BRPI0605141B1

BRPI0605141B1 - Selo magnético hermético para caixa de mancais

Info

Publication number: BRPI0605141B1
Application number: BRPI0605141-3A
Authority: BR
Inventors: Paulo Roberto Leite Nóbrega
Original assignee: Petroleo Brasileiro S. A. - Petrobras
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2020-03-31
Also published as: BRPI0605141A; BRPI0605141E2

Abstract

selo magnético hermético para caixa de mancais a presente invenção refere-se a um selo magnético hermética (1) que utiliza a propriedade repulsiva inerentes a corpos magnéticos de mesma polaridade para manter os elementos selantes em contato permanente. o selo é provido de um dispositivo magnético capaz de vedar hermeticamente o interior da caixa de mancal, e apresenta, adicionalmente, dimensão externa reduzida. a invenção apresenta um conjunto de elementos conhecidos, tais como: sede (3), vedação primária (5), imãs (10), alojamento (4), defletor (8), anéis "o" (11), arranjados de forma tal que suas configurações e disposições construtivas peculiares permitem atingir uma espessura total, após a montagem, menor do que os selos atualmente existentes.

Description

SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS / Campo da Invenção

A presente invenção se refere a um selo magnético hermético para caixas de mancais de bombas. O selo é provido de um dispositivo magnético capaz de vedar hermeticamente o interior da caixa de mancal, e apresenta, adicionaimente um defletor ns parte externa, além de dimensão externa reduzida.

Descrição da Técnica Relacionada

A indústria petrolífera, e os diversos processos que a envolve, faz uso, com grande frequência, de variados modelos de bombas centrífugas.

O petróleo, desde a sua extração nas plataformas de produção, passando pelos mais variados meios de transporte, tais como oleodutos ou navios tanque, e principal mente no processo propriamente dito de refrno, dentro de parques industriais específicos, necessita ser bombeado através de milhares de metros de dutos, de centenas de sistemas, quais, em uma linguagem popular, são conhecidos como processo extração e refino de petróleo.

Assim, os elementos mais importantes e mais submetidos

OS de ao desgaste da indústria petrolífera, são as bombas, as quais são utilizadas em diversas aplicações, podendo apresentar os mais variados modelos e potência, necessitando da maior atenção na sua especificação e manutenção.

Por ser um elemento imprescindível em qualquer etapa da indústria petrolífera, diversas bombas chegam a ser utilizadas inirrterruptamente, com paradas apenas em caso de faiha ou nas programações de manutenção.

No entanto as bombas possuem rolamentos, no interior da caixa de mancais, que são sensíveis a qualquer contaminante oriundo do ambiente onde a bomba está operando. Também possuem um componente particularmente sujeito à falha, o selo, que isola os rolamentos do interior

2/17 da caixa de mancais, como também impede que qualquer vestígio de lubrificante do intenor da caixa de mancais contamine o meio ambiente.

Neste sentido existem alguns modelos de selos, projetados segundo normas que visam satisfazer ao máximo essas condições de isolamento.

Uma dessas é a norma do American Petroleum Institute - API 610, 9 ed. (2003), que diz:

“5.10.2.7 - Caixas de mancais de rolamentos devem ser desenhadas para impedir contaminação por umidade, sujeira e outros corpos estranhos ... Isto deve ser alcançado não pelo uso de injeção de ar comprimido, mas 10 pela utilização de selagens do tipo labirinto ou selo magnético, nos locais onde o eixo atravessa a caixa”

No entanto, o completo cumprimento desta exigência só é alcançado com o uso de selo de contato, pois os que utilizam labirintos, embora aceitos pela norma, permitem a entrada de vapores que irão se 15 condensar no óleo. Esta possibilidade, na prática, gera grandes perdas à industria petrolífera, principalmente quando contabilizadas todas as horas paradas dos processos produtivos envolvidos, como também os custos em homem/horâ gastos em manutenção e reparo dos rolamentos das bombas.

Estes prejuízos puderam ser mensurados devido a estudos que demonstraram que apenas a presença de 0,02% de água no óleo dos mancais já é o suficiente para reduzir a vida útil dos rolamentos em até 48%.

Assim, a maior preocupação dos técnicos responsáveis pela 25 manutenção das bombas, é fazer a melhor escolha entre os modelos de selos existentes, de modo a se evitar falhas, principal mente quando se trata de bombas centrifugas. Qualquer parada não programada, principal mente as ocasionadas por falha do selo mecânico da caixa de mancais, não só interrompem o processo o qual aquela bomba pertence, 30 como também, invariavelmente, danifica diversos outros componentes da

3/17 bomba.

Assim, quanto melhor a qualidade do isolamento apresentado pelo selo de mancais, maior a durabilidade do equipamento. E é neste sentido que os técnicos projetistas da indústria petrolífera tentam superar as exigências da norma API 610, 9^th ed. (2003), e direcionam seus projetos para que a vedação do selo de caixas de mancais, principal mente das bombas centrifugas, seja total mente hermética.

Atualmente existem alguns modelos conhecidos que procuram satisfazer esta condição, podendo ser citados como exemplo:

Γ) Selo hermético mecânico que utiliza molas.

Serve de exemplo o modelo GBS® desenvolvido pela A. W. Chesterton Company. Este tipo de selo hermético apresenta boa vida útil e performance quando montado corretamente, porém a montagem requer cuidados especiais no alinhamento. É um selo que ocupa pouco espaço externo, e demonstra uma curva de desgaste descendente. No entanto quando não observados criteriosamente estes cuidados de alinhamento, ocorrem muitas falhas. 0 selo também tem a montagem dificultada pelo alto grau de interferência apresentado pelo anel em ‘Ό” da sede rotativa (O ring), é um selo de difícil recuperação e apresenta fraca proteção contra jatos de líquidos diretos sobre a face externa de trabalho.

2°) Selo hermético magnético, com imãs na condição atrativo.

Pode-se citar como exemplo o modelo Magnum-S® desenvolvido pela Isomag Corporation. Este tipo de selo hermético é de fácil montagem e ocupa pouco espaço externo. No entanto apresenta curva de desgaste ascendente, pois quanto maior o desgaste do material, maior a aproximação entre os imãs e maior a força de atração, acarretando maior desgaste e menor vida útil. Também é um selo não recuperável e com pequena proteção contra jatos de líquidos diretos sobre a face externa de trabalho.

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3°) Selo hermético magnético, com imãs na condição repulsivo.

Pode-se citar como exemplo o modelo RMS 700® desenvolvido pela Improsea) Company. Este tipo de selo hermético necessita de muito espaço externo livre, não apresenta nenhum tipo de proteção externa, o que o expõe totalmente às intempéries do ambiente. Também não é um seb recuperável. Sua característica de exposição à sujeira e necessidade de muito espaço externo para montagem, pratícamente impossibilita sua adoção em bombas, principal mente as centrífugas.

Especificamente em relação a estes modelos de selos de caixas de mancais que atualmente utilizam imãs na condição de repulsão, verifica-se a configuração construtiva como uma sede estacionária.

A sede é um dos elementos principais para manter a estanqueidade do projeto, cabendo a ela a função de servir de apoio á vedação primária, que é pressionada contra a sua face de modo a manter um contato permanente e hermético.

Este contato entre a sede e a vedação primária deve ser preservado de contaminações do ambiente, tais como poeira, detritos sólidos ou jatos diretos de líquidos, pois assim evíta-se c desgaste prematuro entre a sede e a vedação primária, que já estão em permanente estado de atrito.

A sede é fixada à luva por meio de um anel “O’* e o conjunto acompanha a rotação do eixo.

A vedação primária é fixada ao alojamento por meio de trava e um anel “O”, por trás dela também estão montados dois colares de imãs na condição de repulsão. Os imãs em contato direto com o alojamento e com o dorso da vedação primária acompanham a rotação do eixo, e promovem a compressão da vedação primária em direção ã sede rotativa.

Existe uma grande vantagem neste tipo de selagem feita pela pressão originada da repulsão de imãs: com o passar do tempo, o desgaste devido ao atrito entre a sede e a vedação primária provocará o afastamento entre os imãs que pressionam o seio contra a sede. Este

I

5/17 afastamento acarretará uma redução da força de repulsão, e consequentemente da tensão de atrito entre a sede e a vedação primária. Isto resulta em menor desgaste entre estes dois componentes e, portanto, uma vida útii e conservação das características de estanque! dade muito maiores. No entanto os seios de caixa de mancais que utilizam este sistema de seíagem apresentam problemas de alinhamento que podem anular esta vantagem.

Em relação aos selos, como os do 1^Ü exemplo, que utilizam sede rotativa, podem-se verificar diversas vantagens nesses selos que utilizam sede rotativa, as quais, porém, podem ser anuladas se não forem montados com um perfeito alinhamento, pois, caso o alinhamento não seja alcançado, o desgaste pode ser até maior do que a dos outros modelos de selos de caixas de mancais que utilizam mola ou imãs na condição de atração.

O alinhamento é uma condição muito difícil de ser alcançado nos selos para caixas de mancais dos modelos atualmente existentes, pois a sede se encontra na condição estacionária, e a vedação primária fixada em uma luva rotativa. Por sua vez as luvas são providas de um único anel ‘Ό¹’, Esta disposição construtiva da luva sobre um único anel “O” acarreta um desalínhamento no assentamento da sede à vedação primária, e exige que a ação de repulsão dos imãs corrija, continuamente a cada volta, a deficiência deste mau alinhamento.

Nos modelos atualmente existentes no mercado, o perfeito alinhamento só é obtido com um trabalho de instalação muito minucioso e 25 preferencialmente calibrado por um relógio comparador para centralização. É uma tarefa que além de exigir fenramental próprio, demanda tempo e deve ser feita por um técnico especialista.

Outro problema é o material utilizado atualmente na face de contato da sede. Emprega-se geralmente o aço inox, que apresenta certa 30 deficiência na capacidade de resistência ao desgaste, o que gera muito

6/17 calor.

Desta forma, nenhum modelo de selo para caixa de mancais atualmente existente apresenta a característica de permitir a recuperação do conjunto selante. Ê por estarem geral mente suscetíveis a uma exposição excessiva de seus componentes mais sensíveis às intempéries, ao final dos seus ciclos de vida, apresentam-se muito deteriorados para viabilizar uma recuperação.

Os três modelos de selos herméticos para caixas de mancais apesar de apresentarem vantagens, também apresentam desvantagens que acarretam falhas prematuras ou necessidades de manutenções periódicas.

Considerando que cada bomba necessita de pelo menos dois selos, e que em uma refinaria de médio porte são utilizadas em tomo de 100Q bombas, facilmente evidencia-se o problema e prejuízo, causados pelas desvantagens presentes na técnica atual de selagem de caixas de mancais.

A presente invenção visa prover um selo mecânico hermético para caixas de mancais, utilizando imãs na condição de repulsão como meio tensor da vedação primária sobre a sede.

Outros objetivos que o selo mecânico hermético para caixas de mancais, objeto da presente invenção, se propõe alcançar são a seguir elencados:

a.

Garantir a estanqueidade contra vazamentos de óleo para o meio;

Garantir a estanqueidade contra entrada de contaminantes do meio para dentro da caixa de mancais;

c. Alta proteção contra jatos de líquidos;

d. Diminuir a necessidade de profissionais especializados para efetuar uma operação de montagem do selo mecânico;

e. Eliminar a necessidade de ferramenta específica para

b.

centralização do selo;

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f. Previsão de uma vida útil maior que o da própria bomba onde será instalado;

g. Montagem facilitada pela auto-regulagem do alinhamento;

h. Montagem com ajuste axial feito com o próprio selo;

j. Possibilidade de recuperação do selo e de grande parte de seus componentes;

j. Sede rotativa;

k. Recuperação de baixíssimo custo;

t. Operação segura e com mínima geração de calor;

m. Utiliza pouco espaço externo;

n_r Possibilidade de utilização em bomba, especificamente as centrífugas.

Sumário da Invenção

Refere-se a presente invenção a um selo magnético hermético que utiliza a propriedade repulsiva inerente a corpos magnéticos de mesma polaridade para manter os elementos selantes em contato permanente.

A invenção compreende um conjunto de elementos conhecidos, tais como: sede, vedação primária, imãs, alojamento, defietor, anéis “O”, arranjados de forma tal que suas configurações e disposições construtivas peculiares permitem atingir uma espessura total, após a montagem, bem menor do que os selos atualmente existentes.

Em linhas gerais o conjunto é arranjado da seguinte forma:

Em uma luva em forma de J deitado em relação ao eixo, apresentam-se duas porções distintas: uma paralela, e outra perpendicular ao eixo. A porção espessa é disposta no eixo voltada em direção ao interior da caixa de mancal e é provida de dois níveis diferentes formando uma cavidade. A parede interna da luva que face ia a superfície do eixo é provida em suas extremidades de cavidades que acomodam anéis de vedação 'Ό’\ O nível mais baixo da porção perpendicular da luva acomoda um anel de vedação.

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A sede ê encaixada na cavidade da luva, diretamente ao nível mais baixo da mesma e sobre o anel de vedação “O”, faceando o nível mais alto.

A vedação primária com formato de H* é montada com a sua face de contato justaposta à face de trabalho da sede. As suas bordas posteriores formam com a face também posterior uma cavidade onde se encaixa um colar provido de elementos magnéticos.

Adjacente e paralelo ao colar já montado, mas sem encostar-se ao mesmo, é provido outro colar semelhante, que se fixa na face interior de um alojamento com formato de “J”. O alojamento é encaixado na abertura da caixa de mancal, até que um ressalto da sua face externa encoste-se à face externa da caixa de mancal.

Por último, com a finalidade de proteção extra, um defletor com formato de L, encaixa-se à extremidade externa da luva, sobrepondo parte da face externa do alojamento.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção será descrita a seguir mais detalhadamente, em conjunto com os desenhos abaixo relacionados, os quáis, meramente a título de exemplo, acompanham o presente relatório, do qual é parte integrante, e nos quais:

A Figura 1 retrata uma vista em corte do selo magnético hermético acoplado em um eixo e em uma caixa de mancal.

A Figura 2 retrata uma visão em corte e explodida ao longo do eixo normal do selo magnético hermético.

A Figura 3 retrata uma vista em perspectiva e corte simples dos componentes montados do selo magnético hermético.

A Figura 4 retrata uma vista perspectiva e em corte assimétrico dos componentes montados do selo magnético hermético.

Descrição Detalhada da Invenção

A invenção se reíaciona a um selo magnético hermético para caixas

9/17 de mancais, desenvolvido principal mente para aplicação em bombas centrífugas. Além de cumprir seu objetivo principal de vedação, é também dimensionado para apresentar alta durabilidade e condições finais de uso, ao término da vida útil da bomba, que possibilitem a sua restauração e reaproveitamento.

O selo magnético hermético objetiva, em sua alternativa construtiva preferida, prover dois elementos selantes alinhados/ajustados, sob contato permanente e constante ao longo de todo tempo de vida útií de uma bomba. Desse modo consegue-se manter a estanqueidade entre os meios internos e externos da caixa de mancai durante toda vida útil da bomba.

O selo magnético hermético é adicional mente projetado para que a força que mantém os dois elementos selantes em contato advenha da propriedade repulsiva inerentes a corpos magnéticos de mesma polaridade.

A Figura 1 retrata uma visão típica esquemática e em corte, do selo magnético hermético (1) montada em um eixo (13) e acoplado a uma caixa de mancai (12). Observando a Figura pode-se perceber que alguns componentes estão fixados em série à caixa de mancai (12), enquanto que outros, em uma outra série, estão fixados ao eixo (13). Assim, o selo magnético hermético (1) operará com uma série de componentes acompanhando a rotação do eixo (13), enquanto outra série de componentes permanece fixa à caixa de mancai (12), e_t portanto, estática.

A Figura 2 retrata detalhadamente e em visão explodida uma concretização preferida do selo magnético hermético (1). Nesta visão pode-se identificar cada componente constitutivo do sela magnético hermético (1), disposto de acordo com a ordem de montagem, ditos componentes compreendendo basicamente:

A) Uma luva (2) circular com perfil em corte preponderantemente em forma de J”, que se encaixa a um eixo (13) não mostrado nesta figura.

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B) Uma sede (3) circular com perfil em corte preponderantemente em forma de “L”, composto por material de carbeto de tungstênio, ou_r opcíonalmente, de aço in ox tratado térmica e/ou quimicamente, que se fixa à luva (2).

No sentido oposto temos os seguintes componentes, todos fixados em série à caixa de mancal ¢12), a saber

C) Um alojamento (4) circular que apresenta um perfil em corte com formato preponderantemente de “J”.

D) Um par de colares (9 e 9 j circulares, dispostos paralelamente e providos de diversos orifícios (9a e 9a’), sendo o diâmetro de (9a) maior que (9a j, onde se fixam elementos de propriedades magnéticas tais como imãs (10).

E) Uma vedação primária (5), circular que apresenta um perfil em corte com formato parecido com “H”, a qual é constituída de carvão grafite impregnada com ou antimônio opcionalmente impregnado com resina. A face de contato (5a) na extremidade da perna mais longa do “H”, mantém contato permanente com a sede (3), e as bordas (5c e 5d) formam com a face posterior uma cavidade, a qual se estende por toda a circunferência vedação primária (5).

Todos estes componentes estão ligados entre si e à caixa mancal (12); por consequência, apresentam-se estáticos em relação eixo.

F) Um defletor (8) circular, também apresentando um perfil em corte com formato preponderantemente de L”, com um rasgo com formato em “V” no todo seu diâmetro maior, e fixo na extremidade da luva (2), a qual é voltada para o exterior da caixa de mancaL Desta forma o defletor (8) acompanha o movimento de rotação do primeiro conjunto de componentes listados inicial mente, a saber, a luva (2) e a sede (3).

da de ao

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A descrição detalha de cada componente do selo magnético hermético (1) será feita com o auxílio das Figuras 1, 3 e 4, para que suas funções possam ser mais bem compreendidas.

A parede interna da luva (2) que faceia a superfície do eixo (13) é 5 provida de cavidades (2a e 2b), para acomodar anéis de vedação “O” (11a e 11b). Os anéis de vedação “O” (11a e 11b) estabelecem a vedação entre a face interna da luva (2) e o eixo (13). Como os anéis de vedação “0” (11a e 11b) se localizam nas extremidades da luva (2), eles também são responsáveis pelo perfeito alinhamento axial da luva (2) ao

eixo (13).

Esta disposição construtiva facilita e agiliza a montagem do selo magnético hermético (1), pois dispensa o uso de ferramentas especiais de alinhamento e todos os anéis de vedação “O” sâo em bonacha fluorelastômero ou similar.

A obtenção de um perfeito alinhamento é fundamental para a redução de desgaste dos elementos selantes, sede (3) e vedação primária (5), que compõem o selo magnético hermético (1), como a sede (3) é alojada sobre o anel de vedação “0” (11c) sua auto centralização é facilitada.

A luva (2) apresenta um corte com perfil predominantemente em “ J” deitado, no qual se distingue uma porção extensa e paralela ao eixo (13), e outra porção espessa e perpendicular. A porção espessa é disposta direcionada para o interior da caixa de mancai (12), e apresenta dois níveis: o nível mais atto (2 j forma uma cavidade que serve de apoio e alojamento ao próximo componente, sede (3), enquanto o nível mats baixo (2’j pode apresentar uma cavidade (2c), como mostrado na Figura 1.

Em seguida posiciona-se a sede (3) sobre a luva (2) de perfil “J” „ que pode ser provida altemativamente com um perfil ^J‘l_’^f , neste caso a sede (3) não fica enclausurada na luva (2), como na Figura 4.

Qualquer que seja o formato especificado para a sede (3), que pode

12/17 também ser retangular, ela é fixada removível mente sobre o nível mais baixo (2^!!) da extremidade da luva (2), a qual está voltada em direção ao interior da caixa de mancal (12). A fixação ê concretizada pela ação da interferência de um anel de vedação “O” (11c).

O anel de vedação “O (11c) situa-se entre o nível mais baixo (2) da luva (2) e a sede (3), podendo estar, opcional mente, acomodado em uma cavidade (2c) provida ao nível mais baixo (2”) da mesma luva (2), conforme Figura 1

Assim, a sede (3) tem seu deslocamento axial impedido pelo nível mais alto (2') da extremidade da luva (2), que lhe serve de apoio e trava, e tem seu movimento radial impedido pelo anel de vedação “O” (11c). Este anel também estabelece a vedação entre a sede (3) e a luva (2).

Em uma concretização alternativa, a sede (3) pode ser constituída integralmente de silício, ou apresentar a face de trabalho (3a) revestida por silício.

Com esta configuração construtiva, tanto a luva (2), como a sede (3), acompanham a rotação do eixo (13).

Todos os componentes dessa primeira série são montados ao eixo (13) e trabalham associados a este, o que os obriga a serem inicial mente dispostos.

Restou, um terceiro componente, o defletor (8), que é fixado à luva (2), e acompanha também o movimento de rotação do eixo (13); ele é o último a ser montado, e será descrito mais adiante.

Uma outra série de componentes, os quais trabalham associados à caixa de mancal, são montados em seguida, e associados aos componentes anteriores, tem por função promover a estanqueidade do selo magnético hermético (1).

A série é basicamente composta pelo alojamento (4), a vedação primária (5) e os colares (9 e 9') com imãs (10), e ê montada justaposta e atuando sobre a primeira série de componentes descrita, promovendo a

13/17 estanqueidade do selo magnético hermético (1).

Em uma possibilidade construtiva preferida, o alojamento (4) apresenta um perfil em corte com formato preponderantemerrte de “J, sendo provido, em sua face interna, de pelo menos um furo (4a) nâo vazante. Este furo recebe um meio de imobilização radial, por exemplo, um pino (7), como representado na atual concretização, o qual fixa e ao mesmo tempo evita a rotação dos colares (9 e 9*), e da vedação primária (5). No entanto, outros meios de fixação podem ser adotados para garantir a imobilização radial desses componentes.

No interior do alojamento (4) são montados paralelamente os colares (9 e 9’) com os respectivos imãs (10), fixados aos orifícios (9a e 9’a) de modo que as faces dos imãs (10) se apresentem na condição repulsiva.

O primeiro colar (9) faceia o interior do alojamento (4), enquanto o segundo colar (9*) ajusta-se á face interna da vedação primária (5), dentro da cavidade formada pelas bordas (5c e 5d) . Um anel de vedação O” (11 d) ajusta-se entre a lateral interna do alojamento (4) e a lateral da vedação primária (5), e estabelece a vedação entre as faces destes componentes, o anel de vedação “O^J’ (1 Id) trabalha com um ajuste na faixa de 0_t2 a 0,5 mm.

O pino (7) trava e evita a rotação dos colares (9 e 9’) bem como da vedação primária (5). O pino atravessa uma cava (5b) provida na vedação primária (5), bem como uma cava nos colares (9a e 9’a) fixando-se ao furo não vazante (4a) do alojamento (4). Todo o conjunto é mantido no interior do alojamento (4) pela a ação de um anel elástico (6) de aço. O anel elástico é mantido axial mente estável por meio de uma saliência (4b), no interior do alojamento (4).

A quantidade de orifícios (9a e 9’a)_r e conseqüentemente de imãs, é proporcional ao equilíbrio de tensões máxima e mínima necessárias em que a vedação primária (5) deve atuar sobre a sede (3). Este valor é

14117 determinante para manter uma tensão mínima e constante entre a vedação primária (5) e a sede (3). É esta tensão que vai definir o atrito entre as faces da vedação primária (5) ea sede (3), e, consequentemente, tanto a quantidade de calor gerado, quanto o desgaste originado entre estas peças, determinam a vida útil destes componentes e de todo o selo magnético hermético (1).

Na configuração construtiva descrita, todas as figuras apresentam os imãs com formato circular, porém podem ser providos imãs com formatos diversos, por exemplo, em forma de seguimento de curva ou qualquer outro formato.

Há ainda a possibilidade de se adotar uma opção construtiva com os colares (9 e 9*) isentos de orifícios (9a e 9’a), em que os próprios colares (9 e 9^J) sâo totalmente constituídos de material com magnéticas, tal como os imãs.

Os ímãs (10) da configuração construtiva propriedades apresentada, preferivelmente são constituídos por Samário Cobalto grade Sm2Co17 ou neodímio niquelado - grade 42H. Porém, independente do formato ou da quantidade de imãs utilizados, a força de repulsão a ser aplicada entre os dois colares (9 e 9’) deve estar situada na faixa de 0,3 Kgf a 3,7 Kgf.

Com estes parâmetros de tensão aplicados entre a sede (3) e a vedação primária (5), e com o desgaste natural desses componentes, a distância entre os colares (9 e 9') irá aumentar até atingir um valor em que 0 atrito entre a face de trabalho (3a) e a face de contato (5a) ficará atenuado. Estes componentes então atingem um regime uniforme e equilibrado entre atrito, vedação e tensão de trabalho, mantendo 0 sistema de vedação perfeito e 0 nível de desgaste tendendo ao mínimo até o fim da vida útil da bomba.

O alojamento (4) é fixado com uma tolerância de ajuste apertada diretamente à caixa de mancal (12). O alojamento é encaixado na abertura da caixa de mancal (12) até que 0 ressalto (4c) encoste a face externa da

15/17 caixa de mancai (12). Exata mente nesta posição a face de contato (5a) da vedação primária (5), exercerá a força correta sobre a face de trabalho (3a) da sede (3), estabelecendo a selagem entre os componentes que acompanham a rataçâo do eixo (13) e os que permanecem estáticos junto à caixa de mancai (12).

O posicionamento axial do alojamento (4) é determinado pelo ressalto (4c), que uma vez encostado á face externa da caixa de mancai (12) , encontra-se na posição e alinhamento corretos de trabalho.

A exata posição axial da luva (2) sobre o eixo (13), para que haja o correio esforço da face de contato (5a) sobre a sede (3), é estabelecida através de um meio de ajuste inerente ao próprio selo magnético hermético (1), sem a necessidade de ferramentas próprias ou técnica apurada.

Basta para isso, após a montagem da luva (2) e da sede (3) ao eixo (13) , encostar sobre o conjunto, o alojamento (4) na posição invertida de trabalho. A face externa do alojamento (4) face ia a sede (3) e a luva (2) na extremidade mais baixa do formato “J” e então empurra todo o conjunto até que o ressalto de alinhamento (4d) encoste a face externa da caixa de mancai (12)_t tal qual um calibre. Neste exato ponto a face de trabalho (3a) da sede (3) e respect iva mente a luva (2) estão na posição e alinhamento exatos de operação. O alojamento (4) é invertido novamenta voltando a sua posição de trabalho e encaixado com interferência na abertura da caixa de mancai (12) até que o ressalto (4c) encoste a face externa da caixa de mancai (12).

A finalização da montagem do selo magnético hermético (1) é obtida encaixando-se o defletor (8) na extremidade externa da luva (2). Ao ser encaixado, o defletor (8), devido ao seu perfil em corte com formato preponderantemente de “L, sobrepõe parte da face externa do alojamento (4). O defletor (8) é fixado à luva (2) por meio da pressão exercida por um anel de vedação O” (11e), e conseqüentemente,

16/17 acompanha o movimento de rotação do eixo (13),

A extremidade livre do defletor (8) forma um labirinto com o ressalto / externo (4e) do alojamento (4). 0 labirinto assim formado, e complementado pela a ação centrifuga da parede externa do defletor (8) quando em rotação, somam uma barreira de proteção poderosa a quaisquer intempéries que possam atingir a área de operação da face de contato (5a) sobre a sede (3). Esta proteção a mais conserva inalteradas estas condições de trabalho desde a instalação do selo magnético hermético (1) até o final da vida útil da bomba.

Devido ao baixo desgaste entre sede (3) e a vedação primária (5), acrescido da proteção proporcionada pelo defletor (8), o selo magnético hermético (1), apresenta ao final da vida útil da bomba, uma alta preservação de todos os seus componentes. Basta trocar os anéis de vedação, trocar a vedação primária (5), lapidar a face da sede (3) e pode15 se aplicar o selo novamente.

As dimensões do selo são proporcionais e relativas ao diâmetro do eixo (13), e os eixos dos equipamentos situam-se geral mente em uma faixa de diâmetro de 20 mm a 100 mm.

Assim a faixa de espessura aplicada ao selo magnético hermético (1), pode variar proporcional mente aos diâmetros dos eixos dos equipamentos: Entre eixos de 20 mm a 79 mm a espessura é de 15 mm a mm; para selos aplicados em eixos de 80 mm a 100 mm, a espessura é de até 20 mm.

Estas espessuras são muito menores do que as dos selos atualmente conhecidos, que utilizam a força repulsiva de imãs para estabelecer a selagem entre uma sede e uma vedação primária. Esta nova faixa de espessura de trabalho permite a aplicação do selo magnético hermético repulsivo em bombas centrífugas.

A invenção foi aqui descrita com referência sendo feita à suas 30 concretizações preferidas. Deve, entretanto, ficar claro, que a invenção

17/17 não está limitada a essas concretizações, e aqueles com habilidades na técnica irão imediata mente perceber que alterações e substituições podem ser feitas dentro deste conceito inventivo aqui descrito.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, compreendendo uma luva (2), uma sede (3), um alojamento (4), uma vedação primária (5), um par de colares (9 e 9'), imãs (10), anéis de vedação “O, um anel elástico (6) e um deflator (8), os quais sâo montados entre si de modo a estruturar um selo para caixas de mancais, em que os elementos selantes se mantêm em permanente contato devido ã força advinda da propriedade repulsiva inerente a corpos magnéticos de mesma polaridade, que é aplicada sobre um dos ditos elementos selantes, sendo adicionalmente caracterizado por ser a luva (2) circular e com perfil em corte preponderantemente em forma de “J” deitado em relação ao eixo (13), e apresentar duas porções distintas: uma porção extensa e paralela ao eixo (13), e outra porção espessa e perpendicular ao dito eixo (13), sendo que a porção espessa é disposta no eixo (13) voltada em direção ao interior da caixa de mancal (12) e possuindo dois níveis, um nível mais alto (2‘) e outro nível mais baixo (2) onde, no desnível entre um nível e outro, acomoda o anel de vedação (11c) e sobre este a sede (3) circular com perfil em corte preponderantemente em forma de “L” tendo um lado mais espesso que o outro; o lado mais espesso da sede (3) fica alojado sobre o nível mais alto (2*) da luva (2) e o lado menos espesso da sede (3) é alojado sobre o nível mais baixo (2”); ser a face perpendicular da luva (2), no seu lado mais espesso, o qual fica voltado para a caixa de mancal (12) furado com furos equidistantes, de diâmetro de aproximadamente 3 mm, na quantidade de 3 a 8 furos; ser a parede interna da dita luva (2) que faceia a superfície do eixo (13) provida de cavidades (2a e 2b) em suas extremidades, ditas cavidades (2a e 2b) acomodam, respectivamente, anéis de vedação “O (11a e 11b); ser o
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alojamento (4) circular e apresentar um perfil em corte com formato prepond era rrtem ente de “J^JI, e sua face interior amparar um primeiro colar (9); ser a vedação primária (5) circular e apresentar um perfil em corte com formato parecido com H”, sendo montada com a sua face de contato (5a) justaposta à face de trabalho (3a) da sede (3); ser provido um segundo colar (9‘), encaixado na cavidade formada pelas bordas (5c e 5d) da face posterior da dita vedação primária (5), adjacente e paralelo ao primeiro colar (9), mas sem encostar ao mesmo; prover os colares (9 e 9’) com perfurações onde são fixados tantos elementos magnéticos (10 e 10’) quanto forem necessários, sendo que a dita vedação primária (5), os colares (9' e 9), os imãs (10 e 10’) têm o movimento de rotação impedido por pelo menos um pino de fixação (7) fixado no alojamento (4); ajustar um anel de vedação (11 d) entre a lateral interna do dito alojamento (4) e a lateral da dita vedação primária (5); o alojamento (4) possuir um rasgo para drenagem (4e) e ser encaixado na abertura da caixa de mancai (12), com uma tolerância de ajuste apertada, até que seu ressalto (4c) encoste a face externa da caixa de mancai (12); ser o defletor (8) circular, apresentar perfil em corte com formato preponderante mente de “L”, e encaixar-se á extremidade externa da dita luva (2), mantendo-se fixo nesta posição pela pressão exercida por um anel de vedação “O” (11e); sendo que o defletor (8) sobrepõe parte da face externa do alojamento (4), e sua extremidade livre forma um labirinto com o ressalto externo (4e) do alojamento (4); o diâmetro maior do defletor (8) tem uma cavidade circular em forma de “V”.

2- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado bor a sede (3) circular ter o perfil em corte preponderantemente em forma

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3- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a sede (3) circular ter o perfil em corte preponderantemerrte em forma de L”.
4- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o nível mais baixo (2) da luva (2) ser provido com uma cavidade (2c).
5- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por a sede (3) ser constituída de aço inox tratado térmica ou quimicamente.
6- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por a sede (3) ser constituída de carbeto de tungstênio ou um composto de tungstênio.
7- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por a sede (3) ser constituída de silício ou revestida com uma camada de silício.
8- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a vedação primária (5) ser constituída de grafite, e, opcional mente, carvão impregnado com resina ou antimônio.
9- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os colares (9 e 9’) apresentarem orifícios (9a e 9^Ja) onde são fixados, respectivamente, imãs (10 e 10’) com diâmetros diferentes.
10- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por os colares (9 e 9’) apresentarem perfurações (9a e 9’a) em forma de segmento de curva onde são fixados respectivamente imãs (10 e 10’) também com formato de segmento de curva.

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11- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os colares (9 e 9') serem constituídos de materiais com propriedades magnéticas.

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12- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por os imãs se nem selecionados preferivelmente entre neodímio niquelado - e samário cobalto niquelado.
13- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS,

de acordo coiti qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por a força de repulsão aplicada entre os dois colares (9 e 9^J) estar na faixa de 0,3 Kgf a 3,7 Kgf.
14- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS.

de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a espessura aplicada ao selo magnético hermético (1) variar proporcional mente aos diâmetros dos eixos dos equipamentos, para eixos na faixa de 20 mm a 79 mm de diâmetro a espessura total selo magnético hermético (1) varia de 15 mm à 18 mm e para eixos de 80 mm a 100 mm, a espessura varia de 19 mm a 20 mm.
15- SELO MAGNÉTICO HERMÉTICO PARA CAIXA DE MANCAIS, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o posicionamento axial correto de operação da luva (2) sobre o eixo (13) ser calibrado, pressionando-se o dito alojamento (4) em posição invertida contra a sede (3) até que o ressalto (4d) encoste a face externa da caixa de mancai (12).