BR112016007741B1 - Conjunto de vedação para vedar uma passagem de fluido contra contaminantes, motor para uma bomba, método para prender um conjunto de vedação e método para detectar a perda de integridade de vedação - Google Patents
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Abstract
conjunto de vedação para vedar uma passagem de fluido contra contaminantes, motor para uma bomba, método para prender um conjunto de vedação a um alojamento de motor, e, método para detectar a perda de integridade de vedação em uma passagem de fluido. um conjunto de vedação para vedar uma passagem de fluido contra contaminantes é descrito. a passagem de fluido é formada por um eixo rotativo entrando em uma abertura no alojamento. a passagem de fluido conecta um interior do alojamento, e qualquer exterior do alojamento. o conjunto de vedação inclui um primeiro membro de vedação e um segundo membro de vedação, que divide a passagem de fluido em uma seção interior, uma seção aberta, e uma seção vedada. a seção interior é exposta ao interior do alojamento. a seção vedada é fluidicamente vedada entre a seção o interior e a seção aberta. um sensor é disposto dentro da seção vedada. o sensor é configurado para detectar os contaminantes dentro da seção vedada e é eletronicamente acoplado a um controlador configurado para enviar um sinal de alarme. o sensor é um sensor de umidade e esse estende para um rebaixo anular formado no membro estacionário.
Description
[001] Este pedido reivindica prioridade ao pedido provisional US61/889.411, depositado em 10 de outubro de 2013, aqui incorporado pela referência em sua integralidade.
[002] Esta invenção se refere a conjuntos de vedação para usoem equipamento rotativo e, em particular, a um conjunto de vedação de eixo e sistema para monitorar a integridade do conjunto de vedação.
[003] Dispositivos vedadores de eixo são comumente usadospara proteger a integridade dos ambientes de mancal em vários tipos de equipamento rotativo. Muitos destes dispositivos de vedação, porém, podem se desgastar e falhar rapidamente. Após essa falha, contaminantes, como, por exemplo, umidade, normalmente migram para dentro do reservatório de lubrificação de mancal (ou seja, o lado isolado do dispositivo de vedação) resultando em dano ao equipamento rotativo.
[004] Métodos são atualmente usados na indústria para detectarumidade/contaminantes sobre lado isolado de uma vedação, que notifica um usuário que a integridade da vedação foi perdida ou, de outro modo, comprometida. Por exemplo, ao se usar uma vedação mecânica para separar um conjunto de mancal carregado com óleo de uma bomba submersível do ingresso do meio bombeado (ou seja, água), um sensor é colocado no óleo. A detecção de umidade no óleo dispara um alarme. Para conjuntos carregados com graxa, o posicionamento de um sensor na graxa frequentemente falha em detectar a presença de contaminantes. Além disso, é comum que graxa limpa cubra o dispositivo de sensoreação durante operação inicial, impedindo, desse modo, que contaminantes entrem em contato e, assim, disparem o sensor. Mesmo se os sensores forem disparados quando o meio lubrificante está contaminado, os efeitos negativos e danos sobre os mancais ou outros componentes sobre o lado isolado da vedação provavelmente já terão ocorrido.
[005] Em um primeiro aspecto, é provido um conjunto de vedaçãopara vedar uma passagem de fluido contra contaminantes. A passagem de fluido é formada por um eixo rotativo entrando em uma abertura em um alojamento. A passagem de fluido conecta um interior do alojamento e um exterior do alojamento. O conjunto de vedação inclui um primeiro membro de vedação e um segundo membro de vedação, que divide a passagem de fluido em uma seção interior, que é exposta ao interior do alojamento, uma seção aberta, que é exposta ao exterior, e uma seção vedada, que fica vedada fluidicamente entre a seção interior e a seção aberta. Um sensor é disposto dentro da seção vedada e é configurado para sensorear os contaminantes dentro da seção vedada.
[006] Em certas modalidades, o conjunto de vedação inclui aindaum membro estacionário circundando o eixo e é afixado ao alojamento. O conjunto de vedação inclui ainda um membro rotativo, que é preso a uma porção adjacente do eixo. O membro rotativo e o membro estacionário dividindo a passagem de fluido conectando o interior do alojamento ao exterior do alojamento.
[007] Em certas modalidades, o primeiro membro de vedação é preso entre o membro rotativo e o membro estacionário.
[008] Em outra modalidade ainda, o membro estacionário e omembro rotativo são interengrenados para formar um labirinto na passagem de fluido.
[009] Em outra modalidade ainda, o labirinto é o primeiro membrode vedação.
[0010] Em certas modalidades, o segundo membro de vedação épreso do membro estacionário.
[0011] Em outras modalidades, o primeiro e segundo membros devedação são presos ao membro estacionário.
[0012] Em outra modalidade ainda, o membro rotativo é umdefletor de óleo.
[0013] Em outra modalidade ainda, um orifício formado na porçãoestacionária se estendendo do labirinto através da porção estacionária, de modo que, durante rotação do membro móvel, contaminantes saiam do labirinto através do orifício antes de entrar na seção vedada.
[0014] Em certas modalidades, o primeiro membro de vedação éum anel de vedação elastomérico e o segundo membro de vedação é um anel de vedação elastomérico.
[0015] Em outras modalidades, o eixo acopla um motor a umabomba.
[0016] Em certas modalidades, o sensor é eletronicamenteacoplado a um controlador, que é configurado para enviar um sinal de alarme indicando a detecção de um contaminante.
[0017] Em outra modalidade ainda, o sensor é preso ao membroestacionário e es estende para um rebaixo anular formado no membro estacionário.
[0018] Em outra modalidade ainda, o sensor detecta umidade.
[0019] Em certas modalidades, o alojamento inclui uma cavidade de mancal.
[0020] Em outras certas modalidades, o alojamento inclui umacavidade de mancal em um motor para uma bomba.
[0021] Em um segundo aspecto, é provido um motor para umabomba que inclui um alojamento e um eixo rotativo se estendendo através de uma abertura no alojamento. O motor inclui ainda um conjunto de vedação circundando o eixo e vedando contra contaminantes fora do alojamento na abertura. O conjunto de vedação inclui um membro estacionário circundando o eixo e afixado ao alojamento. Um membro rotativo é preso a uma porção adjacente do eixo, o membro rotativo e o membro formando uma passagem de fluido conectando um interior do alojamento a um exterior do alojamento. Um primeiro membro de vedação e um segundo membro de vedação dividem a passagem de fluido em uma seção interior, que é exposta ao interior do alojamento, uma seção aberta, que é exposta ao exterior do alojamento, e uma seção vedada disposta entre e vedada da seção interior e a seção aberta. Pelo menos um sensor é disposto dentro da seção vedada e é configurado para sensorear os contaminantes dentro da seção vedada.
[0022] Em certas modalidades, o membro estacionário e omembro rotativo são interengrenados um com outro para formar um labirinto na passagem de fluido.
[0023] Em outras certas modalidades, um orifício é formado nomembro estacionário e se estende do labirinto através do membro estacionário, de modo que, durante rotação do membro rotativo, contaminantes saiam do labirinto através do orifício antes de entrar na seção vedada.
[0024] Em outra modalidade ainda, o labirinto é o primeiro membrode vedação.
[0025] Em outra modalidade ainda, o pelo menos um sensor é um sensor para detectar umidade.
[0026] Em outras certas modalidades, o pelo menos um sensor éeletronicamente acoplado a um controlador configurado para enviar um sinal notificando a detecção dos contaminantes na seção vedada.
[0027] Em outra modalidade ainda, o pelo menos um sensor épreso ao membro estacionário e se estende para um rebaixo anular formado no membro estacionário.
[0028] Em outra modalidade ainda, o primeiro e segundo membrosde vedação são presos ao membro estacionário para formar a seção vedada.
[0029] Em certas modalidades, o primeiro membro de vedação épreso entre o membro estacionário e um membro rotativo, o segundo membro de vedação é preso ao membro estacionário.
[0030] Em outras certas modalidades, o alojamento inclui umacavidade de mancal.
[0031] Em um terceiro aspecto, é provido um método para prenderum conjunto de vedação a um alojamento de motor. O conjunto de vedação veda um eixo rotativo entrando no alojamento contra contaminantes. O método inclui prender um membro estacionário ao alojamento para circundar o eixo rotativo. Um membro rotativo é preso a uma porção adjacente do eixo rotativo para rotação com o mesmo. O membro rotativo é posicionado adjacente ao membro estacionário para formar uma passagem de fluido entre eles. A passagem de fluido conecta um interior do alojamento e um exterior do alojamento. Um primeiro membro de vedação é um segundo membro de vedação são providos para dividir de modo vedado a passagem de fluido em uma seção interior, uma seção aberta, e uma seção vedada. A seção interior é exposta ao interior do alojamento, a seção aberta é exposta a um exterior do alojamento e a seção vedada é disposta entre a seção interior e a seção aberta. Um sensor é posicionado na seção vedada para sensorear contaminantes na seção vedada.
[0032] Em certas modalidades, o membro rotativo e o membroestacionário são formados de modo que eles sejam interengrenados e formem um labirinto na passagem de fluido.
[0033] Em outras certas modalidades, a provisão do primeiromembro de vedação inclui a formação do labirinto na seção aberta.
[0034] Em outra modalidade ainda, o método inclui usinar pelomenos uma câmara no membro estacionário para alojar o sensor.
[0035] Em outra modalidade ainda, o posicionamento do sensor naseção vedada inclui posicionar um sensor para detectar umidade na seção vedada.
[0036] Em certas modalidades, o método compreendeadicionalmente acoplar o sensor de umidade a um controlador, que é configurado para enviar um sinal notificando a determinação de um contaminante.
[0037] Em outras certas modalidades, a provisão do primeiromembro de vedação compreende prover o anel de vedação elastomérico e a provisão do segundo membro de vedação compreende prover um anel de vedação elastomérico.
[0038] Em outra modalidade ainda, a provisão do primeiro esegundo membros inclui prender o primeiro e segundo membro de vedação sobre o membro estacionário para engatar de modo vedado o eixo rotativo.
[0039] Em outra modalidade ainda, a provisão do primeiro esegundo membro de vedação inclui prender o primeiro membro de vedação entre o membro estacionário e o membro rotativo e um segundo membro de vedação ao membro estacionário.
[0040] Em outra modalidade ainda, prender um membro rotativo auma porção adjacente do eixo rotativo inclui prender um defletor de óleo ao eixo rotativo.
[0041] Em um quarto aspecto, é provido um método par detectar aperda de integridade de vedação. A vedação tem um primeiro membro de vedação e o segundo membro de vedação separado do primeiro membro de vedação e formar uma seção vedada para vedar uma cavidade de mancal contra contaminantes. O método inclui monitorar a seção vedada com um sensor para detectar a presença de contaminantes na seção vedada.
[0042] Em certas modalidades, a determinação da presença decontaminantes inclui detectar umidade na seção vedada.
[0043] Em outras certas modalidades, monitorar a seção vedadainclui detectar a presença de umidade após a umidade atingir o primeiro membro de vedação e antes da umidade entrar na cavidade de mancal.
[0044] Em outra modalidade ainda, em resposta à determinaçãoda presença de contaminantes, um alerta é gerado para comunicar uma perda de integridade de vedação.
[0045] Outros aspectos, características e vantagens se tornarãoaparentes a partir da descrição detalhada a seguir quando tomada em conjunto com os desenhos anexos, que fazem parte deste relatório e que ilustram, como exemplo, princípios da invenção.
[0046] A figura 1 é uma vista lateral esquemática de um sistemade bomba rotodinâmico com um sistema de detecção de contaminante.
[0047] A figura 2A é uma vista lateral em seção transversal de umconjunto de vedação tendo o sistema de detecção de contaminante.
[0048] A figura 2B é uma vista aproximada do conjunto devedação ilustrado na figura 2A.
[0049] A figura 2C é uma vista de seção transversal do conjuntode vedação ilustrado na figura 2B tomada ao longo da linha 2C-2C.
[0050] A figura 3 é uma vista lateral em seção transversal de umamodalidade adicional do conjunto de vedação configurada para detectar contaminantes.
[0051] A figura 1 é uma vista esquemática de um sistema debomba rotodinâmico 100 no qual um conjunto de vedação 115 emprega um sistema de detecção de contaminante 101 para detectar a presença de contaminantes e, assim, uma perda de integridade do conjunto de vedação 115 antes que os contaminantes entrem e contaminem uma região vedada. Na modalidade ilustrada na figura 1, o sistema de bomba 100 inclui uma bomba 105, como, por exemplo, uma bomba centrífuga, para bombear fluidos de uma entrada de fluido 102 através de uma saída de fluido 104. Um motor 130 disposto no interior de um alojamento 120 aciona a bomba 105 via um eixo rotativo 110 que se estende através de uma abertura 112 no alojamento do motor 120.
[0052] Como ilustrado na figura 1, o eixo 110 é suportado paramovimentação rotacional no alojamento 120 por um par de mancais 142 e 144. Os conjuntos de vedação 115 e um segundo conjunto de vedação 116 são utilizados para vedar lubrificantes dentro de câmaras de lubrificação de mancal 140 e impedir contaminação. Por exemplo, o conjunto de vedação 115 é preso ao alojamento 120 para impedir e/ou, de outro modo, eliminar substancialmente a probabilidade de contaminantes entrarem no alojamento 120 e câmara de lubrificação 140 e, desse modo, contaminar e potencialmente causar dano ao mancal 144. Como explicado abaixo em maior detalhe, o sistema de detecção de contaminante 101 é configurado para alertar um usuário que a integridade do conjunto de vedação 115, por exemplo, foi comprometida antes que contaminantes entrem na câmara de lubrificação 140 para reduzir ou eliminar dano ao mancal 144.
[0053] Com referência às figuras 2A-2C, uma modalidade de umsistema de bomba rotodinâmico 200 tendo um conjunto de vedação 250 é ilustrado. Na modalidade ilustrada nas figuras 2A-2C, o conjunto de vedação 250 é configurado para vedar uma passagem de fluido 240 contra contaminantes. Como visto especificamente na figura 2B, o conjunto de vedação 25o inclui um primeiro membro de vedação 252 e um segundo membro de vedação 254 separado do primeiro membro de vedação 252, ambos circundando o eixo 210. O primeiro membro de vedação 252 e o segundo membro de vedação 254 dividem a passagem de fluido 240 em uma seção interior 246, que é exposta a uma área exterior 223 circundando o alojamento 205, e uma seção vedada 244, que é fluidicamente vedada entre a seção interior 246 e a seção aberta 242. Como explicado em detalhe abaixo, o sistema de detecção de contaminante 101 (figura 1) monitora a integridade do conjunto de vedação 250 e em particular, o primeiro e o segundo membro de vedação 252 e 254, via um ou mais sensores 260 se estendendo para dentro da seção vedada 244, pela detecção da presença de contaminantes (ou seja, umidade e/ou outras substâncias indesejadas) na seção vedada 244. Esta detecção no interior da seção vedada 244 provê uma indicação de uma perda de integridade do conjunto de vedação 250 antes desses contaminantes entrarem no interior 221 do alojamento 205 e, em particular, no interior de um mancal 220 causando danos ao mesmo.
[0054] Conforme ilustrado na figura 2A, o interior 221 doalojamento 205 é fluidicamente conectado ao mancal 220 lubrificado por lubrificantes providos através de um orifício de lubrificação 220, os lubrificantes incluem óleo ou graxa ou qualquer outra substância apropriada. Os lubrificantes ficam retidos em uma câmara de lubrificação 214 formada dentro de um alojamento de lubrificação 213, que é afixado ao alojamento 205. Na modalidade aqui descrita, os lubrificantes entram na câmara 214 através do orifício 211. Excesso de lubrificante é purgado, então, através de um dreno de lubrificante 216 e para dentro do alojamento 205.
[0055] O conjunto de vedação 250 ilustrado nas figuras 2A e 2Binclui membro estacionário 215 e um membro rotativo 225 posicionado de modo rotativo adjacente ao membro estacionário 215. Em particular, o membro estacionário 215 circunda o eixo 210 e é afixado ao alojamento 205 via uma cobertura final 217, que é presa e permanece estacionária em relação ao alojamento 205. O membro rotativo 225 é posicionado adjacente ao membro estacionário 215 e é afixado ao redor do eixo 210 para rotação com o mesmo. Na modalidade ilustrada na figura 2A, um defletor de óleo 227 é opcionalmente provido para ser afixado ao redor e rotar juntamente com o eixo 210, de modo que, durante operação, o defletor de óleo 227 bloqueie contaminantes e outros detritos em relação ao conjunto de vedação 250.
[0056] O membro rotativo 225 é interengrenado com o membroestacionário 215 para formar a seção aberta 242 da passagem de fluido 240. Desse modo, a passagem de fluido 240 é formada entre uma parede interna do membro estacionário 215 e uma superfície externa do eixo 210 e se estende adicionalmente, entre a passagem formada entre o membro rotativo 225 e o membro estacionário 215. Na modalidade ilustrada nas figuras 2A e 2B, a porção da passagem 240 formada entre o membro rotativo 225 e o membro estacionário 215 se estende radialmente para fora, para a área exterior 223 formando, na modalidade ilustrada na figura 2B, um labirinto 258 que, como explicado em mais detalhe abaixo, atua como uma vedação durante rotação do eixo 210.
[0057] Com referência especificamente à figura 2B, o primeiromembro de vedação 252 é preso dentro da passagem de fluido 240 e disposto dentro de sulcos 262 e 264 formados no membro estacionário 215 e o membro rotativo 225, respectivamente. O segundo membro de vedação 254 é preso ao redor do membro estacionário 215 e disposto em um sulco 266 formado no membro estacionário 215. De acordo com algumas modalidades, os membros de vedação 252 e 254 são anéis de vedação elastoméricos, por exemplo, um O-ring de nitrila ou nylon, dimensionado para se ajustar nos sulcos 262, 264 e 266, respectivamente.
[0058] Continuando com referência à figura 2B, durante rotação doeixo 210 e do membro rotativo 225, auxílio centrífugo impede que contaminante se desloque através do labirinto 258 em direção ao primeiro membro de vedação 252. Nesta configuração, portanto, a função provida pelo primeiro membro de vedação 252 é vedar contra contaminantes que posam passar através do labirinto 258, que veda dinamicamente a seção vedada 244. A força centrífuga expele e/ou, de outro modo, força os contaminantes dispostos dentro da seção aberta 242, incluindo no labirinto 258, através de um orifício 270 formado através do membro estacionário 215 e para dentro da área exterior 223. De acordo com algumas modalidades, o conjunto de vedação 250 é operável de modo que o primeiro membro de vedação 252 seja o labirinto 258, de modo que o labirinto e o segundo membro de vedação 254 formem a seção vedada 244.
[0059] O sistema de detecção de contaminante 101 inclui umsensor 260 preso ao membro estacionário 215, o sensor 260 se estendendo para um rebaixo anular 268 formado dentro da seção vedada 244 para sensorear contaminantes que migram para a mesma devido a uma perda da integridade do conjunto de vedação 250. Por exemplo, no evento da primeira vedação 252 ser danificada e falhar em vedar, o sensor 260 detecta a presença de umidade ou contaminante na seção vedada 244. Na modalidade ilustrada na figura 2A, o sensor 260 é conectado a um circuito de detecção 290 via uma conexão por fio, embora em modalidades alternativas tal conexão inclua uma conexão sem fio, como exemplo. Em resposta ao sensor 260 detectar contaminantes, um sinal e enviado ao circuito de detecção 290 que, por sua vez, produz um sinal de alarme para notificar de uma falha do conjunto de vedação 250. De acordo com algumas modalidades, um único sensor 260 é usado para detecção; entretanto, em outras modalidades, dois ou mais sensores 260 são presos ao membro estacionário 215 para maior precisão e/ou confiabilidade. Como ilustrado na figura 2C, múltiplos sensores 280 e 282 são radialmente colocados no membro estacionário 215 e se estendem para o rebaixo anular 268. Os sensores 260 podem ser qualquer tipo de sensor capaz de detectar contaminantes, como, por exemplo, um sensor para detectar umidade com base em uma mudança em condução. Por exemplo, na modalidade ilustrada na figura 2C, o acúmulo de contaminantes na seção vedada 244 provê um caminho condutor entre um par de sensores 280 e 282, que fecha um circuito para disparar um sinal de alarme. De acordo com algumas modalidades, com base no nível e condutância, é possível identificar qual vedação 252, 254 falhou. Por exemplo, óleo tem uma condutância diferente da água e, desse modo, um alarme pode ser configurado para alertar um operador de uma particular falha de vedação com base no tipo de fluido que irrompe do conjunto de vedação 250 (por exemplo, vedação contra erupção de água 252).
[0060] A figura 3 é uma vista de seção transversal de outroconjunto de vedação, denotado de modo geral como conjunto de vedação 300. Similar ao conjunto de vedação 250, o conjunto de vedação 300 é empregado pelo sistema de bomba 100 ou qualquer outro sistema similar. O conjunto de vedação 300 é configurado para vedar um vão entre um eixo rotativo 310 e um alojamento 305 contra a entrada proveniente de área exterior 323.
[0061] Na modalidade ilustrada na figura 3, o conjunto de vedação300 inclui um membro estacionário 317 circundando um eixo 310 e é afixado ao alojamento 305. Um membro rotativo 327, como, por exemplo, um defletor de óleo, é opcionalmente, afixado ao eixo 310 para rotação com o mesmo. O membro rotativo 327, quando posicionado adjacente ao membro estacionário 317, forma uma passagem de fluido 340 conectando o interior 321 do alojamento 305 à área exterior 323. O interior 321 é fluidicamente conectado a uma câmara de lubrificação 314 formada dentro de um alojamento de lubrificação 313. Em operação, o orifício e lubrificação 311 provê uma passagem para lubrificantes entrarem no alojamento 305 para lubrificar um mancal 320. Os lubrificantes ciclam através, no caso de óleo, do mancal 320 e câmara de lubrificação 314 e saem via um dreno 316, para eventual retorno ao alojamento 305 através do orifício de lubrificação 311.
[0062] Na modalidade ilustrada na figura 3, o conjunto de vedação300 inclui um primeiro membro de vedação 352 e um segundo membro de vedação 354, ambos presos ao membro estacionário 317. Como ilustrado, os membros de vedação 352 e 354 dividem a passagem de fluido 340 em uma seção interior 346, uma seção aberta 342 e uma seção vedada 344 disposta entre a seção interior 346 e a seção aberta 342. Na modalidade ilustrada na figura 3, a seção interior 346 é fluidicamente conectada à área exterior 323. Pelo menos um sensor 360 é disposto dentro da seção vedada 344 e configurada para sensorear os contaminantes, como, por exemplo, umidade, presente na seção vedada 344.
[0063] Em algumas modalidades, o membro estacionário 317 e omembro rotativo 327 são interengrenados um com outro para formar um labirinto 358 na seção aberta 342 da passagem de fluido 340. Como descrito anteriormente, o labirinto 358 é configurado para redirecionar contaminantes para fora do alojamento 305, em resposta à rotação do eixo 310 e do eixo rotativo 327. Em particular, os contaminantes capturados são expelidos da seção aberta 342 através de um orifício 399 no membro estacionário 317 em resposta à rotação do membro rotativo 327.
[0064] De acordo com algumas modalidades, similar ao sensor260, o sensor 360 é um sensor para detectar umidade que tenha se infiltrado pelo primeiro membro de vedação 352. O sensor 360 acoplado eletronicamente a um sistema de alarme 390 que é configurado para alertar um usuário ou operador de uma falha do pelo menos um do primeiro ou segundo membro de vedação 352 ou 354. Em algumas modalidades, o primeiro e segundo membros de vedação 352 são anéis de vedação elastoméricos, embora deva ser entendido que os membros de vedação 352 e 354 podem ser formados de outro modo.
[0065] Modalidades aqui descritas proveem também um métodopara prender um conjunto de vedação 250, 300 a um alojamento de motor 120. O método inclui prender um membro estacionário 217, 317 ao alojamento 205, 305 para circundar um eixo rotativo 210, 310 e suportar o conjunto de vedação 250, 350. Um membro rotativo 227, 327 é preso a uma porção adjacente do eixo rotativo 210, 310 para rotação com o mesmo. O membro rotativo 227, 327 é posicionado adjacente ao membro estacionário 215, 317 e formam uma passagem de fluido 240, 340. A passagem de fluido 240, 340 conecta um interior 221, 321 do alojamento 205, 305 e uma área exterior 223, 323 do alojamento 205, 305. Um primeiro membro de vedação 252, 352 e um segundo membro de vedação 254, 354 são providos para dividir de modo vedado a passagem de fluido 240, 340 em uma seção interior 246, 346, uma seção aberta 242, 342, e uma seção vedada 244, 344. A seção interior 246, 346 é exposta à área exterior 223, 323 do alojamento 205, 305 e a seção vedada 242, 342 é exposta à área exterior 223, 323 do alojamento 205, 305, a seção aberta 242, 342 é exposta à área exterior 223, 323 do alojamento 205, 305 e a seção vedada 244, 344 é disposta entre a seção interior 246, 346 e a seção aberta 242, 342. Um sensor 260, 360 é posicionado na seção vedada 244, 344 para sensorear contaminantes na seção vedada 244, 344.
[0066] As modalidades aqui descritas proveem vantagens como,por exemplo, a detecção de uma perda de integridade de um conjunto de vedação de modo que o reparo e/ou substituição da vedação possa ser efetuada antes de danos aos mancais ou contaminação da seção interior. Para conjuntos carregados com graxa, a colocação de um sensor na graxa não necessariamente detectará a presença de contaminantes. Graxa limpa pode cobrir o dispositivo de sensoreação durante operação inicial e, assim, contaminantes podem não ser capazes de penetrar esta graxa para dispersar o sensor. Além disso, caso os sensores só disparem quando o meio lubrificante estiver contaminado, os efeitos negativos sobre os mancais ou região vedada já podem ter ocorrido. Desse modo, modalidades providas aqui proveem um arranjo de sensor para detectar presença de umidade ou outros contaminantes após se infiltraram na vedação primária ou primeira e antes de entrar na região vedada. Além disso, modalidades providas aqui isolam o sensor da graxa ou outro lubrificante para assegurar capacidade de detecção.
[0067] Na descrição acima de certas modalidades, terminologiaespecífica foi utilizada por questão de clareza. Entretanto, a invenção não pretende ser limitada a termos específicos assim selecionados, e deve ser entendido que cada termo específico inclui outros equivalentes técnicos que operam de maneira similar para realizar uma finalidade técnica similar. Termos como “esquerdo” e “direito”, “frente” e “atrás”, “acima” e “abaixo” etc. são usados como palavras de conveniência para prover pontos de referência e não devem ser considerados como termos limitativos.
[0068] No relatório, a palavra “compreendendo” deve serentendida em seu sentido “aberto”, ou seja, no sentido de incluindo” e, assim, não limitada a seu sentido “fechado”, ou seja, o sentido de “consistir apenas de”. Um significado correspondente deve ser atribuído às palavras correspondentes “compreender", “compreendido” e “compreende” quando aparecerem.
[0069] Adicionalmente, o exposto acima descreve algumasmodalidades da invenção, e alterações, modificações e/ou mudanças podem ser feitas aos mesmos sem se afastar do escopo e espírito das modalidades descritas, as modalidades sendo ilustrativas e não restritivas.
[0070] Além disso, a invenção não está limitada àsimplementações ilustradas, mas, ao contrário, pretende cobrir várias modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro do espírito e escopo da invenção. Além disso, as várias modalidades descritas acima podem ser implementadas em conjunto com outras modalidades, por exemplo, aspectos de uma modalidade podem ser combinados com aspectos de outra modalidade para realizar outras modalidades ainda. Além disso, cada característica ou componente independente de qualquer conjunto dado pode constituir uma modalidade adicional.
Claims (39)
1. Conjunto de vedação (115, 250, 300) para vedar uma passagem de fluido contra contaminantes, a passagem de fluido formada por um eixo rotativo (110, 210, 310) entrando em umaabertura em um alojamento (120, 205), a passagem de fluidoconectando um interior do alojamento (120, 205) a um exterior do alojamento (120, 205), o conjunto de vedação (115, 250, 300), caracterizado pelo fato de que compreende,um primeiro membro de vedação (252, 352) com umdiâmetro interno circundando o eixo rotativo (110, 210, 310) e um segundo membro de vedação (254, 354) com um diâmetro interno circundando o eixo rotativo (110, 210, 310), o primeiro e o segundo membros de vedação dividindo a passagem do fluido em uma seção interna exposta ao interior do alojamento (120, 205), uma seção aberta exposta ao exterior, e uma seção vedada (244, 344) com vedação entre a seção interna e a seção aberta, onde o comprimento do diâmetro interno do primeiro membro de vedação (252, 352) édiferente do comprimento do diâmetro interno do segundo membro de vedação (254, 354), onde o primeiro membro de vedação (252, 352) e o segundo membro de vedação (254, 354) são fixados a um membro estacionário (215, 317) ao redor do eixo e afixados ao alojamento (120, 205); eum sensor (260, 260) disposto dentro da seção vedada (244, 344), o sensor (260, 260) configurado para sensorear oscontaminantes dentro da seção vedada (244, 344).
2. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende, um membro rotativo (225, 327) preso a uma porção adjacente do eixo, o membro rotativo (225, 327) e o membro estacionário (215, 317) dividindo a passagem de fluido conectando o interior do alojamento (120, 205) ao exterior do alojamento (120, 205).
3. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de vedação (252, 352) é preso entre o membro rotativo (225, 327) e o membro estacionário (215, 317).
4. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o labirinto é o primeiro membro de vedação (252, 352).
5. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o membro estacionário (215, 317) e o membro rotativo (225, 327) são interengrenados para formar um labirinto na passagem de fluido.
6. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende um orifício formado no membro estacionário (215, 317) se estendendo do labirinto através do membro estacionário (215, 317), de modo que, durante rotação do membro rotativo (225, 327),contaminantes saem do labirinto através do orifício antes de entrarem na seção vedada (244, 344).
7. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o membro rotativo (225, 327) ser um defletor de óleo.
8. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sensor (260, 260) é preso ao membro estacionário (215, 317) e se estender para um rebaixo anular formado no membro estacionário (215, 317).
9. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sensor (260, 260) é um sensor para detectar umidade.
10. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de vedação (252, 352) é um anel de vedação elastomérico e o segundo membro de vedação (254, 354) é um anel de vedação elastomérico.
11. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo acopla um motor a uma bomba.
12. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sensor (260, 260) é eletronicamente acoplado a um controlador, o controlador configurado para enviar um sinal de alarme indicando a detecção de um contaminante.
13. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (120, 205) compreende uma cavidade de mancal.
14. Conjunto de vedação (115, 250, 300) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o alojamento (120, 205) compreende uma cavidade de mancal em um motor para uma bomba.
15. Motor para uma bomba, com um conjunto de vedação como definido na reivindicação 1, o motor caracterizado pelo fato de que compreende,um alojamento (120, 205);um eixo rotativo (110, 210, 310) se estendendo através de uma abertura no alojamento (120, 205); eum conjunto de vedação (115, 250, 300) circundando o eixo e vedando contra contaminantes no exterior ao alojamento (120, 205) na abertura, o conjunto de vedação (115, 250, 300) compreendendo,um membro estacionário (215, 317) circundando o eixo e afixado ao alojamento (120, 205);um membro rotativo (225, 327) preso a uma porção adjacente do eixo, o membro rotativo (225, 327) e o membroestacionário (215, 317) formando uma passagem de fluido conectando um interior do alojamento (120, 205) a um exterior do alojamento (120, 205);um primeiro membro de vedação (252, 352) com umdiâmetro interno circundando o eixo rotativo (110, 210, 310) e um segundo membro de vedação (254, 354) com um diâmetro interno circundando o eixo rotativo (110, 210, 310), o primeiro e o segundo membros de vedação dividindo a passagem do fluido para dentro de uma seção interna exposta ao interior do alojamento (120, 205), uma seção aberta exposta ao exterior do alojamento (120, 205) e uma seção vedada (244, 344) disposta entre e vedada a partir da seção interna e da seção aberta, sendo que o primeiro diâmetro interno do membro de vedação tem um comprimento diferente do comprimento do segundo diâmetro interno do membro de vedação, sendo que o primeiro membro de vedação (252, 352) e o segundo membro de vedação (254, 354) são fixados ao membro estacionário (215, 317); epelo menos um sensor (260, 260) disposto dentro da seção vedada (244, 344), o sensor (260, 260) configurado para sensorear os contaminantes dentro da seção vedada (244, 344).
16. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o membro estacionário (215, 317) e o membro rotativo (225, 327) são interengrenados um com outro para formar um labirinto na passagem de fluido.
17. Motor de acordo com a reivindicação 16, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende um orifício formado no membro estacionário (215, 317), o orifício se estendendo do labirinto através do membro estacionário (215, 317), de modo que, durante rotação do membro rotativo (225, 327), contaminantes saem dolabirinto através do orifício antes de entrarem na seção vedada (244, 344).
18. Motor de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o labirinto é o primeiro membro de vedação (252, 352).
19. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sensor (260, 260) é um sensor para detectar umidade.
20. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de vedação (252, 352) é um anel de vedação elastomérico e o segundo membro de vedação (254, 354) é um anel de vedação elastomérico.
21. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor (260, 260) é eletronicamente acoplado a um controlador configurado para enviar um sinal notificando a detecção de um contaminante na seção vedada (244, 344).
22. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o sensor (260, 260) é preso ao membro estacionário (215, 317) e se estende para um rebaixo anular formado no membro estacionário (215, 317).
23. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo membros de vedação são presos ao membro estacionário (215, 317) para formar a seçãovedada (244, 344).
24. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de vedação (252, 352) é preso entre o membro estacionário (215, 317) e o membro rotativo (225, 327).
25. Motor de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o alojamento (120, 205) compreende uma cavidade de mancal.
26. Método para prender um conjunto de vedação (115, 250, 300), como definido na reivindicação 1, a um alojamento (120, 205) de motor, o conjunto de vedação (115, 250, 300) vedando um eixo rotativo (110, 210, 310) que entra no alojamento (120, 205) contra contaminantes, o método caracterizado pelo fato de que compreende, prender um membro estacionário (215, 317) ao alojamento (120, 205) de modo a circundar o eixo rotativo (110, 210, 310);prender um membro rotativo (225, 327) a uma porçãoadjacente do eixo rotativo (110, 210, 310) para rotação com o mesmo;posicionar o membro rotativo (225, 327) adjacente aomembro estacionário (215, 317) para formar uma passagem de fluido entre os mesmos, a passagem de fluido conectando um interior do alojamento (120, 205) e um exterior do alojamento (120, 205);prover um primeiro membro de vedação (252, 352) com um primeiro diâmetro interno circundando o eixo rotativo (110, 210, 310) e um segundo membro de vedação (254, 354) com um primeirodiâmetro interno circundando o eixo rotativo (110, 210, 310), o primeiro e o segundo membros de vedação posicionados para vedar a passagem do fluido em uma seção interna exposta ao interior do alojamento (120, 205), uma seção aberta exposta ao exterior do alojamento (120, 205), e uma seção vedada (244, 344) disposta entre a seção interna e a seção aberta, onde o primeiro diâmetro interno do membro de vedação tem um comprimento diferente do comprimento do segundo membro de vedação (254, 354), onde o primeiro membro de vedação (252, 352) e o segundo membro de vedação (254, 354) são fixados ao membro estacionário (215, 317) para acoplar o eixo giratório; eposicionar um sensor (260, 260) na seção vedada (244, 344) para sensorear contaminantes na seção vedada (244, 344).
27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende formar o membro rotativo (225, 327) e o membro estacionário (215, 317) de modo que eles sejam interengrenados e formem um labirinto na passagem de fluido.
28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que prover o primeiro membro de vedação (252, 352) compreende formar o labirinto na seção aberta.
29. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende usinar pelo menos uma câmara no membro estacionário (215, 317) para alojar o sensor (260, 260).
30. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o posicionamento do sensor (260, 260) na seção vedada (244, 344) compreende posicionar um sensor (260, 260) para detectar umidade na seção vedada (244, 344).
31. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende acoplar o sensor (260, 260) de umidade a um controlador configurado para enviar um sinal notificando a detecção de um contaminante.
32. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que prover o primeiro membro de vedação (252, 352) compreende prover um anel de vedação elastomérico.
33. Método de acordo com a reivindicação 32,caracterizado pelo fato de que prover o segundo membro de vedação(254, 354) compreende prover um anel de vedação elastomérico.
34. Método de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de que prover o primeiro e segundo membrosde vedação compreende prender o primeiro membro de vedação (252, 352) entre o membro estacionário (215, 317) e o membro rotativo (225, 327).
35. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que prender um membro rotativo (225, 327) a uma porção adjacente do eixo rotativo (110, 210, 310) para rotação com o mesmo inclui prender um defletor de óleo ao eixo rotativo (110, 210, 310).
36. Método para detectar a perda de integridade de vedação, a vedação tendo um primeiro membro de vedação (252, 352), um segundo membro de vedação (254, 354) e um terceiromembro de vedação formando uma seção vedada (244, 344) para vedar uma cavidade de mancal contra contaminantes, o método caracterizado pelo fato de que compreende,posicionar um primeiro membro de vedação (252, 352) com um diâmetro interno em torno de um eixo rotativo (110, 210, 310);posicionar um segundo membro de vedação (254, 354) com um diâmetro interno ao redor de um eixo rotativo (110, 210, 310);posicionar um terceiro membro de vedação entre o primeiro e segundo membros de vedação, o primeiro, segundo e terceiro membros de vedação formando a seção vedada (244, 344), o terceiro membro de vedação tendo um diâmetro interno ao redor do eixo rotativo (110, 210, 310) de um comprimento diferente do comprimento dos diâmetros internos do primeiro e segundo membros de vedação, onde o primeiro e segundo membros de vedação são fixados a um membro estacionário (215, 317) do selo e o terceiro membro devedação é fixado a um membro rotativo (225, 327) do selo; emonitorar a seção vedada (244, 344) com um sensor (260, 260) para detectar a presença de contaminantes na seção vedada (244, 344).
37. Método de acordo com a reivindicação 36,caracterizado pelo fato de que a detecção da presença de contaminantes compreende detectar umidade na seção vedada (244, 344).
38. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que monitorar a seção vedada (244, 344) compreende adicionalmente detectar a presença de umidade após a umidade penetrar no primeiro membro de vedação (252, 352) e antes da umidade entrar na cavidade de mancal.
39. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que, em resposta à detecção da presença de contaminantes, gerar um alerta para comunicar uma perda de integridade de vedação.
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