo quando o anel em "0" adere, a presente disposição é projetada para liberar o anel em "O" aderido (com um movimento suficiente: do eixo) através de um acoplamento mecânico do estator/rotor, desta forma reduzindo as forças de atrito de tal modo que a força de fechamento magnética é suficiente para magneticamente acoplar (conforme acima distinguido do acoplamento mecânico da geometria do anel/ranhura anular) e unir as faces de contato.

A face estacionária 12 do estator irá deslizar axialmente através do adaptador de alojamento 11 sob a operação dos magnetos. Com um movimento suficiente do eixo, a extremidade de flange 55 da ranhura anular irá contatar o flange de anel 21 axial. Neste ponto, o estator/rotor estão mecanicamente acoplados como uma unidade. Um movimento adicional no sentido para fora do eixo irá resultar em uma de duas possibilidades: (a) a unidade acoplada irá se deslocar axialmente com o eixo; ou (b) o rotor 50 irá se deslocar sobre o eixo 1 enquanto o adaptador de alojamento 11 permanece estacionário no alojamento. Devido às forças de atrito mantendo o estator 10 no alojamento serem maiores que as forças de atrito mantendo o rotor 50 no eixo (devido à área maior do anel em "O" sobre o alojamento do estator e a configuração anti-deslizamento deste anel em "O"), o resultado é que o rotor 50 desliza sobre o eixo com o adaptador de alojamento 11 permanecendo estacionário. B. Movimento no sentido para dentro

Se o eixo desliza no sentido para dentro, o estator e o rotor são mecanicamente acoplados através do contato entre as faces de contato do estator e do rotor, e o rotor deve deslizar sobre o eixo, mesmo quando o anel em "O" está aderido ao eixo. Quando o anel em "O" adere ao eixo, o movimento no sentido para dentro, se suficiente, irá liberar o anel em "O" através de uma força de cisalhamento.

Em ambos os casos (movimento no sentido para dentro do eixo, movimento no sentido para dentro do eixo), as faces de contato geralmente permanecem uma superfície de vedação e os anéis em "O" em torno do alojamento e do eixo continuam a vedação. No movimento no sentido para dentro com um anel em "O" aderido, uma vedação pode ser perdida por um curto tempo ou até o eixo retornar no sentido para dentro ou até um movimento adicional no sentido para fora do eixo liberar o anel em "O". Na maioria dos casos operacionais, o movimento axial do eixo será transiente, e qualquer perda de vedação resulta em uma pequena ou em nenhuma perda de fluido através das faces de contato, particularmente em um meio ambiente do tipo agitado. Adicionalmente, a ranhura anular e o anel/flange de intertravamento proporcionam uma característica adicional. A geometria dessas características resulta em um labirinto, proporcionando uma proteção adicional para as faces de contato contra contaminantes.

Conforme projetado, a vedação exposta do rotor é considerada como a melhor para aplicações em compartimentos com agitação ou umidade, em oposição à uma aplicação submersa. Conforme pode ser visto, em um ambiente submerso, a pressão hidráulica no sentido para fora será aplicada sobre as faces de contato, tendendo a separar as faces de contato.

Desta forma, a geometria do rotor/estator proporciona um dispositivo para o acoplamento do estator e do rotor e a diferença entre as forças de atrito mantendo o estator e o rotor proporciona um dispositivo para permitir ao rotor se deslocar com o estator permanecendo fixo. É também possível ao estator permanecer fixo simplesmente com um encaixe por pressão do adaptador de alojamento e da geometria do adaptador de alojamento. Entretanto, nestes casos, a vedação como um todo será mais difícil de instalar. Realização 2 - Estator Exposto O Estator

A Fig. 2 mostra uma outra realização, uma tendo o rotor 50 no alojamento 2 do eixo enquanto o estator 10 é exposto. Como antes, o estator 10 é uma peça multicomponentes. Conforme mostrado na Fig. 2, o estator 10 é um componente de três peças, uma face estacionária 12, um adaptador 16 da face estacionária e um adaptador de alojamento 11. Conforme mostrado, o adaptador 16 da face estacionária e o adaptador de alojamento 11 são acoplados através de um anel em "O". Quando da montagem, um adesivo, tal como um adesivo de alta pega, pode ser colocado na área circunferencial do adaptador de alojamento 11 e do adaptador 16 da face estacionária na região 40 entre o anel em "O" e a superfície externa. Adicionalmente, o furo interno do adaptador de alojamento contem dois flanges em cascata: uma primeira área de flange 44 sobre a qual o adaptador 16 da face estacionária topeja; e uma segunda área de flange 45 a qual cria uma ranhura anular 20 quando o adaptador de alojamento 11 e o adaptador 16 da face estacionária são montados. Esta ranhura anular 2 0 tem uma parede lateral 91 a qual atua como um ombro de intratravamento o qual irá intertravar com o flange 80 sobre o rotor 50, descrito a seguir. Em alguns casos, pode ser desejado unir fixamente o adaptador 16 da face estacionária ao adaptador de alojamento 11, tal como pelo grampeamento da união 69 entre esses componentes (ver a Fig. 3) .

O adaptador de alojamento 11 está acoplado ao alojamento 2 através de uma configuração de anel em "O" anti- deslizamento, previamente descrita. À medida que o estator 10 é agora o componente exposto, o adaptador de alojamento 11 agora tem uma parede externa de virola dupla (virola 51 e virola 52) proporcionando o flange de levantamento para facilitar a remoção de uma vedação instalada. Esta disposição de virola dupla não é necessária para a operação da vedação. Uma pluríilidade de magnetos 61 é posicionada em cavidades 60 no adaptador 16 da face estacionária. Novamente, os magnetos 61 são fixados por epóxi nas cavidades 60 no adaptador 16 da face estacionária e os canais de epóxi 99 podem ser utilizados. Na configuração de estator exposto, um material preferido para o adaptador 16 da face estacionária e para o adaptador de alojamento 11 é bronze, um material não magnético. Quando da utilização de um adaptador da face estacionária de bronze, os magnetos podem ser encaixados sob pressão no interior das cavidades sem epóxi.

A face estacionária 12 é agora iam anel anular separado, posicionado sobre um flange circunferencial 77 voltado para o eixo sobre o adaptador 16 da face estacionária. Um lado da face estacionária 12 contém a face de contato 12A do estator e toda a face estacionária é composta de um material sintético deslizável composto resistente ao calor, tal como um composto de tetrafluoretileno (TFE) material de grafite de carbono e cerâmica, ou cerâmica com enchimento de vidro e teflon.

A face estacionária 12 é fixada ao adaptador 16 da face estacionária com epóxi. Para auxiliar na resistência de fixação do epóxi, a porção da face estacionária 12 a qual irá contatar o adaptador 16 da face estacionária pode ser gravada para aumentar a área de superfície.

Outros materiais componentes adequados são conhecidos na técnica. O Rotor

O rotor 50 é um anel anular e está acoplado ao eixo 1 através de um anel em "O" 51, posicionado na ranhura anular 52, Não é desejado utilizar a configuração de anel em "O" anti- deslizante. Como na configuração de rotor exposto, o anel em "0" é aproximadamente 0,254 mm menor (após sua compressão na ranhura) que a ranhura anular na qual o mesmo está posicionado.

O rotor 5 0 tem um flange transversal circunferencial 80 o qual, quando o rotor 50 está montado com o estator 10, se encaixa em uma ranhura anular 90 formada entre o adaptador 16 da face estacionária e o adaptador de alojamento 11. A unidade combinada é projetada de modo a ter um determinado grau de "folga" ou espaço entre o flange 80 do rotor e o adaptador de alojamento 11. 0 rotor 50 tem uma face de contato 53 a qual desliza sobre e cria uma vedação deslizante com a face de contato 12A. Conforme pode ser visto, o flange transversal circunferencial 80 do rotor permite ao rotor 50 e ao estator 10 serem combinados em uma unidade na fábrica e enviados para o local de montagem, desta forma protegendo as faces de contato contra danos. O rotor 50 é composto de aço inoxidável ferromagnético 17-4ph. Operação

Quanto o estator 10 e o rotor 50 são montados e instalados, uma vedação intertravada 100 (estator e rotor intertravados) é novamente criado permitindo um movimento ilimitado do eixo. Por exemplo, à medida que o eixo 1 se desloca no sentido para fora, o rotor 50 desliza sobre o eixo 1 enquanto o estator 10 permanece estacionário com relação ao alojamento 2. As forças de atrito prendem o adaptador de alojamento 11 ao alojamento 2 e as forças de atrito prendem o adaptador 16 da face estacionária ao eixo 1. Para um movimento no sentido para fora, o rotor irá deslizar sobre o eixo mantendo contato entre as faces de contato do rotor e do estator. Se o anel em "O" adere ao eixo, o rotor é forçado a seguir o eixo e o anel em "O" será liberado pelas forças de cisalhamento.

Para um movimento no sentido para dentro menor que aproximadamente 0,254 mm, as faces de contato do rotor 50 e do estator 10 irão permanecer em contato à medida que o rotor gira axialmente sobre o eixo através das forças magnéticas. Para um movimento do eixo acima de 0,254 mm, a manutenção do contato ou vedação entre as faces de contato irá depender da capacidade de deslizamento do anel em "O". Se o anel em "O" está livre para deslizar, os magnetos criam uma força de fechamento suficiente para sobrepujar as forças de atrito do anel em "O" e continuarão a prender o rotor em direção ao estator, desta forma mantendo o contato e a vedação entre as faces de contato do estator e do rotor. Se o anel em "O" adere ao eixo, um movimento no sentido para dentro superior a 0,254 mm irá resultar na abertura de um espaço entre as faces de contato. Um movimento adicional do eixo no sentido para dentro em excesso de 0,254 mm irá então causar com que o flange do rotor entre em contato com a parede lateral da ranhura, criando uma força de cisalhamento sobre o material do anel em "O", liberando o anel em "O" e permitindo ao rotor adicionalmente deslizar sobre o eixo, desta forma permitindo aos magnetos puxar as faces de contato do rotor e do estator e vedar as faces de contato do estator.

Em circunstâncias de operação normal, um tal movimento do eixo é usualmente transitório e de curta duração e, desta forma, a perda da vedação por um curto período de tempo (até 0 anel em "O" ser liberado para deslizar) é usualmente tolerável.

A vedação de estator exposto é adequada para um meio ambiente com agitação, umidade ou submerso. Em um ambiente submerso, a pressão hidráulica sobre a face do rotor irá simplesmente aplicar uma pressão de compressão sobre as faces de contato, auxiliando na função de vedação. Outras configurações da vedação com estator exposto estão mostradas na Fig. 3. Os mesmos números de referência identificam componentes similares. Conforme pode ser visto a partir da Fig. 3, o "flange" sobre o rotor 50 é um aumento do rotor 50 em uma direção transversal. Quando aqui utilizada, a expressão "flange" deve ser interpretada como incluindo um tal aumento. Como será prontamente aparente, o estator 10 e o rotor 50 são mecanicamente acoplados através da geometria desses componentes. Na realização de rotor exposto, o rotor tem uma ranhura anular enquanto o estator tem o flange de acoplamento. Na realização de estator exposto, o estator tem a ranhura anular e o rotor tem o flange de acoplamento. Obviamente, a colocação do flange/ranhura sobre o rotor/estator pode ser utilizada para produzir o acoplamento desejado.

A capacidade de compensar o movimento axial do eixo é uma vantagem de um modo de operação e em um modo de manutenção. Obviamente, a tolerância com o movimento do eixo enquanto mantendo uma vedação contra o eixo é benéfica. A vedação de acordo com a presente invenção entretanto pode ser mantida em posição e realizar uma função de vedação se o motor necessita ser removido de serviço e o eixo puxado para realização de manutenção.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com relação a realizações especificas, é antecipado que alterações e modificações da mesma sem dúvida serão aparentes àquelas pessoas versadas na técnica. Portanto, pretende-se que as reivindicações anexas sejam interpretadas como cobrindo todas tais alterações e variações que estejam dentro do verdadeiro espirito e escopo da invenção.

Claims (9)

1. Dispositivo para vedação entre um eixo rotativo e um alojamento fixo, referido dispositivo caracterizado pelo fato que compreende um estator anular (10) e um rotor (50) anular (50), o referido estator (10) tendo um dispositivo de vedação para a formação de uma vedação com o referido alojamento, o referido rotor (50) tendo um dispositivo de vedação para formar uma vedação com o referido eixo, cada um do referido rotor (50) e do referido estator (10) tendo faces de contato, o referido dispositivo tendo meios para mecanicamente acoplar o referido rotor (50) e o referido estator (10) de tal modo que o referido rotor (50) se desloca axialmente independentemente a partir do referido estator (10) por um distância pré-determinada e após a referida faixa pré-determinada ser excedida, o referido movimento axial do rotor (50) é acoplado ao referido movimento axial do estator (10) e pelo menos um magneto (61) forçando as referidas faces de contato uma contra a outra para formar uma vedação quando as faces de contato do referido estator (10) e do referido rotor (50) estão em contato.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referidos meios para mecanicamente acoplar referido rotor (50) e referido estator (10) incluem um flange de intertravamento (55) e uma ranhura (54) anular (54), referido flange posicionado sobre um do referido rotor (50) ou do referido estator (10) e a referida ranhura (54) formada no outro do referido rotor (50) ou do referido estator (10).

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que a referida ranhura anular (54) está formada no referido estator (10) e o referido flange está posicionado sobre o referido rotor (50).

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que a referida ranhura (54) anular (54) está formada no referido rotor (50) e o referido flange está posicionado sobre o referido estator (10).

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referidos meios para mecanicamente acoplar referido estator (10) e referido rotor (50) formam um labirinto entre referido estator (10) e referido rotor (50).

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referido rotor (50) é substancialmente construído de um material semi-flexível resistente ao calor, pelo menos um magneto (61) posicionado sobre o referido rotor (50) forçando as referidas faces de contato uma contra a outra para formar uma vedação entre o referido estator (10) e o referido rotor (50) quando as referidas faces de contato estão em contato.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que cada um da referida pluralidade de magnetos (61) está posicionado em uma cavidade sobre o referido rotor (50), cada uma das referidas cavidades (60) tendo um canal para receber epóxi tendo uma porção de fundo a qual abre para o interior da referida cavidade, cada um dos referidos canais de epóxi (99) tendo adicionalmente uma porção superior, a referida porção superior tendo uma área de seção transversal maior que a referida porção inferior, e epóxi sendo posicionado no referido canal para receber epóxi para manter os referidos magnetos (61) no interior das referidas cavidades (60).

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que compreende uma pluralidade de magnetos (61).

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referido flange e referida ranhura (54) anular (54) têm perfis de seção transversal substancialmente complementares.