BRPI0215490B1

BRPI0215490B1 - Adaptador helicoidal montável externamente

Info

Publication number: BRPI0215490B1
Application number: BRPI0215490-0A
Authority: BR
Inventors: Hughes Paul
Original assignee: Enviroseal Engineering Products, Ltd.
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2018-05-02
Also published as: BRPI0215490A2; ES2269784T3; ATE330154T1; US20050087935A1; WO2003056218A1; DE60212451T2; US7314218B2; EP1461550B1; ZA200405404B; EP1461550A1; CA2472166C; CA2472166A1; AU2002351620B2; DE60212451D1; CA2366696A1; MXPA04006536A; US20070075501A1; AU2002351620A1

Description

(54) Título: ADAPTADOR HELICOIDAL MONTÁVEL EXTERNAMENTE (73) Titular: ENVIROSEAL ENGINEERING PRODUCTS, LTD., Empresa Canadense. Endereço: 1310 Rocky Lake Drive, Waverley, Nova Scotia, CA B0N 2S0, CANADÁ(CA) (72) Inventor: PAUL HUGHES

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 02/05/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 02/05/2018

Assinado digitalmente por:

Júlio César Castelo Branco Reis Moreira

Diretor de Patente

1/19 “ADAPTADOR HELICOIDAL MONTÁVEL EXTERNAMENTE”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um adaptador que pode ser utilizado em equipamentos rotativos para fluidos, como, por exemplo, bombas, sendo que o dito adaptador irá proteger o selo mecânico e o material de engaxetamento adjacente à câmara de selagem do equipamento.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Estão disponíveis junto à EnviroSeal Engineering Products Ltd., Waverley, Nova Scotia, Canadá, buchas helicoidais na forma de garganta, sob o nome comercial SpiralTrac™. Estes dispositivos patenteados (Patente Norte-Americana No. 5.553.868) possuem uma ranhura helicoidal formada em uma superfície inclinada dos ditos dispositivos e geralmente são posicionados no “parte inferior” de uma câmara de selagem, que é parcialmente definida pelo eixo rotativo, pelo alojamento do eixo e pela estrutura estacionária na forma de garganta. Geralmente, a dita câmara de selagem também pode ser preenchida com material de engaxetamento convencional ou pode incluir um selo mecânico adjacente à extremidade oposta à estrutura estacionária na forma de garganta. As ditas buchas helicoidais são projetadas para remover o material particulado que pode ficar acumulado dentro da câmara de selagem durante a operação do equipamento e que pode ser aumentado pelo fluxo de fluidos utilizados para ajudar a remover o dito material. O resultado obtido por meio do uso destas “buchas” helicoidais internas na forma de garganta tem aumentado o tempo de vida útil do selo ou do material de engaxetamento, devido a uma significativa redução de desgaste.

Os selos mecânicos são projetados para impedir

2/19 o escape do fluido do processo para a atmosfera e, tipicamente, são do tipo cartucho, com um projeto bipartido ou sólido. Tipicamente, o selo é preso à superfície do alojamento da câmara de selagem por algum meio mecânico, como, por exemplo, parafusos ou hastes com rosca. A operação do equipamento rotativo também poderia ser melhorada, se menos material particulado das proximidades do selo mecânico entrasse na câmara de selagem.

O material de engaxetamento é apresentado tipicamente na forma anular e um ou mais anéis de engaxetamento podem ser colocados em uma câmara de selagem e de forma a circundar o eixo rotativo. Mais uma vez, a operação do equipamento rotativo poderia ser melhorada, se menos material particulado das proximidades do selo mecânico entrasse na câmara de selagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Esta necessidade de reduzir a quantidade de material particulado ou contaminador na parte externa da câmara de selagem levou ao desenvolvimento de uma bucha ou “adaptador” helicoidal externo que fosse posicionado entre o selo mecânico ou material de engaxetamento e a superfície extrema do alojamento da câmara de selagem, o qual serve para aumentar a limpeza do ambiente no qual o mecanismo de vedação opera, seja este um selo mecânico ou o material de engaxetamento.

A vantagem desta disposição é que, com o adaptador helicoidal localizado de forma mais próxima do mecanismo de vedação, a tecnologia patenteada existente de bucha ou adaptador irá proteger o mecanismo de vedação do material particulado que entra ou fica próximo à área de vedação. Desta maneira, a intenção é permitir que o mecanismo de vedação opere em um ambiente mais limpo e, conseqüentemente, o tempo de vida útil operacional seja

3/19 prolongado. O projeto de montagem executada externamente está disponível com um projeto bipartido ou não-bipartido (sólido). A vantagem do projeto bipartido é que o equipamento não precisa ser desmontado e também pode se obter o benefício da tecnologia do adaptador helicoidal. O cliente terá uma economia significativa, se isso puder ser evitado. A vantagem do projeto sólido consiste na tecnologia do adaptador helicoidal e no benefício de se obter um ambiente operacional mais limpo.

O adaptador helicoidal projetado externamente da presente invenção criará uma câmara de selagem embutida destinada ao componente rotativo de um selo mecânico. Além disso, é possível calcular a dimensão do lado externo do dispositivo para que seja possível receber praticamente qualquer material de engaxetamento ou selo mecânico que estiver disponível no mercado. O selo mecânico ou o material de engaxetamento utilizado irá determinar a profundidade da câmara de selagem do adaptador helicoidal montável externamente da presente invenção.

Em resumo do supramencionado e em referência a uma modalidade, a presente invenção pode, em linhas gerais, ser determinada como um adaptador helicoidal que é posicionado em uma entrada de uma câmara anular de selagem do equipamento rotativo, sendo que a dita câmara de selagem é definida por uma superfície cilíndrica externa de um eixo rotativo do dito equipamento e um alojamento do eixo que circunda pelo menos uma porção do eixo; a câmara de selagem possui uma extremidade inferior, uma extremidade de entrada e uma superfície cilíndrica externa, sendo que o equipamento inclui um selo mecânico posicionado na parte externa do alojamento do eixo adjacente à entrada da câmara de selagem. O dito adaptador compreende: um corpo anular do adaptador que tem

4/19 um orifício central através do mesmo, sendo que o corpo do adaptador inclui uma primeira porção anular que pode ser recebida dentro da câmara de selagem, na entrada da mesma, e uma segunda porção anular com um diâmetro maior do que o da primeira porção anular, sendo que a segunda porção anular tem uma superfície radial interna adaptada para entrar em contato com uma face complementar do alojamento do eixo e uma superfície radial externa adaptada para entrar em contato com uma face complementar do selo mecânico; o orifício inclui uma primeira porção que define uma abertura anular com a superfície cilíndrica externa do eixo quando o adaptador estiver em sua posição de operação e uma segunda porção que alarga externamente, desde a primeira porção do orifício até a dita superfície radial externa, sendo que a primeira e a segunda porção do orifício incluem uma ranhura helicoidal formada nas mesmas, sendo que a direção da dita ranhura fica no mesmo sentido que a rotação do eixo e a ranhura serve para direcionar o material contaminador contido nos fluidos que circundam o eixo para fora da câmara de selagem.

Em uma outra modalidade relacionada, a presente invenção pode ser considerada como a apresentação de um adaptador helicoidal que é posicionado em uma entrada de uma câmara anular de selagem do equipamento rotativo, sendo que a dita câmara de selagem é definida por uma superfície cilíndrica externa de um eixo rotativo do dito equipamento e um alojamento do eixo que circunda pelo menos uma porção do eixo, a câmara de selagem possui uma extremidade inferior, uma extremidade de entrada e uma superfície cilíndrica externa, sendo que o equipamento inclui um selo mecânico posicionado na parte externa do alojamento do eixo adjacente à entrada da câmara de selagem. O dito adaptador compreende: um corpo anular do adaptador que pode ser recebido

5/19

dentro da câmara de selagem na entrada da mesma e que possui um orifício central através do mesmo; o corpo do adaptador inclui uma superfície radial externa adaptada para entrar em contato com uma face complementar do selo mecânico; o orifício inclui uma primeira porção que define uma abertura anular com a superfície cilíndrica externa do eixo quando o adaptador estiver em sua posição de operação e uma segunda porção que alarga externamente, desde a primeira porção do orifício até a dita superfície radial externa, sendo que a primeira e a segunda porção do orifício incluem uma ranhura helicoidal formada nas mesmas, sendo que a direção da dita ranhura fica no mesmo sentido que a rotação do eixo e a ranhura serve para direcionar o material contaminador contido nos fluidos que circundam o eixo para fora da câmara de selagem.

Ainda em uma outra modalidade relacionada, a presente invenção pode ser considerada como a apresentação de um adaptador helicoidal que é posicionado dentro de uma câmara anular de selagem do equipamento rotativo, sendo que a dita câmara de selagem é definida por uma superfície cilíndrica externa de um eixo rotativo do dito equipamento e um alojamento do eixo que circunda pelo menos uma porção do eixo; a câmara de selagem possui uma extremidade inferior, uma extremidade de entrada e uma superfície cilíndrica externa. O dito adaptador compreende: um corpo anular do adaptador que pode ser recebido dentro da câmara de selagem e tem um orifício central através do mesmo; o corpo do adaptador inclui uma primeira porção anular do corpo que pode ser posicionada na extremidade inferior da câmara de selagem e uma segunda porção anular do corpo externa à primeira porção do corpo; o orifício inclui uma primeira porção que define uma abertura anular com a superfície cilíndrica externa quando o adaptador estiver em sua posição de

6/19 operação e uma segunda porção que alarga externamente, desde a primeira porção do orifício até uma porção central, que se alarga radial e internamente, sendo que a primeira porção, a segunda porção e o orifício central incluem uma ranhura helicoidal formada nos mesmos, sendo que a direção da dita ranhura fica no mesmo sentido que a rotação do eixo e a ranhura serve para direcionar o material contaminador contido nos fluidos que circundam o eixo para fora da câmara de selagem, e; o adaptador também inclui uma porção anular de extensão que se estende desde a segunda porção anular até a extremidade externa do adaptador, sendo que a dita porção de extensão inclui um orifício cego no mesmo que, juntamente com a superfície cilíndrica externa do eixo, define uma câmara de selagem anular para a recepção de um ou mais anéis de engaxetamento.

A presente invenção será agora descrita em referência aos desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 ilustra, em corte transversal parcial, um ambiente típico para um adaptador helicoidal da presente invenção, o qual fica posicionado na entrada da câmara de selagem do equipamento rotativo para fluidos.

A Figura 2 ilustra, em corte transversal ampliado, uma primeira modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 3 ilustra, em corte transversal ampliado, uma segunda modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 4 ilustra, em corte transversal ampliado, uma terceira modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

7/19

A Figura 5 ilustra, em corte transversal ampliado, uma quarta modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 6 ilustra, em corte transversal ampliado, uma quinta modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 7 ilustra, em corte transversal ampliado, uma sexta modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 8 ilustra, em corte transversal ampliado, uma sétima modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 9 ilustra, em corte transversal ampliado, uma oitava modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 10 ilustra, em corte transversal ampliado, uma nona modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 11 ilustra, em corte transversal ampliado, uma décima modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 12 ilustra, em corte transversal ampliado, o adaptador helicoidal da presente invenção, como utilizado na disposição da Figura 11.

A Figura 13 ilustra, em corte transversal ampliado, uma décima primeira modalidade do adaptador helicoidal da presente invenção.

A Figura 14 ilustra, em corte transversal ampliado, o adaptador helicoidal da presente invenção, como utilizado na disposição da Figura 13.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS E OUTRAS

MODALIDADES

A Figura 1 dos desenhos ilustra um ambiente típico, no qual um adaptador helicoidal da presente invenção será

8/19

utilizado. Tal ambiente é encontrado no equipamento rotativo para fluidos, sendo que o equipamento (10) irá incluir um eixo rotativo (12) montado de forma orientada em um eixo A e circundado pelo menos parcialmente por um alojamento do eixo (14). O alojamento do eixo (14), conjuntamente com uma superfície cilíndrica externa (16) do eixo rotativo (12), define uma câmara anular de selagem (18), que tem uma extremidade inferior definida pelo flange radial (20), uma extremidade de entrada (22) e uma superfície cilíndrica externa (24). Um selo mecânico (26) é tipicamente posicionado externamente à câmara de selagem adjacente ao alojamento do eixo, em uma entrada da câmara de selagem. Os detalhes do selo mecânico não são pertinentes à presente invenção, portanto, não serão descritos no presente documento.

Como visto na Figura 1, o adaptador helicoidal externo (28) da presente invenção está situado na entrada da câmara de selagem e posicionado de tal forma que permanece entre o alojamento do eixo (14) e o selo mecânico (26). O adaptador helicoidal externo (28) será descrito de forma mais detalhada, em referência à Figura 2.

Agora, com referência à Figura 2, será descrito um adaptador helicoidal externo (28), de acordo com a presente invenção. Espera-se que esta modalidade seja a mais comumente utilizada em equipamentos rotativos existentes, bem como nos novos, e a referida modalidade será agora descrita em relação à Figura 1. Como com todas as modalidades aqui descritas, o adaptador helicoidal externo (28) pode ser usinado a partir de um único tarugo do material apropriado, como, por exemplo, aço inoxidável, politetrafluoretileno (PTFE) ou poliéter-éter-cetona (PEEK). É preferível um composto, como, por exemplo, o politetrafluoretileno ou

9/19

o poliéter-éter-cetona, pois o tempo de usinagem do mesmo é, conseqüentemente, muito menor do que o tempo de usinagem de um metal. Como é comum à técnica de adaptadores, o adaptador helicoidal da presente invenção pode ser formado como um anel sólido (unitário) ou pode ser bipartido, dividido em duas ou mais seções ou segmentos, tipicamente ao longo de um eixo vertical ou horizontal. Se um adaptador bipartido for utilizado, as seções ou os segmentos do mesmo terão, conseqüentemente, pinos e orifícios de acasalamento apropriados para o alinhamento das seções ou dos segmentos de conjunta, assim como também um meio de amarração apropriado, como, por exemplo, parafusos de fendas para metais, para mantê-los presos conjuntamente.

O adaptador helicoidal externo (28) possui um corpo anular (30) provido de um orifício central (32) que se estende através do mesmo. O corpo do adaptador inclui uma primeira porção anular (34) que é adaptada por um ajuste apertado dentro da câmara de selagem (18) na entrada (22) do mesmo. A porção anular (34) pode ter uma ranhura circunferencial (36) incluída na mesma para a recepção de um membro anular de selagem (38) (Figura 1), como, por exemplo, um anel na forma de “O”, que terá um acoplamento de vedação com a superfície cilíndrica externa (24) da câmara de selagem (18) quando o adaptador helicoidal estiver em posição de operação. O corpo do adaptador inclui uma segunda porção anular (40) que tem um diâmetro maior do que o diâmetro da primeira porção anular (34). A segunda porção anular (40) tem uma superfície radial interna (42) adaptada para entrar em contato com a superfície da face complementar (44) do alojamento do eixo (14) e uma superfície radial externa (46) adaptada para entrar em contato com uma superfície da face complementar (48) do selo mecânico (26). A superfície radial

10/19

interna (42) pode ser provida de uma superfície de engaxetamento com nervuras de reforço (50) para a vedação do acoplamento com a face complementar (44) do alojamento do eixo (14).

Pode-se observar que o orifício do corpo do adaptador (32) inclui duas porções, sendo que uma primeira porção (52) define uma abertura anular (G) (Figura 1) com a superfície cilíndrica externa (16) do eixo (12) e uma segunda porção (54) que se alarga externamente, desde a extremidade externa da primeira porção (52) até a superfície radial externa (46) da segunda porção anular do corpo (40). Cada uma das porções (52) e (54) do orifício contém sua própria ranhura helicoidal (56) e (58), respectivamente, sendo que a direção das ranhuras helicoidais (56) e (58) fica no mesmo sentido que a rotação do eixo (12). As ranhuras helicoidais (56) e (58) servem para direcionar quaisquer fluidos contendo contaminadores para fora da câmara de selagem, de forma que os materiais particulados prejudiciais ou outros contaminadores contidos dentro dos fluidos de operação não entrarão na câmara de selagem.

As ranhuras helicoidais (56) e (58) são similares àquelas descritas na Patente Norte-americana No. 5.553.868 acima mencionada, cujas ranhuras incluem porções radiais e não-radiais. As porções não-radiais (60) estendem-se de forma não-radial para o corpo do adaptador, desde a respectiva porção do orifício e as porções radiais (62) estendem-se radialmente, desde a extremidade interna da respectiva parte traseira da porção não-radial para o orifício. A ranhura (56) da primeira porção do orifício (52) orientará suavemente até a ranhura (58) da segunda porção ou da porção alargada do orifício (54).

Embora não mostradas especificamente nos desenhos, pode haver uma ou mais ranhuras adicionais formadas

11/19

dentro do corpo do adaptador e posicionadas entre a primeira e a segunda ranhura (56) e (58), respectivamente, também descritas na Patente Norte-americana No. 5.553.868.

A Figura 3 ilustra uma variação da modalidade mostrada na Figura 2, a qual é projetada para acomodar uma situação na qual há algumas limitações no espaço axial disponível em que o adaptador helicoidal pode ser recebido. Nesta situação, o adaptador (64) da Figura 3 poderia ser utilizado, mas deve-se observar que o comprimento axial da primeira porção anular do corpo (66) é io consideravelmente menor do que o comprimento axial da segunda porção anular do corpo (68). Nesta modalidade, a primeira porção do corpo (66) funciona apenas como uma protuberância de assentamento para prender o adaptador helicoidal em posição de operação, quando o equipamento for montado, de tal forma que o próprio adaptador fica autocentralizado em relação à câmara de selagem. Nesta modalidade, a primeira porção anular do corpo (66) não é suficientemente longa para incluir uma ranhura circunferencial e um membro de vedação, como ocorre na modalidade mostrada na Figura 2.

Pode haver situações em que há a necessidade de estender profundamente a primeira porção anular do corpo do adaptador helicoidal na câmara de selagem, talvez em todo o trajeto, até a parte inferior (18) do mesmo. O adaptador helicoidal (70) da Figura 4 atenderá esta necessidade, pois a primeira porção anular (72) do mesmo é consideravelmente mais longa do que a segunda porção anular (74). De preferência, a primeira porção anular (72) é guarnecida com pelo menos duas ranhuras circunferenciais (76), sendo que cada uma delas pode receber um membro apropriado de vedação, como, por exemplo, um anel na forma de “O”, conforme

12/19

descrição feita para a primeira modalidade, para que a vedação do acoplamento com a superfície cilíndrica externa (24) da câmara de selagem (18) seja obtida.

Pode haver situações em que há um desgaste substancial no eixo (12), nos arredores do selo mecânico (26), e isso faz com que seja desejável reposicionar o selo (26) de forma mais distanciada do alojamento do eixo (14) do que anteriormente. O adaptador helicoidal (80) da Figura 5 pode ser utilizado nestas situações, pois se deve observar que o comprimento axial da sua segunda porção anular (84) do corpo do mesmo é consideravelmente maior do que o comprimento axial da sua primeira porção anular (82). Nesta modalidade, o selo mecânico (26) pode ser movido externamente ao eixo (12) para uma área mais plana do eixo ou do selo, com o comprimento maior da segunda porção anular do corpo ligando a distância entre o alojamento do eixo (14) e o selo mecânico (26). Uma outra vantagem desta modalidade é que o selo mecânico fica posicionado mais perto do suporte de mancal principal do equipamento, onde há menos possibilidade de vibração, que poderia afetar o desempenho do selo.

Ficará evidente que há muitos projetos de câmaras de selagem e que geralmente nem todos eles corresponderão ao projeto típico ilustrado na Figura 1. Um exemplo de tal projeto não-correspondente é aquele conhecido como “orifício grande”, onde é necessária a presença de um selo mecânico maior e mais caro. Por meio do uso do adaptador helicoidal (90) da Figura 6, é possível reduzir o corte transversal radial do adaptador, o que possibilita o emprego de um selo mecânico menor e mais barato. Neste caso, o corpo do adaptador (92) não inclui uma segunda porção anular do corpo com um diâmetro maior do que o da primeira porção

13/19

anular do corpo, isto é, o corpo tem um único diâmetro externo, em toda a sua extensão. Caso contrário, as características do adaptador seriam as mesmas da primeira modalidade. Esta disposição pode reduzir substancialmente os custos para o cliente.

A Figura 7 ilustra um adaptador helicoidal (100) que é vantajoso naquelas situações em que a face complementar (44) da superfície do alojamento do eixo (14) está corroída ou danificada e a superfície de engaxetamento com nervuras de reforço (50) não fornece um contato suficiente de vedação com a superfície da face complementar (44). Nesta modalidade, uma ranhura anular (102) é usinada na superfície radial interna (42) da segunda porção anular (40) e um material de engaxetamento macio e flexível (104) é posicionado na dita ranhura, sendo que o dito material de engaxetamento efetuará o contato de vedação apropriado com a superfície da face complementar (44).

Se a superfície da face complementar (44) estiver corroída a ponto de nem a superfície de engaxetamento com nervuras de reforço (50) e nem o membro de engaxetamento separado (104) poderem ser recebidos, pode ser que o cliente tenha de usinar a parte traseira da superfície da face complementar (44) para a sua condição original, antes que o adaptador helicoidal seja montado na mesma.

Dependendo da natureza dos selos mecânicos com os quais a presente invenção será utilizada, pode ser que haja a necessidade de utilizar um adaptador helicoidal em que o orifício abre para o selo de forma mais próxima da extremidade interna do mesmo, diferentemente das outras modalidades descritas previamente.

Assim sendo, pode haver uma ou mais porções intermediárias do orifício, entre a primeira e a segunda porção do orifício. Tal adaptador helicoidal (110) é ilustrado na Figura 8, onde

14/19

uma única porção intermediária (112) fica localizada entre a primeira porção (114) e a segunda porção alargada (116). A porção intermediária (112) é provida de uma ranhura helicoidal (118) que orienta suavemente até a ranhura helicoidal (120) da porção alargada do orifício (116). A transição (122) entre a primeira porção do orifício (114) e a porção intermediária do orifício (112) também é alargada e inclui uma ranhura helicoidal (124), que se estende suavemente desde a ranhura (126) da primeira porção (114) até a ranhura helicoidal (118) da porção intermediária. Tal modalidade pode ser utilizada com disposições do selo mecânico que são axialmente longas, incluindo selos mecânicos simples e duplo. O comprimento da porção intermediária será selecionado para acomodar os parâmetros físicos do equipamento. Se houver necessidade de mais de uma porção intermediária, tais porções intermediárias podem ser facilmente fornecidas, sendo que cada uma das porções intermediárias deverá ter um diâmetro cada vez maior, pois elas orientam desde a primeira porção do orifício até a segunda porção do orifício do adaptador.

Agora, com referência à Figura 9, é mostrada uma modalidade que pode ser utilizada para preencher uma câmara de selagem, quando for julgado necessário ou se a câmara de selagem tiver um comprimento axial profundo e apenas um primeiro espaço pequeno de obstrução estiver disponível. O primeiro espaço de obstrução é o espaço físico que fica disponível para a instalação do adaptador, quando o equipamento está completamente montado. Por exemplo, a profundidade da câmara de selagem pode ter cinco polegadas e o espaço físico entre a extremidade da câmara de selagem e o alojamento do mancai do equipamento pode ter apenas três polegadas. Se o adaptador tiver duas partes, sendo cada uma delas com 2,5 polegadas de extensão, então, uma parte pode ser

15/19

facilmente ajustada dentro da câmara de selagem, no espaço disponível de três polegadas para sua instalação. A segunda parte pode então ser instalada, para um comprimento total de cinco polegadas.

Nesta modalidade, um adaptador helicoidal externo (28), como descrito na Figura 2, é ilustrado conjuntamente com um enchimento (130) da câmara de selagem. O enchimento (130) tem uma superfície circunferencial externa (132) dimensionada para deslizamento e ajuste apertado dentro da câmara de selagem, sendo que, de preferência, mas não necessariamente, a superfície circunferencial externa (132) é provida de pelo menos duas ranhuras circunferenciais (134) para recepção do membro de vedação. O orifício interno (136) do enchimento é provido de uma ranhura helicoidal (138), sendo que a direção da dita ranhura fica no mesmo sentido que a rotação do eixo, sendo que a dita ranhura fundirá suavemente com a ranhura (56) localizada na primeira porção anular do adaptador helicoidal externo (28). Nesta disposição, o acúmulo do material particulado dentro da câmara de selagem será evitado, pois o material particulado que entra na câmara de selagem é recusado pela ranhura helicoidal (138). O enchimento (130) será a primeira das partes acima mencionadas, ou seja, a parte que é introduzida inicialmente na câmara de selagem, enquanto o adaptador helicoidal externo (28) será a segunda parte, ou seja, a parte introduzida depois da primeira parte, para atender às exigências dimensionais da câmara de selagem.

A Figura 10 ilustra um adaptador helicoidal que é especialmente adaptado para ser utilizado com um tipo “agitador” de equipamento rotativo. Um agitador é um componente rotativo que tem um conjunto de lâminas grandes que permanece dentro de um tanque « «

16/19

maior e gira para “agitar” ou misturar o produto dentro do tanque. Estes tanques são comuns na indústria de polpa e papel, sendo que os ditos tanques são tipicamente cheios com uma massa pastosa à base de papel.

O equipamento rotativo utilizado para efetuar a agitação fica propenso à avaria. Sempre que ocorrer um problema, será necessário drenar o tanque antes de fazer os reparos nos selos mecânicos. Utilizando a modalidade da Figura 10, é possível evitar a necessidade de esvaziar o tanque, antes de se efetuar os reparos. O adaptador helicoidal (140) da Figura 10 inclui todas as características padrão, como descrito em relação às outras modalidades e, além disso, é provido de um mecanismo interruptor (142) que, quando ativado, ele se autoveda contra o eixo quando o eixo é trazido a uma parada. O mecanismo interruptor (142) pode ter um anel de vedação flexível (144) envolvido e preso dentro de uma ranhura circunferencial 145, no orifício (146) do adaptador. Um orifício ou uma passagem radialmente direcionada (148) pode ser conectada(o) a uma fonte de pressão hidráulica ou pneumática (não mostrada) que, quando ativada, força o anel (144) a vedar o contato com o eixo. Quando tal mecanismo interruptor é ativado com o tanque cheio de produto, não é necessário drenar o tanque para efetuar reparos no selo mecânico.

Em algumas aplicações, a câmara de selagem pode conter material de engaxetamento, com ou sem um selo mecânico separado, e pode ser desejável continuar com tal configuração, mesmo quando um adaptador helicoidal montável externamente da presente invenção for utilizado. As Figuras 11 e 12 ilustram uma situação em que o material de engaxetamento pode ser utilizado conjuntamente com um adaptador helicoidal especialmente adaptado para ser utilizado com o mesmo.

17/19

2Τ

A Figura 11 mostra um eixo (12), o alojamento do eixo (14) e uma câmara de seiagem (18), de forma similar àquela mostrada na Figura 1. O alojamento do eixo (14) inclui uma passagem (150) para alimentar o fluido de lavagem para a câmara de seiagem. O adaptador helicoidal anular (152) é posicionado profundamente, dentro da câmara de seiagem, desde a entrada da câmara de seiagem, e um ou mais anéis do material de engaxetamento (154) são forçados em direção a uma câmara de seiagem anular (156) definida entre o adaptador (152) e o eixo (12), como pode ser observado na Figura 12, que mostra o adaptador de forma mais detalhada. Uma placa anular (157) da glândula aplica uma força axial contra o anel mais externo do material de engaxetamento para prender os anéis em posição de operação. A placa anular (157) da glândula é fixada ao alojamento do eixo (14) por parafusos com rosca (158).

Agora, com referência à Figura 12, o adaptador (152) é descrito de forma mais detalhada. O corpo anular (160) do adaptador (152) tem uma primeira porção anular (162) que, de preferência, tem uma ranhura circunferencial externa (164) para a recepção de um anel de vedação (não mostrado). A porção anular (162) tem um primeiro orifício (166) e uma ranhura helicoidal (168) no mesmo, como nas outras modalidades. Uma segunda porção anular (170) tem uma ranhura circunferencial externa (172) que se comunica com a passagem (150), assim como também um ou mais orifícios diretos (174) que comunicam a ranhura circunferencial externa (172) com a parte interna do adaptador. Uma seção com ranhuras helicoidais que se alargam externamente (176) orienta desde o orifício (166) até uma seção radial do orifício que afunila internamente (178), que, por sua vez, orienta até uma seção reta e curta do orifício (180), que também tem uma ranhura helicoidal (182).

18/19

Externamente à segunda porção anular (170), há uma extensão anular (182) que, de preferência, tem pelo menos duas ranhuras circunferenciais (184) na superfície circunferencial externa da mesma, sendo que cada uma delas serve para a recepção de um anel de vedação (não mostrado). A extensão (182) tem um orifício aumentado (186) que se estende internamente à mesma até um rebordo anular (188), contra o qual os anéis (154) de material de engaxetamento mais internos irão se apoiar, uma vez que o adaptador e o material de engaxetamento foram montados no equipamento rotativo.

Esta modalidade é particularmente vantajosa quando uma seção transversal radial grande está sendo utilizada e o adaptador é adaptável externamente à câmara de selagem. Com esta modalidade, o operador poderá reduzir o diâmetro dos anéis de material de engaxetamento que estão sendo utilizados, enquanto também menos anéis de material de engaxetamento poderão ser utilizados. Por exemplo, em um equipamento grande, seria possível compreender de dois anéis com corte transversal radial de 0,750 polegada a três anéis com corte transversal radial de 0,500 polegada. Pelo fato de poder utilizar mais anéis de material de engaxetamento com corte transversal radial menor, é possível reduzir o custo do material de engaxetamento, sem que a eficiência da vedação seja prejudicada.

As Figuras 13 e 14 ilustram uma variação da modalidade das Figuras 11 e 12. Nesta modalidade, a extensão (182) é provida de um flange radial (190) na extremidade externa da mesma, sendo que o dito flange ajuda a alongar a extensão (182) e, conseqüentemente, permite a inclusão de mais material de engaxetamento na montagem.

19/19

Com a nova disposição da montagem de um adaptador helicoidal executada externamente e com os adaptadores aqui ilustrados, o material particulado ou o contaminador em torno da área do selo será removido ou redirecionado para fora da câmara de selagem. Esta disposição não removerá o material particulado na câmara de selagem que tem uma limitação na forma de garganta na parte inferior da mesma. Em uma caixa de orifício aberto ou grande, isso não seria um problema, pois não há nenhuma limitação na parte inferior da câmara de selagem. Espera-se que um elemento versado na técnica possa modificar alguns dos adaptadores helicoidais ilustrados e descritos no presente documento para adaptá-los a uma determinada aplicação, sem que se desvie do espírito da presente invenção. Conseqüentemente, a proteção a ser obtida por meio da presente invenção deve ser determinada com base nas reivindicações adicionadas ao presente documento.

1/7

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. ADAPTADOR HELICOIDAL, para ser posicionado em uma entrada de uma câmara anular de selagem do equipamento rotativo, caracterizado pelo fato de a dita câmara de selagem ser definida por uma superfície cilíndrica externa de um eixo rotativo do dito equipamento e um alojamento do eixo que circunda pelo menos uma porção do dito eixo; a dita câmara de selagem possui uma extremidade inferior, uma extremidade de entrada e uma superfície cilíndrica externa, sendo que o dito equipamento inclui um selo mecânico posicionado na parte externa do dito alojamento do eixo adjacente à dita entrada da dita câmara de selagem, sendo que o dito adaptador compreende: um corpo anular do adaptador que tem um orifício central através do mesmo; o dito corpo do adaptador inclui uma primeira porção anular que pode ser recebida dentro da dita câmara de selagem, na dita entrada da mesma, e uma segunda porção anular com um diâmetro maior do que o diâmetro da dita primeira porção anular, sendo que a segunda porção anular tem uma superfície radial interna adaptada para entrar em contato com uma face complementar do dito alojamento do eixo e uma superfície radial externa adaptada para entrar em contato com uma face complementar do dito selo mecânico; o dito orifício inclui uma primeira porção que define uma abertura anular com a dita superfície cilíndrica externa do eixo quando o dito adaptador estiver em sua posição de operação e uma segunda porção que alarga externamente, desde a dita primeira porção do orifício até a dita superfície radial externa, sendo que a dita primeira porção e a dita segunda porção do orifício incluem uma ranhura helicoidal formada nas mesmas, sendo que a direção da dita ranhura fica no mesmo sentido que a rotação do dito eixo e a dita ranhura serve para direcionar o material contaminador contido nos
2/7 fluidos que circundam o dito eixo para fora da dita câmara de selagem.

2. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dita primeira porção anular do dito corpo do adaptador ter uma superfície cilíndrica externa adaptada para um ajuste apertado dentro da dita câmara de selagem, sendo que a dita superfície cilíndrica externa inclui uma ranhura circunferencial na mesma para a recepção de um membro anular de selagem adaptado para a vedação do acoplamento com a dita superfície cilíndrica externa da dita câmara de selagem.
3. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dita primeira porção anular do dito corpo do adaptador operar como uma protuberância de assentamento para o posicionamento do dito adaptador helicoidal na dita entrada da câmara de selagem.
4. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dita primeira porção anular do dito corpo do adaptador ter uma superfície cilíndrica externa adaptada para um ajuste apertado dentro da dita câmara de selagem, sendo que a dita superfície cilíndrica externa inclui pelo menos um par de ranhuras circunferenciais separadas e espaçadas axialmente, sendo que cada uma das ditas ranhuras serve para a recepção de um membro anular de selagem adaptado para a vedação do acoplamento com a dita superfície cilíndrica externa da dita câmara de selagem.
5. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de a dita superfície radial interna da dita segunda porção anular do dito corpo do adaptador ter uma superfície de engaxetamento com nervuras de reforço formada integralmente com a mesma para a

3/7 vedação do acoplamento com a dita face complementar do dito alojamento do eixo.
6. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de a dita superfície radial interna da dita segunda porção anular do dito corpo do adaptador ter uma ranhura anular formada na mesma para a recepção de um membro anular de selagem para a vedação do acoplamento com a dita face complementar do dito alojamento do eixo.
7. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a extensão axial da primeira porção do dito corpo do adaptador poder ser maior, menor ou igual à extensão axial da dita segunda porção do dito corpo do adaptador.
8. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de incluir um mecanismo interruptor contido no mesmo, sendo que o dito mecanismo interruptor compreende uma ranhura circunferencial formada na dita primeira porção do orifício, um anel de vedação flexível contido dentro da dita ranhura circunferencial e uma passagem no dito corpo anular para comunicar uma fonte de fluido pressurizado com a dita ranhura circunferencial para pressionar o dito anel flexível contra o dito eixo.
9. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, em combinação com um enchimento que pode ser posicionado dentro da dita câmara de selagem adjacente à extremidade inferior da mesma, caracterizado pelo fato de o dito enchimento compreender um corpo anular de enchimento que pode ser recebido dentro da dita câmara de selagem

4/7 e que tem um orifício central através do mesmo, sendo que o dito orifício central inclui uma primeira porção que define uma abertura anular com a superfície cilíndrica externa do dito eixo quando o dito enchimento estiver em sua posição de operação e uma segunda porção se alarga externamente, desde a dita primeira porção do orifício até a extremidade externa do dito enchimento, sendo que a dita primeira porção do orifício e a segunda porção do orifício incluem uma ranhura helicoidal formada em cada uma delas, sendo que a direção da dita ranhura é no mesmo sentido que a rotação de dito eixo, sendo que a dita ranhura serve para redirecionar o material contaminador contido nos fluidos dentro da dita câmara de selagem para o dito adaptador helicoidal.
10. ADAPTADOR HELICOIDAL para ser posicionado em uma entrada de uma câmara anular de selagem do equipamento rotativo, caracterizado pelo fato de a dita câmara de selagem ser definida por uma superfície cilíndrica externa de um eixo rotativo do dito equipamento e um alojamento do eixo que circunda pelo menos uma porção do dito eixo; a dita câmara de selagem possui uma extremidade inferior, uma extremidade de entrada e uma superfície cilíndrica externa, sendo que o dito equipamento inclui um selo mecânico posicionado na parte externa do dito alojamento do eixo adjacente à dita entrada da dita câmara de selagem, sendo que o dito adaptador compreende: um corpo anular do adaptador que pode ser recebido dentro da dita câmara de selagem na dita entrada da mesma e que tem um orifício central através do mesmo; o dito corpo do adaptador inclui uma superfície radial externa para entrar em contato com uma face complementar da dito selo mecânico; o dito orifício inclui uma primeira porção que define uma abertura anular com a dita superfície cilíndrica externa do eixo quando o dito adaptador estiver em sua posição de operação e uma segunda porção que alarga externamente, desde a dita primeira porção do orifício até a dita superfície radial externa, sendo que a dita primeira porção e a dita segunda porção do orifício incluem uma ranhura helicoidal formada nas mesmas, sendo que a direção da dita ranhura fica no mesmo sentido que a rotação do dito eixo e a dita ranhura serve para direcionar o material contaminador contido nos fluidos que circundam o dito eixo para fora da dita câmara de selagem.
11. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o dito corpo do adaptador ter uma superfície cilíndrica externa adaptada para um ajuste apertado dentro da dita câmara de selagem, sendo que a dita superfície cilíndrica externa inclui pelo menos uma ranhura circunferencial na mesma para a recepção de um membro anular de selagem adaptado para a vedação do acoplamento com a dita superfície cilíndrica externa da dita câmara de selagem.
12. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de a dita ranhura helicoidal dito formada na primeira porção do dito orifício do corpo do adaptador ser orientada, suavemente, até a dita ranhura helicoidal formada na dita segunda porção do orifício do corpo do adaptador.
13. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de a dita ranhura helicoidal ter porções superficiais porções radiais e nãoradiais, sendo que a porção não-radial se estende até o corpo do adaptador desde o orifício do corpo do adaptador, e a porção radial se estende geralmente de forma radial desde a extremidade interna da parte traseira da porção não-radial até o orifício do corpo do

6/7 adaptador.
14. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de o dito orifício do corpo do adaptador incluir uma porção intermediária entre a dita primeira porção e a dita segunda porção e pelo fato de ter um diâmetro maior do que o diâmetro da dita primeira porção, tendo uma seção de transição alargada entre a dita primeira porção e a dita porção intermediária, sendo que a dita porção intermediária e a dita porção de transição possuem uma ranhura helicoidal formada em cada uma delas.
15. ADAPTADOR HELICOIDAL para ser posicionado dentro de uma câmara anular de selagem do equipamento rotativo, caracterizado pelo fato de a dita câmara de selagem ser definida por uma superfície cilíndrica externa de um eixo rotativo do dito equipamento e um alojamento do eixo que circunda pelo menos uma porção do dito eixo, sendo que a dita câmara de selagem possui uma extremidade inferior, uma extremidade de entrada e uma superfície cilíndrica externa e o dito adaptador compreende: um corpo anular do adaptador que pode ser recebido dentro da dita câmara de selagem e que tem um orifício central através do mesmo; o dito corpo do adaptador inclui uma primeira porção anular do corpo que pode ser posicionada na dita extremidade inferior da dita câmara de selagem e uma segunda porção anular do corpo externa à dita primeira porção do corpo; o dito orifício inclui uma primeira porção que define uma abertura anular com a superfície cilíndrica externa do dito eixo quando o dito adaptador estiver em sua posição de operação e uma segunda porção que alarga externamente desde a dita primeira porção do orifício até uma porção central que afunila internamente radial e internamente, sendo que a primeira in porção, a segunda porção e a porção do orifício central incluem uma ranhura helicoidal formada em cada uma delas, sendo que a direção da dita ranhura fica no mesmo sentido que a rotação do dito eixo e a dita ranhura serve para direcionar o material contaminador contido nos

5 fluidos que circundam o dito eixo para fora da dita câmara de selagem, e; o dito adaptador também inclui uma porção anular de extensão que se estende desde a dita segunda porção anular até uma extremidade externa do dito adaptador, sendo que a dita porção de extensão inclui um orifício cego na mesma que, com a dita superfície

10 cilíndrica externa do eixo, define uma câmara de selagem anular para a recepção de um ou mais anéis do material de engaxetamento.
16. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a dita segunda porção anular incluir uma ranhura circunferencial externa no mesmo para

15 comunicar com uma fonte de fluido de lavagem e pelo menos uma passagem orientada desde a dita ranhura circunferencial através do dito corpo do adaptador até a dita porção central do orifício.
17. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com a reivindicação 15 ou com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato

20 de a dita primeira porção anular e a dita porção de extensão incluir pelo menos uma ranhura circunferencial externa em cada uma delas para a recepção de um membro anular de selagem.
18. ADAPTADOR HELICOIDAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 15 a 17, caracterizado pelo fato

25 de a dita porção de extensão terminar em sua extremidade externa em um flange que se estende radial e externamente.

1/12

FIGURA 1 /

FIGURA 2

3/12

FIGURA 3

4/12

FIGURA 4

5/12

FIGURA 5

6/12

FIGURA 6

PIÜP19990 9

7/12

102

FIGURA Ί

110

8/12

FIGURA 8

9/12

FIGURA 9

Γ'

10/12

FIGURA 10

11/12

176 ·> *

12/12

190