BRPI1005258A2

BRPI1005258A2 - uniço rotativa com vedaÇço seletivamente controlada

Info

Publication number: BRPI1005258A2
Application number: BRPI1005258-5A
Authority: BR
Inventors: David Burrus; Graig Aaron Lacroix
Original assignee: Deublin Co
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2013-03-26
Also published as: CA2721861A1; US20110126909A1; EP2330327A1; KR101683299B1; TW201139910A; ES2426786T3; MX2010013171A; CN102080749B; JP2011127757A; CA2721861C; BRPI1005258B1; JP5933917B2; TWI548828B; KR20110061475A; HK1154645A1; CN102080749A; EP2330327B1; US8453675B2; ZA201007854B

Abstract

UNIçO ROTATIVA COM VEDAÇçO SELETIVAMENTE CONTROLADA. Uma união rotativa inclui um componente não rotativo de máquina tendo um rebaixamento do furo de recebimento, uma abertura de canal de meios, e um canal de controle. Um alojamento é posicionado dentro do rebaixamento do furo de recebimento e tem um furo e uma câmara de controle em comunicação de fluido com o canal de controle. Um elemento não rotativo de vedação é disposto de modo deslizante e vedado dentro do furo no alojamento e tem um canal de meios em comunicação de fluido com abertura de canal de meios e o rebaixamento do furo de recebimento, O elemento não rotativo de vedação pode ser estendido ou retraido seletivamente dentro do furo do alojamento, de tal modo que engate seletivo de uma vedação de face é realizado sob diferentes condições de operação da união rotativa.

Description

UNIÃO ROTATIVA COM VEDAÇÃO SELETIVAMENTE CONTROLADA

CAMPO TÉCNICO DA REVELAÇÃO A presente invenção se refere aos dispositivos de acoplamento de fluido tais como uniões rotativas e, mais particularmente, a um mecanismo de controle de vedação, aperfeiçoado, que opera com meios de lubrificação e de não lubrificação, assim como sem os meios.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Dispositivos de acoplamento de fluido, tais como uniões rotativas, são usados em aplicações industriais, por exemplo, usinagem de metais ou plásticos, retenção de trabalho, impressão, fabricação de filme plástico, fabricação de papel, fabricação de pastilhas semicondutoras, e outros processos industriais que requerem um meio de fluido a ser transferido a partir de uma fonte estacionária, tal como uma bomba ou reservatório, para um elemento rotativo tal como um eixo de ferramenta de máquina, sistemas de fixação de peça a trabalhar, ou tambores ou cilindro giratórios. Freqüentemente essas

2 0 aplicações requerem pressões relativamente altas dos meios,

taxas de fluxos relativamente elevadas, ou elevadas velocidades de rotação da ferramenta de máquina.

As uniões rotativas usadas em tais aplicações conduzem o meio de fluido usado pelo equipamento para refrigeração, aquecimento, ou para acionar um ou mais elementos rotativos. Meios de fluido, típicos, incluem líquidos à base de água, óleos hidráulicos ou de resfriamento, ar, e outros. Em certos casos, por exemplo, quando evacuando os meios a partir de uma passagem de fluido, uniões rotativas

3 0 podem operar sob vácuo. Máquinas utilizando uniões rotativas incluem tipicamente componentes de precisão, tais como mancais, engrenagens, componentes elétricos, e outros, que são dispendiosos e/ou difíceis de reparar ou substituir durante serviço. Esses componentes freqüentemente estão sujeitos aos ambientes corrosivos ou sujeitos ao dano se expostos ao fluido vazando ou sendo ventilado a partir da união rotativa durante operação.

Uma união rotativa inclui tipicamente um membro estacionário, algumas vezes referido como o alojamento, o qual tem um orifício de entrada para receber o meio de fluido. Um membro de vedação não rotativo é montado dentro do alojamento. Um membro rotativo, o qual é algumas vezes referido como um rotor inclui um elemento de vedação rotativo e um orifício de saída para fornecer o fluido a um componente rotativo. Uma superfície de vedação do membro de vedação não rotativo é propendida para engate hermético ao fluido com a superfície de vedação do elemento rotativo de vedação, geralmente por uma mola, pressão dos meios, ou outro método, desse modo possibilitando que uma vedação

2 0 seja formada entre os componentes rotativos e não rotativos

da união. A vedação permite a transferência do meio de fluido através da união sem significativo vazamento entre as porções, não rotativa e rotativa. O meio de fluido passando através da união rotativa pode lubrificar as superfícies de vedação engatadas para minimizar o desgaste dos elementos de vedação. Quando uma união rotativa é usada com meios de não lubrificação (tal como ar seco) ou sem qualquer meio, as superfícies de vedação engatadas experimentam uma condição de "funcionamento a seco", que

3 0 causa rápido desgaste da vedação devido à ausência de lubrificação adequada. Períodos prolongados de funcionamento a seco podem causar grave dano aos elementos de vedação, desse modo exigindo substituição dispendiosa e demorada de um ou de ambos os elementos de vedação.

Equipamento de usinagem de alta velocidade, tal como

máquinas de fresagem de controle numérico por computador (CNC), máquinas de perfuração, máquinas de giro, linhas de transferência, e assim por diante, utilizam uniões rotativas para fornecer um meio diretamente à borda de corte de uma ferramenta para esfriamento e lubrificação em um arranjo que é comumente referido como "refrigerante através do eixo". Um arranjo de refrigerante através do eixo prolonga a vida em serviço de ferramentas de corte dispendiosas, aumenta a produtividade pelo fato de permitir velocidades de corte superiores, e descarrega mediante jato as aparas de material que podem danificar a peça a trabalhar ou ferramenta de corte a partir das superfícies de corte da ferramenta. Diferentes materiais de peça a trabalhar tipicamente requerem diferentes meios para produtividade e desempenho, ótimos. Por exemplo, ar ou meios de aerossol podem prover melhor controle térmico quando usinando materiais muito duros, enquanto refrigerantes líquidos podem oferecer melhor desempenho ao usinar materiais mais macios, tal como alumínio. Além disso, certos tipos de trabalho podem ser realizados mais efetivamente e menos dispendiosamente sem um meio através do eixo.

São conhecidos diversos modelos destinados a evitar o funcionamento a seco com meios não lubrificantes ou nenhum 3 0 meio. Por exemplo, uniões rotativas que têm superfícies de vedação que se desengatam quando estão presentes pressões de fluido opostas, tal como o arranjo revelado na Patente dos Estados Unidos 5.538.292, podem ser de fabricação complexa e dispendiosa. Uniões rotativas que têm superfícies de vedação que se desengatam automaticamente na ausência de meios, tal como o arranjo revelado na Patente dos Estados Unidos 4.976.282, são de fabricação menos complexa e se incorporam em uma máquina, porém têm tendência ao engate das superfícies de vedação quando são utilizados meios não lubrificantes. Superfícies de vedação com geometrias especiais para operação de não contato com gases, tais como aquelas reveladas nas Patentes dos Estados Unidos 6.325.380 e 6.726.913, não proporcionam vedação eficaz com meios líquidos. Similarmente, superfícies de vedação com geometrias especiais para distribuir uniformemente o meio, tal como o arranjo de vedação que é revelado na Patente dos Estados Unidos 6.149.160, não oferecem vantagem quando são usados meios não lubrificantes. Uniões rotativas que engatam as superfícies de vedação durante todo o tempo, mesmo com uma propensão reduzida, tais como as uniões reveladas na Patente dos Estados Unidos 6.929.099 têm tendência ao dano a partir de funcionamento a seco em elevadas velocidades de rotação.

Um exemplo adicional de uma união rotativa conhecida é revelado na Patente dos Estados Unidos 5.669.636. Essa união inclui dois orifícios de entrada de meios que são associados com a tubulaçao e válvulas para prover os meios. Os meios providos fazem com que as superfícies de vedação se engatem em relação de vedação quando um meio 3 0 lubrificante é usado, e se desengatem quando um meio não lubrificante está presente ou quando nenhum meio está presente. Esse arranjo pode impedir o funcionamento a seco, mas também causa derramamento do meio permanecendo na união quando as superfícies de vedação se desengatam. Tal derramamento, especialmente em máquinas de múltiplos eixos, nem sempre pode ser direcionado para longe dos componentes adjacentes e podem danificar componentes sensíveis da máquina.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

Em um aspecto, a revelação descreve uma união rotativa

que inclui um alojamento que tem um furo em comunicação de fluido com uma abertura de canal de meios e uma câmara de controle disposta em torno do furo e isolada fluidicamente da abertura de canal de meios. Um elemento de vedação não

rotativo é disposto de forma deslizante dentro do furo no alojamento e tem um canal de meios em comunicação de fluido com o furo. Uma primeira vedação deslizante é disposta em torno do elemento de vedação não rotativo para vedar a câmara de controle a partir da atmosfera. Duas vedações de

2 0 deslizamento adicionais são dispostas em torno do elemento

de vedação não rotativo, adjacentes uma da outra, como um par, para vedar a câmara de controle a partir do canal de meios. Durante operação o elemento de vedação não rotativo é disposto de modo a se estender a partir do alojamento

quando um fluido sob pressão está presente na câmara de controle independentemente do estado de pressurização do canal de meios.

Em outro aspecto, a revelação descreve um sistema para interconectar seletivamente de forma fluídica um canal de

3 0 meios definido através de porções de componentes de máquina, rotativos e não rotativos. O sistema inclui um rebaixamento do furo de recebimento definido no componente de máquina não rotativo, uma abertura de canal de meios em comunicação de fluido com o rebaixamento do furo de recebimento, e um canal de controle. O alojamento disposto dentro do rebaixamento do furo de recebimento tem um furo em comunicação de fluido com o rebaixamento do furo de recebimento e uma câmara de controle em comunicação de fluido com o canal de controle. Um elemento de vedação não rotativo é disposto de forma deslizante e vedadamente dentro do furo do alojamento e tem um canal de meios em comunicação de fluido com o rebaixamento do furo de recebimento. Uma primeira composição de válvula de fluido opera para seletivamente conectar mediante fluido a câmara de controle com uma fonte de meios não comprimiveis pressurizados, um reservatório de vácuo, e/ou um suspiro, de tal modo que o elemento de vedação não rotativo pode se estender em relação ao alojamento quando o fluido sob pressão estiver presente na câmara de controle. Em ainda outro aspecto, a revelação descreve um método

para operar uma união rotativa. A união rotativa é adaptada para prover uma vedação de face mecânica ao longo do canal de meios se estendendo entre um componente rotativo de máquina e um componente não rotativo de máquina. O método inclui engatar seletivamente a vedação de face mecânica mediante aplicação de uma pressão de fluido a uma câmara de controle que é isolada de forma fluídica a partir do canal de meios e que é definida entre um elemento de vedação não rotativo e o componente de máquina não rotativo. 3 0 Em geral, são reveladas várias modalidades de uniões rotativas que podem manter engate entre as superfícies de vedação para impedir vazamento indesejado dos meios enquanto permitindo que as superfícies de vedação se desengatem em condições que podem levar ao funcionamento a seco e vida útil reduzida da vedação sem gasto adicional significativo para controlar o engate de vedação. Essas uniões rotativas podem manter o engate entre as superfícies de vedação enquanto um vácuo interno é aplicado para remover os meios a partir do canal de fluido, e permitir que contato de vedaçao seja mantido mesmo quando a distância entre os membros rotativos e não rotativos varia durante operação, como com uma barra de tração central de usinagem durante troca de ferramentas.

Além disso, as uniões rotativas reveladas permitem que o engate de vedação seja controlado manualmente ou seletivamente pelo projetista de máquina ou pelo programa de controle da máquina utilizando componentes de canalização comumente disponíveis, assim como

automaticamente de acordo com a natureza do meio sendo

2 0 transferido. Tal capacidade aumenta a flexibilidade

funcional das máquinas pelo fato de permitir rotação em alta velocidade de 4 0.00 0 RPM ou mais, com meios de lubrificação (tal como refrigerantes à base de água, aerossóis à base de óleo tal como "lubrificação de quantidade mínima"), meios não lubrificantes (tal como gases inertes e ar seco), e sem qualquer meio presente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS A Figura IA é uma vista explodida de uma união rotativa de acordo com a revelação.

3 0 A Figura IB é uma seção transversal da união rotativa mostrada na Figura IA.

A Figura 2 é uma seção transversal da união rotativa mostrada na Figura IA durante um estado de operação quando nenhum meio está presente.

A Figura 3 é uma seção transversal da união rotativa

durante operação quando a pressão dos meios é liberada para desengatar as vedações, de acordo com a revelação.

A Figura 4 é uma seção transversal de uma união rotativa durante operação com ar ou um meio não

lubrificante similar de acordo com a revelação.

A Figura 5 é uma seção transversal de uma união rotativa durante operação com um meio lubrificante de acordo com a revelação.

A Figura 6 é uma seção transversal durante operação

sob uma condição de ventilação de acordo com a revelação.

A Figura 7 é uma seção transversal durante operação sob vácuo de acordo com a revelação.

As Figuras 8 e 9 são seções transversais de uma modalidade alternativa de uma união rotativa durante

2 0 movimento axial relativo dos componentes rotativo e

estacionário da união rotativa de acordo com a revelação.

A Figura 10 é uma seção transversal de ainda outra modalidade alternativa de uma união rotativa de acordo com a revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Nos desenhos, que formam uma parte desse relatório descritivo, a Figura IA é uma vista isométrica explodida de uma modalidade de uma união rotativa 100. A união rotativa 100 inclui um elemento de vedação rotativo 102 e um

3 0 elemento de vedação não rotativo 104 que é axialmente móvel em relação a um alojamento 106. O elemento de vedação rotativo 102 é associado a um componente rotativo de máquina 108, e o alojamento 106 é associado a um componente não rotativo de máquina 110. Um conduto segmentado ou canal de meios 112 se estende através do componente não rotativo de máquina 110, dos elementos de vedação, rotativo e não rotativo, 102 e 104, respectivamente, e do componente rotativo de máquina 108 como melhor ilustrado na Figura IB, a qual é uma seção transversal através da união rotativa 100.

Conforme mostrado na Figura IB, porções do canal de meios 112 são definidas em diferentes componentes da união rotativa 100 para prover uma passagem de fluido através dos componentes rotativos e não rotativos de máquina 108 e 110 quando os elementos, rotativo e não rotativo de vedação 102 e 104 são engatados. 0 canal de meios 112 pode ser arranjado seletivamente para encerrar vedadamente os fluidos quando os elementos de vedação, rotativos e não rotativos, 102 e 104, são engatados entre si, e ser aberto para ventilação para a atmosfera quando os elementos de vedação, rotativo e não rotativo, 102 e 104, não são engatados, como descrito em mais detalhe em relação à operação da união rotativa 100 e a descrição correspondendo às Figuras 3-6 abaixo. O componente rotativo de máquina 108 mostrado nas

Figuras IA e IB, o qual pode ser qualquer tipo de componente de máquina tal como um eixo em uma máquina de usinagem CNC, suporta o elemento rotativo de vedação 102. Uma vedação de face mecânica criada quando o elemento de 3 0 vedação rotativo 102 é engatado com o elemento de vedação não rotativo 104 veda o canal de meios 112 para transferir um meio de fluido a partir dos componentes de máquina, não rotativos para os componentes de máquina rotativos 110 a 108, como sabido na técnica. O componente rotativo de máquina 108 tem um furo que define uma porção do canal de meios 112 e define ainda recursos para aceitar de forma vedada o elemento rotativo de vedação 102.

0 elemento não rotativo de vedação 104 é disposto de modo deslizante, e vedado, dentro de um furo 128 do alojamento 106. 0 arranjo estrutural permitindo deslizamento do elemento não rotativo de vedação 104 em relação ao componente de não rotativo de máquina 110 possibilita o engate e o desengate, seletivos, do elemento de vedação não rotativo 104 com o elemento rotativo de vedação 108, e compensa o deslocamento axial que pode estar presente entre os componentes de máquina, rotativo e não rotativo 108 e 110.

0 componente não rotativo de máquina 110 tem passagens e aberturas para instalação do alojamento 106 e para

2 0 provisão de fluido ao mesmo para o engate seletivo das

vedações. Em relação à seção transversal da Figura IB, o componente não rotativo de máquina 110 tem um rebaixamento do furo de recebimento 114, o qual recebe de modo casado uma porção de corpo cilíndrico 116 do alojamento 106. Um canal de controle 118 é formado no componente não rotativo de máquina 110 e se comunica mediante fluido com o rebaixamento do furo de recebimento 114 por intermédio de uma abertura de controle 12 0 disposta no componente 110 entre o canal de controle 118 e o rebaixamento do furo de

3 0 recebimento 114. O canal de controle 118 está ainda em comunicação de fluido com uma primeira abertura de meios 122, a qual pode ser conectada seletivamente com uma fonte ou depósito de fluido durante operação.

A variação seletiva de pressão de fluido dentro do canal de controle 118 durante operação produz forças hidráulicas que são aplicadas ao elemento de vedação móvel, não rotativo 104 por intermédio de uma câmara de controle 13 6 formada entre o elemento de vedação 104 e o alojamento 106, conforme mostrado na Figura IB. A extensão do elemento de vedação 104 em relação ao alojamento 106 e engate de anéis de vedação correspondentes dispostos nos elementos de vedação, rotativos e não rotativos 102 e 104 criam uma passagem de fluido ou canal de meios 112, que se estendem através dos componentes de máquina, rotativos e não rotativos 108 e 110.

0 alojamento 106 engata de forma vedada o elemento de vedação não rotativo 104, e define diversas câmaras hidráulicas para o engate seletivo entre os elementos de vedação, rotativos e não rotativos 102 e 104. Mais especificamente, o alojamento 106 inclui uma porção de flange 124 adjacente à porção de corpo cilíndrico 116. Na modalidade ilustrada, a porção de flange 124 é conectada ao componente de máquina não rotativo 110 por intermédio de quatro parafusos de tampa de cabeça de soquete 126 (Figura IA; apenas um deles é mostrado na Figura 1B) , desse modo montando rigidamente o alojamento 106 no componente 110. Considera-se que pode ser usado qualquer outro número de prendedores ou qualquer outro arranjo de fixação.

O alojamento 106 inclui ainda um furo central 128 que se estende através do alojamento 106 ao longo de uma linha central 130. Na modalidade ilustrada, o furo 128 é geralmente cilíndrico e define um diâmetro interno menor 132 dentro da porção de corpo cilíndrico 116, e um diâmetro interno maior 134 dentro da porção de flange 124. O diâmetro interno maior 134 é maior do que o diâmetro interno menor 132 de tal modo que uma superfície hidráulica de fechamento 133 é definida radialmente entre os diâmetros internos, menor e maior, 132 e 134, conforme mostrado na Figura IB, sobrepondo-se à câmara de controle 13 6. Em modalidades alternativas, os diâmetros internos, menor e maior 132 e 134 podem ser definidos dentro de uma porção do alojamento 106.

A camara de controle 13 6 se estende perifericamente em torno do furo 128 em um local axial sobrepondo-se à superfície hidráulica de fechamento 13 6 entre os diâmetros internos, menor e maior, 132 e 134. Uma entrada de câmara de controle 13 8, e um espaço anular de câmara de controle 14 0, proporcionam uma conexão de fluido entre a câmara de controle 136 e o canal de controle 118 quando o alojamento 106 é conectado ao componente de máquina não rotativo 110. Na modalidade ilustrada, o espaço anular da câmara de controle 14 0 é formado no rebaixamento do furo de recebimento 114 e se estende perifericamente em torno da porção de corpo cilíndrico 116 de modo a formar uma câmara 115 entre o rebaixo 114 e a porção de corpo 116. O espaço anular de câmara de controle 14 0 é conectado mediante fluido com a câmara de controle 13 6 por intermédio de uma pluralidade de entradas de câmara de controle 13 8 as quais são arranjadas simetricamente em torno da periferia do 3 0 rebaixo 114 para prover uma conexão de fluido com o canal de controle 118.

Diversas vedações são dispostas para isolar mediante fluido o canal de controle 118 e a câmara de controle 13 6 a partir do rebaixamento do furo de recebimento 114 e a partir da atmosfera quando o elemento de vedação não rotativo 104 é disposto dentro do furo 128. Em uma modalidade, o rebaixamento do furo de recebimento 114 é isolado do espaço anular de câmara de controle 14 0 de forma fluídica mediante uma de duas vedações estáticas 142 dispostas dentro das ranhuras circunferenciais 144 formadas adjacentes a cada extremidade da porção de corpo cilíndrico 116. A segunda das vedações estáticas 142 isola o espaço anular de câmara de controle 14 0 da atmosfera. Além disso, a câmara de controle 13 6 é isolada de forma fluídica do rebaixamento do furo de recebimento 114 ao longo do furo 128 por intermédio de duas vedações 152 e 156, cada uma das quais é disposta em torno do furo 12 8 e posicionada de forma axial ao longo da linha central 130.

A vedação deslizante maior da câmara de controle 14 6 é disposta em uma ranhura circunferencial 148, definida na porção de flange 124 do alojamento 106, e engata de forma deslizante de um modo estático uma superfície periférica externa 150 da ranhura circunferencial 148. A vedação deslizante maior 146 engata de forma deslizante e vedada uma porção externa do elemento não giratório de vedação 104 para vedar o canal de controle 13 6 a partir da atmosfera. Em um arranjo similar, uma vedação deslizante menor de câmara de controle 152 é disposta em uma ranhura circunferencial 154 em engate de vedação com a porção 3 0 externa do elemento de vedação não giratório 104 e alojamento 106 para vedar a câmara de controle 13 6 a partir do rebaixamento do furo de recebimento 114. Uma vedação deslizante de canal de meios, adicional, 156 é disposta de forma vedada e deslizante entre o rebaixamento do furo de recebimento 114 e o elemento de vedação não rotativo 104 de tal modo que a vedação deslizante menor de câmara de controle 152 é posicionada entre a câmara de controle 13 6 e a vedação deslizante de canal de meios 156. A vedação deslizante de canal de meios 156 provê capacidade de vedação adicional e/ou redundante para isolar de forma fluídica a câmara de controle 13 6 a partir do rebaixamento do furo de recebimento 114 e, assim, o canal de meios 112. Quando pressões diferentes estão presentes na câmara de controle 136 e no canal de meios 112, a capacidade de vedação redundante provida pelas duas vedações 152 e 156 garante que cada vedação proporcionará uma função de vedação pelo fato de ter uma pressão de fluido aplicada a apenas uma de suas faces axiais.

Nas figuras, cada uma das vedações deslizantes, maior e menor, de câmara de controle 146 e 152, assim como a vedação deslizante de canal de meios 156, é representada por uma seção transversal retangular sombreada. Considera- se que qualquer tipo de elemento de vedação radial seja adequado para prover uma função de engate de vedação deslizante entre o alojamento 106 e o elemento não rotativo de vedação 104. Consequentemente, as seções transversais retangulares, sombreadas, ilustradas nas várias vistas dos desenhos, para cada uma das vedações deslizantes 146, 152, e 156, representam genericamente qualquer tipo de vedação 3 0 radial capaz de prover uma função de vedação entre a porção externa de um elemento de formato tubular ou geralmente cilíndrico e a porção interna de um furo. Exemplos de vedações apropriadas que são abrangidas dentro da representação genérica das figuras incluem vedações de anel 0, vedações de borda, vedações no formato de U, vedações que têm uma seção transversal retangular, vedações que têm elementos sensíveis, ou qualquer outro tipo conhecido de vedação radial.

0 elemento não rotativo de vedação 104 tem um formato geralmente cilíndrico definindo duas porções, cada uma delas tendo um diâmetro externo correspondendo aos diâmetros internos, menor e maior, 132 e 134, do furo 128. Mais particularmente, o elemento de vedação não rotativo 104 inclui uma porção de diâmetro menor 158, disposta dentro do diâmetro interno menor 132 do furo 128, e uma porção de diâmetro maior 160, disposta dentro do diâmetro interno maior 134 do furo 128. Um segmento do canal de meios 112 coincide com um furo cilíndrico 162 formado no elemento de vedação não rotativo 104, o qual se estende através de seu comprimento inteiro e é aberto de forma fluídica para o rebaixamento do furo de recebimento 114.

O elemento não rotativo de vedação 104 inclui um anel de vedação não rotativo 164 que é conectado em uma extremidade do elemento de vedação não rotativo 104 e o qual forma uma superfície não rotativa de vedação 166. Na modalidade ilustrada, o anel de vedação não rotativo 164 tem uma seção transversal trapezoidal como resultado de chanfraduras, interna e externa, que se estendem ao longo das periferias, interna externa, do anel de vedação 3 0 circundando a superfície de vedação. As chanfraduras são opcionais e uma ou ambas pode ser omitida dependendo da relação de equilíbrio desejado do elemento de vedação não rotativo 104, como sabido.

Em uma extremidade oposta, o elemento não rotativo de vedação 104 inclui recursos estruturais arranjados para facilitar o fluxo do meio fluido através do canal de meios 112. Mais especificamente, o elemento de vedação não rotativo 104 da modalidade ilustrada inclui um flange de entrada 167 que tem uma porção piloto 168, disposta dentro de uma porção ampliada do furo 162, e uma porção de flange 170 que se estende radialmente no sentido para fora da porção de diâmetro menor 158. Uma chanfradura cônica 174; formada entre a porção piloto 168, e a porção de flange 170; facilita o fluxo de meios através do canal de meios 112.

Para impedir a rotação do elemento de vedação não rotativo 104 em relação ao alojamento 106, a porção de flange 170 forma protuberâncias radialmente estendidas ou chavetas 172 que engatam as aberturas ou fendas 173 formadas no alojamento 106. Engate deslizante entre as chavetas 172 e as fendas 173 impede a rotação do elemento de vedação não rotativo 104 em relação ao componente não rotativo de máquina 110 sem impedir o movimento axialmente deslizante entre os dois componentes. Movimento axial do elemento de vedação não rotativo

104 é propendido em direção a uma posição aberta, a qual está na direção voltada para o lado direito da Figura IB, por intermédio de uma mola de abertura 176. Conforme mostrado, uma porção de flange 170 coopera com uma luva 17 8 3 0 para prover uma estrutura de retentor de mola que retém a mola 176 e transfere uma força de mola de abertura entre o alojamento 106, que é conectado rigidamente ao componente não rotativo de máquina 110, e o elemento de vedação não rotativo 104, o qual como previamente descrito é disposto de forma deslizante dentro do furo 128 do alojamento 106.

Na modalidade ilustrada, o componente rotativo de máquina 108 tem uma porção de receptáculo 179 com um piloto 180 e uma porção roscada 182. Embora o piloto 180 e os recursos associados possam ser usados para alinhamento adequado em certas aplicações de alta velocidade, outros recursos podem ser usados, ou, alternativamente, tais recursos de alinhamento podem ser obtidos para aplicações operando em velocidades inferiores. 0 elemento rotativo de vedação 102 inclui roscas 184 que engatam a porção roscada 182 para manter juntos os dois componentes, mas outros arranjos de fixação podem ser usados. A excentricidade entre os elementos de vedação, rotativo e não rotativo 102 e 104 é reduzida mediante casamento de uma porção piloto 186 definida no elemento rotativo de vedação 102 dentro do piloto 180 do componente rotativo de máquina 108. Uma vedação radial 18 8 é disposta em uma ranhura circunferencial 190 formada na porção piloto 186 e engata de forma vedada o piloto 180 para prover isolamento de fluido dos meios dentro do canal de meios 122 a partir da atmosfera.

O elemento rotativo de vedação 102 inclui um anel rotativo de vedação 192 definindo uma superfície rotativa de vedação 194 em uma sua extremidade, que engata a superfície não rotativa de vedação 16 6 para formar uma vedação de face mecânica quando a união rotativa 100 está na posição fechada ou engatada. Na modalidade ilustrada, o anel de vedação rotativo 192 é disposto de modo a girar na mesma taxa de rotação que o componente rotativo de máquina 108. O anel rotativo de vedação 192 engata o anel não rotativo de vedação 164 por intermédio da superfície rotativa de vedação 194 quando o elemento não rotativo de vedação 104 é deslocado seletivamente de forma axial em direção ao elemento rotativo de vedação 102 e realiza contato com o mesmo. A Figura 2 é um diagrama de blocos mostrando um

arranjo de controle de vedação de acordo com a revelação. Na Figura 2, assim como nas figuras a seguir, elementos e/ou estruturas que são idênticos ou similares àqueles anteriormente descritos são denotados pelos numerais de referência conforme previamente usado para simplicidade. Consequentemente, uma seção da união rotativa 100 é mostrada tendo conexões funcionais de fluido com um circuito de fornecimento, retorno e ventilação de meios 200. O circuito 200 é mostrado na forma de diagrama de blocos como uma modalidade exemplar para ilustrar as suas funções em relação à unidade rotativa 100. Deve-se entender que arranjos similares utilizando componentes que são diferentes daqueles ilustrados são considerados à medida que suas funções produzam os mesmos efeitos ou efeitos similares na operação da união rotativa 100.

Na modalidade exemplar mostrada na Figura 2, o circuito 200 inclui primeira e segunda válvulas 202 e 204. Conforme mostrado, ambas, primeira e segunda válvulas 2 02 e 204 sao válvulas de fluido que têm acionadores eletrônicos e dispositivos de propensão de mola que podem seletivamente mover os elementos de válvula, respectivamente, 203 e 205, para posições para interconectar mediante fluido os vários orifícios de válvula conforme descrito em detalhe adicional abaixo. Além disso, o circuito 200 inclui reservatórios de fluido operando como fontes ou depósitos de meios de fluido armazenados no mesmo, e bombas em linha realizando a transferência de fluido para e a partir dos reservatórios. Finalmente, um reservatório ou em geral, conforme mostrado, um receptáculo ventilado provê uma salda para pressão atmosférica.

Mais especificamente, o circuito 200 inclui uma primeira válvula de fluido 202, a qual na modalidade ilustrada é uma válvula de duas posições que tem cinco orifícios. A primeira válvula de fluido 202 está em comunicação de fluido com um primeiro reservatório de fluido 206, um segundo reservatório de fluido 208, e um reservatório ventilado 210, assim como estando conectada mediante fluido com a segunda válvula de fluido 204 e com a primeira abertura de meios 122 da união rotativa 100. O reservatório ventilado 210 pode ser alternativamente um coletor de vácuo 710 conforme mostrado na modalidade da Figura 7. Uma primeira bomba linear 212 é disposta em relação de fluido entre a primeira válvula de fluido 2 02 e o primeiro reservatório de fluido 206, e uma segunda bomba linear 214 é disposta em relação de fluido entre a primeira válvula de fluido 2 02 e o segundo reservatório de fluido 208. Cada uma da primeira e segunda bomba linear 212 e 214 é capaz de bombear fluido para fluir para dentro e para fora de seu reservatório respectivo 208 e 208 em uma 3 0 pressão de fornecimento ou retorno que pode ser determinado seletivamente.

A segunda válvula 2 04 é conectada mediante fluido entre a primeira válvula de fluido 202, a primeira abertura de meios 122, e o canal de meios 112 da união rotativa 100.

As interconexões de fluido entre os componentes do circuito 200, assim como as diversas válvulas, bombas, e reservatórios mostrados na modalidade exemplar da Figura 2, que podem incluir componentes adicionais, podem ser integrados em um único módulo que é parte de uma máquina, ou alternativamente podem ser distribuídos em mais do que um local em uma máquina ou em uma instalação que opera uma máquina, por exemplo, tal como uma instalação de usinagem.

Engate das superfícies rotativas e não rotativas de vedação 194 e 166 para criar uma vedação de face entre as mesmas durante operação da união rotativa 100 pode ser controlada seletivamente mediante ativação apropriada da primeira e da segunda válvula de fluido 202 e 204. Dependendo do modo de operação e dos atributos de lubricidade do meio provido através do canal de meios 112,

2 0 e dependendo ainda da presença ou ausência de meio dentro

do canal 112, as superfícies rotativa e não rotativa de vedação 194 e 166 podem ser engatadas ou desengatadas. Cinco estados de operação diferentes, os quais realizam o engate entre as superfícies de vedação, rotativa e não rotativa 194 e 166, são mostradas nas Figuras 3-7. Cada estação de operação envolve a conexão seletiva de fluido do controle e canais de meios 118 e 112 da união rotativa 10 0 com o primeiro, segundo, reservatório 206, 208 e/ou reservatório ventilado 210, ou o coletor de vácuo 710

3 0 (Figura 7) mediante posicionamento apropriadamente da primeira e segunda válvula 202 e 204. Nas Figuras 3-7 a seguir, setas de linhas cheias são usadas para denotar a direção geral de fluxo de meios nos acoplamentos dependendo do estado de operação ilustrado.

Mais especificamente, um estado de operação quando

nenhum meio está presente no canal de meios 112 é ilustrado na Figura 3. Conforme mostrado, a ausência de meios de lubrificação pode causar danos à interface de vedação entre os anéis de vedação, rotativo e não rotativo 192 e 164 se os anéis de vedação estiverem engatados durante operação da união rotativa. Consequentemente, ao operar na ausência de um meio, o elemento não rotativo de vedação 104 é retraído para o componente de máquina não rotativo 110, desengatando assim o anel de vedação não rotativo 164 a partir do anel de vedação rotativo 192. Na modalidade ilustrada, o canal de meios 112 é mantido na mesma pressão ou em pressão similar a da câmara de controle 13 6 mediante posicionamento apropriado da segunda válvula de fluido 2 04 em uma primeira posição, conforme mostrado na Figura 3. A pressão de fluido

2 0 no canal de meios 112 e na câmara de controle 13 6 é

idêntica ou aproximadamente igual à pressão atmosférica ou ambiente mediante posicionamento apropriado da primeira válvula de fluido 2 02 em uma primeira posição para conectar de forma fluídica o canal de meios 112 e a câmara de controle 136 com o reservatório ou coletor ventilado 210. Na modalidade ilustrada, a mola de abertura 17 6 opera para retrair o elemento não rotativo de vedação 104 para dentro do componente não rotativo de máquina 110. Nessa condição, os meios presentes dentro do canal de meios 112 são

3 0 ventilados para a atmosfera por intermédio do reservatório ventilado 210, também para dentro do espaço entre os anéis desengatados 164 e 192, potencialmente através de um orifício de trabalho (não mostrado) disposto no componente rotativo de máquina 108.

Um estado de operação diferente durante o qual o ar ou

outro meio comprimível é transferido do componente não rotativo de máquina 110 para o componente rotativo de máquina 108 por intermédio do canal de meios 112 é mostrado na Figura 4. Conforme mostrado, ar ou algum outro meio comprimível não tem as características de lubrificação adequadas para vedações de face usadas em uniões rotativas. Como é sabido, meios comprimíveis que são soluções de aerossol podem possuir características de lubrificação, e são considerados nessa revelação porque a operação da união rotativa sob as condições aqui discutidas não seria materialmente diferente da operação Com ar seco ou outro meio comprimível não lubrificante.

Ao operar com meios comprimíveis, a união rotativa 10 0 opera com uma pequena folga presente entre os anéis de vedação, rotativo e não rotativo 192 e 164. A pequena folga, a qual pode ser da ordem de um a dois milésimos de uma polegada (0,03-0,06 mm) ou significativamente menos, por exemplo, uns poucos micrômetros, garante que dano a partir do funcionamento a seco pode ser evitado nos anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, enquanto reduzindo a taxa de vazamento do meio.

Na modalidade ilustrada, a pequena folga nos anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, é obtida mediante posicionamento da segunda válvula de fluido 2 04 em 3 0 uma segunda posição que conecta mediante fluido o canal de meios 112 com o segundo reservatório de fluido 208, o qual nesse caso contém o meio comprimível sob pressão. A primeira válvula de fluido 202 está na primeira posição, conforme mostrado na Figura 4, a qual é arranjada para conectar mediante fluido a câmara de controle 13 6 com o reservatório ventilado 210. Conforme pode ser considerado, uma relação de equilíbrio apropriada da união rotativa 100 pode ser arranjada para transmitir uma força de fechamento ao elemento de vedação não rotativo 104 que atua contra a força de abertura da mola de abertura 17 6 para mover o elemento de vedação não rotativo 104 em direção ao elemento de vedação rotativo 102. Nos casos onde o meio comprimível contém componentes de lubrificação, por exemplo, uma solução de aerossol, uma película fina de lubrificante pode se acumular e ser retida dentro da folga durante operação, reduzindo assim a taxa de vazamento do meio.

Outro estado de operação durante o qual um refrigerante à base de água ou outro meio não comprimível tendo propriedades de lubrificação passa através do canal de meios 112 é mostrado na Figura 5. Nessa condição de operação, uma vedação de face é criada mediante engate dos anéis de vedação rotativos e não rotativos 192 e 164, que evita vazamento do meio não comprimível. Ao operador nessa condição, meio não comprimível pressurizado a partir do primeiro reservatório de fluido 206 é fornecido em arranjo paralelo ao canal de meio 112 e à câmara de controle 136. Conforme mostrado na Figura 5, a primeira válvula de fluido 202 é colocada em uma segunda posição para interconectar mediante fluido o primeiro reservatório de fluido 206 com o 3 0 canal de controle 118, que é aberto de forma fluídica para a câmara de controle 136. A segunda válvula de fluido 204 é colocada na primeira posição para interconectar de forma fluídica o canal de controle 118 com o canal de meios 112. Tal posicionamento da primeira, e segunda, válvulas de fluido 202 e 204 garante que a pressão do meio não comprimível esteja presente na câmara de controle 136 e no canal de meios 112.

Conforme pode ser considerado, a união rotativa 100 pode ser arranjada para ter uma segunda relação de equilíbrio quando a câmara de controle é exposta à pressão de fluido. No estado de operação ilustrado na Figura 5, uma força hidráulica resultante aplicada ao membro de vedação não rotativo 104 empurra os anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, para engate mútuo mediante superação da força de abertura da mola 176. A segunda relação de equilíbrio pode ser selecionada apropriadamente de tal modo que desde que fluido pressurizado esteja presente na câmara de controle 13 6, pode ser vantajosamente mantido engate entre os anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, independente da presença ou ausência de pressão de fluido no canal de meios 112 para a maioria das aplicações.

Quando a união rotativa 100 é usada em uma máquina de acabamento de material, tal como uma máquina de usinagem CNC, o estado de operação mostrado na Figura 5 pode estar presente durante as operações de usinagem. Contudo, em momentos quando fluido é evacuado do canal de meios, ou quando o canal de meios é de outro modo esvaziado de fluido, por exemplo, quando a máquina está trocando de 3 0 ferramentas, e especialmente se derramamento de fluido deve ser evitado para proteger os componentes de máquina adjacentes, então uma capacidade de operação adicional da união é desejada. Tal capacidade de operação adicional é mostrada na Figura 6, onde é mantido o engate entre os anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, para preservar a vedação em torno do canal de meios 112 enquanto os meios são evacuados no canal de meios 112.

Conforme mostrado na Figura 6, a segunda válvula de fluido 204 é colocada na segunda posição e a primeira válvula de fluido 202 é colocada na segunda posição. Nessas posições de válvula, o canal de meios 112 é conectado de forma fluídica com o reservatório ventilado 210, e a câmara de controle 13 6 é colocada em comunicação de fluido com o primeiro reservatório de fluido 206, o qual conforme discutido no estado de operação mostrado na Figura 5 contém o meio não comprimível pressurizado. Nesse estado de operação, a ventilação do canal de meios 112 opera para despressurizar qualquer meio encontrado no mesmo enquanto o é mantido o engate vedável entre os anéis rotativo e não rotativo de vedação, 192 e 164. Nessa condição de operação, os meios encontrados dentro do canal de meios 112 são livres para ventilar em direção ao reservatório ventilado 210 e, potencialmente, também ventilar para fora do orifício de trabalho (não mostrado) do componente de máquina rotativo 108, o qual na ilustração da Figura 6 geralmente seria disposto em algum lugar fora da extremidade esquerda do componente de máquina, rotativo 108, como é sabido.

Em certas aplicações, ventilação de meios através da 3 0 extremidade aberta ou de trabalho da porção do canal de meios 112, definida no componente rotativo de máquina 108, pode ser indesejável. Uma variação da condição de operação mostrada na Figura 6 é apresentada na Figura 7, onde o reservatório ventilado 210 é substituído por um coletor de vácuo 110. O coletor de vácuo 710 pode ser um tanque vedado ou outro reservatório que seja capaz de manter um vácuo. O termo vácuo, conforme aqui usado, significa qualquer pressão que é inferior à pressão atmosférica. Conforme mostrado na Figura 7, o coletor de vácuo 710 puxa e evacua o fluido a partir do canal de meios 112 sem permitir que o fluido seja ventilado a partir de qualquer orifício de trabalho (não mostrado) no componente de máquina rotativa 108 ou na interface engatada entre os anéis 162 e 192.

Em resumo, a união rotativa 100 pode operar sob qualquer um de cinco estados diferentes de operação dependendo do tipo de meio usado e do tipo de evacuação de meio desejada, embora outros arranjos de operação sejam considerados. Por exemplo, uma união rotativa tendo uma mola disposta para transmitir um fechamento mais 2 0 propriamente do que uma força de abertura pode ser usada. Além di sso, embora a câmara de controle seja ilustrada como conectada a uma fonte de pressão de fluido, em estados de operação alternativos a câmara de controle pode ser conectada aos depósitos de fluido que têm pressão inferior à pressão atmosférica.

Em um aspecto geral da presente revelação, o engate de vedação entre os anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, pode ser controlado seletivamente sob condições que de outro modo teriam causado a retração ou extensão do elemento de vedação não rotativo 104. Por exemplo, ao comparar o estado de operação mostrado na Figura 3 com o estado de operação mostrado na Figura 6 ou na Figura 7, uma despressurização do canal de meios 112 causará a retração do elemento de vedação não rotativo 104 devido à força de abertura da mola 176 a menos que a câmara de controle 136 seja pressurizada, conforme mostrado na Figura 6. No estado de operação mostrado na Figura 6, pressurização da câmara de controle 13 6 transmite uma força de fechamento no elemento de vedação não rotativo 104 que pode superar a força de abertura da mola 176 e manter o engate entre os anéis, rotativo e não rotativo, de vedação 192 e 164.

Uma modalidade alternativa de uma união rotativa 800 é mostrada nas Figuras 8 e 9. A união rotativa 800 é estruturalmente similar à união rotativa 100 mostrada nas Figuras 1-7 em muitos aspectos, mas não inclui a mola de abertura 176 (Figura 1B) na cavidade 802. Outros componentes da união rotativa 800 que são idênticos ou similares aos componentes correspondentes previamente descritos em relação à união rotativa 100 são denotados

2 0 pelos mesmos numerais de referência nas Figuras 8 e 9

conforme previamente usado.

Conforme mostrado nas Figuras 8 e 9, a união rotativa 8 00 é capaz de obter engate vedável entre os anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, através de uma ampla faixa de deslocamento axial, X, entre os anéis de vedação, rotativo e não rotativo, 192 e 164, ao longo da linha central 130. A capacidade das uniões rotativas 100 e 800 de obter engate vedável entre os anéis rotativo e não rotativo de vedação 192 e 164 pela distância X é

3 0 possibilitada por intermédio da associação vedável deslizante entre o elemento de vedação não rotativo 104 e o componente não rotativo de máquina 110 provido pelas vedações deslizantes 146, 152, e 156.

Uma modalidade alternativa de uma união rotativa 90 0 é mostrada na Figura 10. A união rotativa 900 é estruturalmente e funcionalmente similar à união rotativa 100, mas tem um arranjo estrutural mais compacto. Similar à discussão relativa à união rotativa 800 mostrada nas Figuras 8 e 9, elementos estruturais da união rotativa 900

que são idênticos ou similares aos elementos correspondentes das uniões rotativas 100 e 800 previamente descritas, são denotados na Figura 10 com os mesmos numerais de referência conforme previamente usados, embora o tamanho ou escala de tais componentes possa diferir.

Conforme mostrado na Figura 10, o elemento de vedação

não rotativo 104 tem o anel de vedação não rotativo 164, disposto em uma sua extremidade adjacente ao anel de vedação rotativo 192 do elemento de vedação rotativo 102. A união rotativa 900 inclui um componente de máquina não

2 0 rotativo 110 formando um canal de controle 918 em comunicação de fluido com a câmara de controle 13 6 definida entre o elemento de vedação não rotativo 104 e um alojamento 906, de uma forma similar, conforme descrito em relação à união rotativa 100 (Figura 1B). O alojamento 906

2 5 é engatado de forma enroscada com o componente de máquina

não rotativo 910 por intermédio de uma porção roscada 902 que é formada externamente a uma porção de corpo cilíndrico 916 do alojamento 906. A porção roscada 902 casa com as roscas definidas ao longo de uma porção interna de um

3 0 rebaixamento do furo de recebimento 914 para reter o alojamento 906 dentro do componente de máquina não rotativo 910. Similar à união rotativa 100, a união rotativa 900 inclui duas vedações radiais 942, as quais na modalidade ilustrada são vedações de anel-O, dispostas em relação de vedação em qualquer lado da câmara de controle 136 para isolar de forma fluídica a mesma a partir do rebaixamento do furo de recebimento 914 e a partir da atmosfera.

Todas as referências, incluindo publicações, pedidos de patente, e patentes, citados aqui e aqui incorporados mediante referência até o mesmo ponto como se cada referência fosse individualmente especificamente indicada para ser incorporada mediante referência e fosse aqui integralmente apresentada.

0 uso dos termos "um" e "algum" e "o" e referentes similares no contexto da descrição da invenção (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) devem ser considerados como abrangendo o singular e o plural, a menos que de outro modo aqui indicado ou claramente contradito pelo contexto. Os termos "compreendendo", "tendo", "incluindo", e "contendo" devem ser considerados como termos ilimitados (isto é, significando "incluindo, mas não limitado a") a menos que de outro modo assinalado. Citação de faixas de valores feita aqui pretende apenas servir como um método abreviado de se referir individualmente a cada valor separado abrangido dentro da faixa, a menos que de outro modo aqui indicado, e cada valor separado é incorporado no relatório descritivo como se fosse aqui individualmente citado. Todos os métodos aqui descritos podem ser realizados em qualquer 3 0 ordem adequada a menos que de outro modo aqui indicado ou de outro modo claramente contradito pelo contexto. O uso de qualquer um e de todos os exemplos, ou de linguagem exemplar (por exemplo, "tal como") aqui provido, pretende apenas iluminar melhor a invenção e não apresenta uma limitação sobre o escopo da invenção a menos que de outro modo reivindicado. Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve ser considerada como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial para a prática da invenção.

Modalidades preferidas dessa invenção são descritas

aqui, incluindo o melhor modo conhecido dos inventores para realizar a invenção. Variações dessas modalidades preferidas podem se tornar evidentes para aqueles de conhecimento comum na técnica a partir da leitura da descrição anterior. Os inventores esperam que aqueles versados na técnica empreguem tais variações conforme apropriado, e os inventores pretendem que a invenção seja praticada de outro modo do que conforme aqui especificamente descrito. Consequentemente, essa invenção inclui todas as modificações e equivalente da matéria em estudo citada nas reivindicações anexas como permitidas pela lei aplicável. Além disso, qualquer combinação dos elementos descritos acima em todas as possíveis variações da mesma é abrangida pela invenção a menos que de outro modo aqui indicado ou de outro modo claramente contradito pelo contexto.

Claims

1. União rotativa, caracterizada pelo fato de compreender: um alojamento tendo um furo de comunicação de fluido com uma abertura de canal de meios e uma câmara de controle disposta em torno do furo e sendo isolada de forma fluídica da abertura de canal de meios; um elemento não rotativo de vedação disposto dentro do furo no alojamento e tendo um canal de meios em comunicação de fluido com o furo; uma primeira vedação deslizante disposta em torno do elemento de vedação não rotativo e disposto para vedar a câmara de controle a partir da atmosfera; e duas vedações deslizantes adicionais dispostas em torno do elemento não rotativo de vedação adjacente uma à outra, as duas vedações adicionais dispostas entre a câmara de controle a abertura de canal de meios como um par para vedar a câmara de controle a partir do canal de meios; em que o elemento de vedação não rotativo é arranjado para se estender em relação ao alojamento quando um fluido sob pressão está presente na câmara de controle.

2. União rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento não rotativo de vedação tem uma primeira relação de equilíbrio arranjada para induzir o elemento de não rotativo de vedação a se estender a partir do alojamento quando o fluido sob pressão estiver presente na abertura de canal de meios.

3. União rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento não rotativo de vedação tem uma segunda relação de equilíbrio arranjada para induzir o elemento não rotativo de vedação a se estender a partir do alojamento quando a pressão do fluido estiver presente na segunda câmara e pelo menos um de uma pressão ambiente ou um vácuo estiver presente no canal de meios.

4. União rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um primeiro arranjo de válvula de fluido operável para conectar seletivamente de forma fluídica a câmara de controle com pelo menos um de uma fonte de meios incompressíveis pressurizados, um coletor de vácuo, e um suspiro.

5. União rotativa, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma segunda válvula de fluido operável para conectar seletivamente de forma fluídica o canal de meios com ao menos uma fonte de meios compressíveis pressurizados, a fonte de meios incompressíveis pressurizados, a câmara de controle, o coletor de vácuo, e o suspiro.

6. União rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma entrada de câmara de controle e um espaço anular de câmara de controle interconectando de forma fluídica a câmara de controle e o canal de controle quando o alojamento é conectado ao componente não rotativo de máquina.

7. União rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma mola de abertura disposta para prover uma força de abertura induzindo o elemento não rotativo de vedação a retrair para dentro do alojamento.

8. União rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um componente não rotativo de máquina formando um rebaixamento do furo de recebimento dentro do qual é disposto o alojamento.

9. União rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um elemento rotativo de vedação disposto em um componente rotativo de máquina de tal modo que o elemento rotativo de vedação engata o elemento não rotativo de vedação quando o elemento não rotativo de vedação é estendido suficientemente a partir do alojamento.

10. União rotativa, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de compreender ainda um anel não rotativo de vedação disposto em uma extremidade do elemento não rotativo de vedação, e um anel rotativo de vedação disposto no elemento rotativo de vedação em relação confrontante com o anel não rotativo de vedação, de tal modo que o engate do anel rotativo de vedação com o anel não rotativo de vedação proporciona uma vedação de face mecânica ao longo de um canal de meios, o canal de meios estando em comunicação de fluido com a abertura de canal de meios e se estendendo através de porções do componente rotativo de máquina e do alojamento.

11. Sistema para interconectar seletivamente de forma fluldica um canal de meios definido através de porções de componentes de máquina rotativos e não rotativos, caracterizado por compreender: um rebaixamento do furo de recebimento definido no componente não rotativo de máquina, uma abertura de canal de meios em comunicação de fluido com o rebaixamento do furo de recebimento, e um canal de controle; um alojamento disposto dentro do rebaixamento do furo de recebimento e tendo um furo em comunicação de fluido com o rebaixamento do furo de recebimento e uma câmara de controle em comunicação de fluido com o canal de controle; um elemento não rotativo de vedação disposto de forma desli zante e vedada dentro do furo no aloj amento e tendo um canal de meios em comunicação de fluido com o rebaixamento do furo de recebimento; elemento não rotativo de vedação e disposto para vedar a câmara de controle a partir da atmosfera; duas vedações deslizantes adicionais dispostas em torno do elemento não rotativo de vedação entre a câmara de controle a adjacentes uma à outra, as duas vedações adicionais dispostas como um para vedar a câmara de controle a partir do canal de meios; e um primeiro arranjo de válvula de fluido operável para conectar seletivamente de forma fluídica a câmara de controle com ao menos um de meios incompressiveis pressurizados, um coletor de vácuo, e um suspiro, de tal modo que o elemento não rotativo de vedação é arranjado para se estender em relação ao alojamento quando um fluido sob pressão está presente na câmara de controle.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda uma segunda válvula de fluido operável para conectar seletivamente mediante fluido o canal de meios com ao menos um de uma fonte de meios compressíveis pressurizados, a fonte de meios incompressiveis pressurizados, a câmara de controle, o coletor de vácuo, e o suspiro.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda uma mola de abertura disposta para prover uma força de abertura induzindo o elemento de vedação não rotativo em uma direção de retração em direção ao alojamento.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda um elemento rotativo de vedação disposto no componente rotativo de máquina de tal modo que o elemento rotativo de vedação engata o elemento não rotativo de vedação quando o elemento não rotativo de vedação é suficientemente estendido em relação ao alojamento.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda um anel não rotativo de vedação disposto em uma extremidade do elemento não rotativo de vedação, e um anel rotativo de vedação disposto no elemento rotativo de vedação em relação confrontante com o anel não rotativo de vedação, de tal modo que engate do anel rotativo de vedação com o anel não rotativo de vedação proporciona uma vedação de face mecânica ao longo do canal de meios.

16. Método para operar uma união rotativa adaptada para prover uma vedação de face mecânica ao longo de um canal de meios se estendendo entre um componente rotativo de máquina e um componente não rotativo de máquina, o método caracterizado por compreender engatar seletivamente a vedação de face mecânica mediante aplicação de uma pressão de fluido a uma câmara de controle que é isolada de forma fluídica a partir do canal de meios e que é definida entre um elemento não rotativo de vedação e o componente não rotativo de máquina.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender ainda a provisão de uma primeira força hidráulica líquida no elemento não rotativo de vedação como resultado da pressão de fluido na câmara de controle atuando sobre uma primeira relação de equilíbrio definida estruturalmente do elemento não rotativo de vedação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por compreender ainda prover uma segunda força hidráulica líquida sobre o elemento não rotativo de vedação como resultado da pressão de fluido no canal de meios atuando sobre uma segunda relação de equilíbrio definida estruturalmente no elemento não rotativo de vedação.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender ainda a manutenção da vedação de face mecânica em uma posição engatada durante evacuação de fluido a partir do canal de meios.