ES2556333T3

ES2556333T3 - Precinto mecánico

Info

Publication number: ES2556333T3
Application number: ES10752995.0T
Authority: ES
Inventors: Ricardo Abarca Melo; Rodrigo Guzmán Castro; Osvaldo Quiroz Venegas
Original assignee: Vulco SA
Current assignee: Vulco SA
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2016-01-15
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: CA2755489A1; BRPI1009403A2; AP3612A; EP2409055A1; WO2010105295A1; BRPI1009407A2; BRPI1009405B1; AP3152A; EP2409055B1; US9593777B2; ES2690533T3; AP2011005923A0; ES2588988T3; RU2480654C1; PL2409055T3; CN105114628B; AU2010225453A1; AU2010225453B2; CN102422063A; CN105587861A

Abstract

Precinto mecánico (10) que comprende una parte giratoria (14); una parte estacionaria (12); una cara (22) de precinto giratoria asociada a la parte giratoria (14); una cara (24) de precinto estacionaria asociada a la parte estacionaria (12), estando dispuestas las caras (22, 24) de precinto en una relación opuesta y para ser forzadas en contacto para formar un precinto entre las mismas; y una unidad de soporte que incorpora una de las caras (24) de precinto en la misma, incorporando la unidad de soporte un dispositivo de desviación y funcionando para mover esa cara (24) de precinto hasta contactar con la otra de las caras (22) de precinto bajo la influencia de una fuerza de desviación del dispositivo de desviación, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (26) de desviación comprende uno o más elementos elásticos (36) que, en uso, se deforman para quedar dispuestos en tensión para suministrar la fuerza de desviación.

Description

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DESCRIPCION

Precinto mecanico Campo tecnico

La descripcion se refiere a un precinto mecanico para obtener un precinto a fluidos entre componentes giratorios y estacionarios. El precinto mecanico se ha desarrollado especialmente, aunque no exclusivamente, para su uso en bombas de fluidos, tales como bombas para lodos, en las que el precinto mecanico esta montado entre un eje de accionamiento giratorio y una carcasa de bomba, y se describe en la presente memoria en ese contexto. No obstante, debe observarse que un precinto mecanico de este tipo puede tener una aplicacion mas amplia y no se limita a ese uso.

Tecnica anterior

Se han usado precintos mecanicos para obtener un precinto a fluidos entre un eje giratorio y una camara que contiene fluido. En consecuencia, los precintos mecanicos son aplicables en bombas en las que el eje de accionamiento de un motor de bomba montado externamente se extiende a traves de una carcasa de bomba para accionar un impulsor de una bomba. En una aplicacion de este tipo, el precinto mecanico esta situado de forma tfpica donde el eje giratorio entra en la carcasa o sale de la misma y el mismo esta montado en la carcasa y en el eje giratorio para obtener un precinto entre dichos componentes.

De forma general, dichos precintos mecanicos comprenden algunos componentes que giran con el eje (u otra parte giratoria del equipo en el que estan montados) y componentes que estan montados en las partes estacionarias del equipo. En la interfaz entre estos componentes giratorios y estacionarios estan presentes unas caras de precinto en contacto, girando una de las mismas y siendo la otra estacionaria. Estas caras de precinto estan dispuestas en una relacion opuesta y son forzadas en contacto a efectos de formar un precinto a fluidos entre las mismas.

En el pasado se han descubierto problemas al usar precintos mecanicos en algunas aplicaciones de bombeo, especialmente, en bombas para lodos en minena, debido al entorno riguroso creado por el lodo en las bombas, las grandes cargas inducidas en los componentes de la bomba durante el inicio y su funcionamiento y la necesidad de un funcionamiento continuo de las bombas en periodos largos. En consecuencia, en la actualidad existe una necesidad de mejorar el diseno del precinto mecanico para mejorar su idoneidad en aplicaciones de bombeo.

US 4.575.306 describe un precinto mecanico de la tecnica anterior para una bomba centnfuga para lodos.

Resumen de la descripcion

En un primer aspecto, se da a conocer un precinto mecanico que comprende una parte giratoria; una parte estacionaria; una cara de precinto giratoria asociada a la parte giratoria; una cara de precinto estacionaria asociada a la parte estacionaria, estando dispuestas las caras de precinto en una relacion opuesta y para ser forzadas en contacto para formar un precinto entre las mismas; y una unidad de soporte que incorpora una de las caras de precinto en la misma, incorporando la unidad de soporte un dispositivo de desviacion y funcionando para mover esa cara de precinto hasta contactar con la otra de las caras de precinto bajo la influencia de una fuerza de desviacion del dispositivo de desviacion, en el que el dispositivo de desviacion comprende uno o mas elementos elasticos que, en uso, se deforman para quedar dispuestos en tension para suministrar la fuerza de desviacion.

En una realizacion espedfica, el elemento o elementos elasticos del dispositivo de desviacion estan formados por un material viscoelastico. En una realizacion, el elemento o elementos estan formados por material polimerico y, de forma mas espedfica, por un elastomero, tal como caucho.

El elemento o elementos estan dispuestos en tension para obtener una fuerza de desviacion. Una ventaja de esta disposicion consiste en que el dispositivo de desviacion puede aplicar una fuerza de desviacion mas consistente en un desplazamiento mas grande en comparacion con un muelle, tal como un muelle helicoidal, que ha sido usado normalmente en el pasado en precintos mecanicos. De forma tfpica, una fuerza elastica cambiara significativamente en un desplazamiento longitudinal, ya que la constante elastica “K” es relativamente grande en comparacion con la constante elastica del elemento o elementos elasticos, especialmente cuando los elementos estan dispuestos en tension. Usar una disposicion en la que el dispositivo de desviacion permite obtener una fuerza de desviacion consistente en un desplazamiento relativamente grande permite obtener ventajas sustanciales. De forma espedfica, la fuerza de desviacion real no depende de una alineacion muy precisa de los componentes y cualquier desajuste o juego en el equipo no afecta significativamente a la fuerza de desviacion aplicada. Ademas, cuando las superficies de precinto se desgastan, el dispositivo de desviacion debe adaptarse para desplazar la cara de precinto para adaptarse al desgaste, a efectos de mantener las caras de precinto en contacto. El anterior dispositivo de desviacion segun al menos una realizacion permite obtener una fuerza de desviacion mas consistente en intervalos de desgaste mas amplios en comparacion con los precintos mecanicos anteriores que usan disposiciones de muelle helicoidal.

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En una realizacion espedfica, el dispositivo de desviacion esta dispuesto para aplicar una fuerza de desviacion sustancialmente uniforme en la cara de precinto dispuesta en la unidad de soporte para facilitar mantener la alineacion de las caras de precinto en contacto.

En una realizacion espedfica, el dispositivo de desviacion tiene forma de anillo elastico que se extiende alrededor del eje de giro de la cara de precinto giratoria. En una realizacion espedfica, el anillo esta formado por un polfmero elastomerico que esta dispuesto en tension para impartir la fuerza de desviacion a la cara de precinto montada en la unidad de soporte a efectos de ejercer la fuerza uniforme en la cara de precinto.

En una realizacion, la unidad de soporte incorpora una parte movil en la que esta dispuesta la cara de precinto, y una parte de base montada o apoyada contra la parte estacionaria. En esta disposicion, el dispositivo de desviacion esta dispuesto entre la parte movil y la parte de base. En una disposicion espedfica en la que el elemento o elementos elasticos que forman el dispositivo de desviacion se disponen en tension, las partes movil y de base de la unidad de soporte estan dispuestas para solaparse y el elemento o elementos estan dispuestos en el solapamiento. El elemento o elementos se disponen en tension modificando (de forma tipica, aumentando) la cantidad de solapamiento. En una realizacion, estas partes estan montadas concentricamente alrededor del eje de giro de la parte giratoria del precinto mecanico.

En una realizacion espedfica, el elemento o elementos elasticos estan unidos a los componentes de la unidad de soporte. En una realizacion, esta union se lleva a cabo mediante un proceso de vulcanizacion. El uso de este tipo de proceso de union no solamente permite obtener una conexion resistente, sino que tambien permite que la conexion sea impermeable a fluidos.

En una realizacion espedfica, la unidad de soporte forma parte de una barrera de fluidos del precinto y el dispositivo de desviacion es impermeable a fluidos y forma parte de esa barrera. Una ventaja del dispositivo de desviacion que tiene la doble funcion de impartir una fuerza de desviacion a la cara de precinto y formar parte de una berrera de fluidos del precinto mecanico consiste en que es posible reducir el numero de componentes del precinto mecanico. En los precintos mecanicos anteriores que incorporaban muelles helicoidales, los muelles deben estar aislados con respecto al fluido en la medida de lo posible y, de este modo, el precinto mecanico necesita disposiciones de precinto adicionales para aislar los muelles y formar la barrera de fluidos entre las partes giratoria y estacionaria.

En una realizacion espedfica, la unidad de soporte esta configurada de modo que el dispositivo de desviacion esta dispuesto para quedar expuesto a la presion y a la circulacion de fluido en el equipo en el que esta montado. Ademas, el dispositivo de desviacion esta configurado de modo que la presion de fluido se suma a la fuerza de desviacion y, por lo tanto, contrarresta cualquier fuerza aplicada en las caras de precinto por la presion de fluido para separar las caras de precinto. En consecuencia, en una realizacion, la fuerza neta ejercida por un fluido a presion en una camara a la que esta conectado el precinto mecanico no afecta significativamente a la fuerza neta ejercida sobre las caras de precinto. Esta caractenstica significa que cualquier fluctuacion de presion (tal como las que se producen durante una operacion de bombeo) no afecta a la fuerza que mantiene las caras de precinto en contacto.

En una realizacion, el dispositivo de desviacion esta bajo una fuerza sustancialmente a traccion (con respecto a un eje principal del dispositivo) y la presion de fluido en la camara esta configurada para aplicar una fuerza de cizalla que es sustancialmente normal con respecto a esa fuerza de traccion y que esta orientada en la direccion de la fuerza de desviacion.

En otro aspecto, se da a conocer una bomba que incluye una carcasa de bomba que tiene un orificio, un eje de accionamiento que se extiende a traves del orificio y un precinto mecanico segun cualquiera de las caractensticas descritas anteriormente que forma un precinto a fluidos entre la carcasa y el eje de accionamiento, en la que la parte giratoria del precinto mecanico esta montada en el eje de accionamiento y la parte estacionaria del precinto mecanico esta montada en la carcasa de bomba.

Breve descripcion de los dibujos

Resulta ventajoso describir una realizacion del precinto mecanico haciendo referencia a los dibujos que se acompanan, en los que:

la Fig. 1 es una vista en perspectiva (con una seccion con una cuarta parte retirada) de un precinto mecanico;

la Fig. 2 es una vista en alzado lateral del precinto mecanico de la Fig. 1;

la Fig. 3 es una vista en explosion de los componentes del precinto mecanico de la Fig. 1;

la Fig. 4 es una ilustracion esquematica del precinto mecanico de la Fig. 1 conectado a una carcasa de bomba y a un eje de accionamiento;

la Fig. 5 es una vista en perspectiva (con una seccion con una cuarta parte retirada) de otra realizacion de

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un precinto mecanico que es similar a la realizacion de la Fig. 1;

la Fig. 6 es una vista en alzado lateral del precinto mecanico de la Fig. 5;

la Fig. 6a es una vista en perspectiva de una parte del precinto mecanico de la Fig. 6;

la Fig. 7 es una vista en alzado lateral del precinto mecanico de la Fig. 5; y

la Fig. 7a es una vista en perspectiva de una parte del precinto mecanico de la Fig. 7.

Descripcion detallada de realizaciones especificas

Haciendo referencia a los dibujos, en la Fig. 1 se muestra un precinto mecanico 10 que se usa para obtener una interfaz de precinto entre componentes giratorios y estacionarios. En general, el precinto mecanico 10 incluye una parte estacionaria o carcasa 12 en forma de borde generalmente anular o anillo 31 y una parte giratoria que tiene generalmente forma de manguito 14 de eje y que se extiende a traves de la carcasa 12 y es giratoria alrededor de un eje CL. Existen varios componentes que conectan las partes giratoria y estacionaria y que se describiran a continuacion.

Para formar un precinto a fluidos entre el borde 31 anular estacionario y el manguito 14 de eje giratorio, se dispone un par de elementos de precinto en forma de anillos continuos 16, 18. En uso, los anillos 16, 18 estan montados en estructuras de soporte respectivas del precinto 10. En la realizacion mostrada, uno de los anillos 16 de precinto gira y esta fijado al manguito 14 de eje, mientras que el otro anillo 18 de precinto permanece estacionario montandolo en la carcasa estacionaria 12 a traves de una unidad 20 de soporte (cuyos diversos componentes se describiran brevemente). Cada uno de los anillos 16, 18 de precinto incluye una cara (22, 24) de precinto anular respectiva que, en uso, quedan situadas en una relacion opuesta y que tienen un acabado liso. Las caras 22, 24 de precinto estan dispuestas para ser forzadas en contacto entre sf a efectos de formar un precinto a fluidos entre las mismas, tal como se describira.

El precinto mecanico 10 segun la realizacion anterior es adecuado para usar en una bomba centnfuga (por ejemplo, tal como se muestra en la Fig. 4). El precinto mecanico 10 forma una barrera de fluidos entre una carcasa 100 de bomba y el eje 102 de accionamiento giratorio, que tiene montado un manguito 14 de eje. El manguito 14 de eje aloja el eje 102 de accionamiento giratorio (y gira con el miso), conectando dicho eje un motor de accionamiento (no mostrado) a un impulsor de bomba (no mostrado) que esta situado en el interior de una camara de bombeo de la bomba. La carcasa 100 de bomba esta atornillada a la carcasa 12 del precinto mecanico 10 a traves de unos tornillos que quedan alojados en unos orificios 13 de recepcion. El eje 102 de accionamiento giratorio se monta mediante unos pernos, remaches o tornillos 92 que quedan situados en unos orificios 15 de recepcion en el manguito 14 de eje giratorio del precinto mecanico 10.

El manguito 14 de eje giratorio del precinto mecanico 10 esta hecho de forma tfpica de un material tal como acero inoxidable mecanizado (por ejemplo, AISI 316). El manguito 14 de eje incluye un anillo 26 de accionamiento montado en un extremo posterior 27 del manguito 14 de eje, que esta situado en el lado exterior de la carcasa estacionaria 12 y la carcasa 100 de bomba y sin entrar en contacto con el fluido situado en el interior de la bomba. El manguito 14 de eje tambien incorpora el anillo 16 de precinto giratorio en un extremo opuesto 29 (frontal) del manguito 14 de eje, situado en la region del precinto mecanico 10 que esta en contacto con el fluido, en el interior de la bomba. El anillo 16 de precinto esta dispuesto en una superficie exterior 33 del manguito 14 de eje y esta orientado de modo que su cara 22 de precinto respectiva esta orientada hacia el extremo posterior 27 del manguito 14 de eje. El anillo 16 de precinto (que, de forma tfpica, esta hecho de un material ceramico, tal como carburo de silicio, o de un material metalico duro, tal como carburo de tungsteno) esta conectado al manguito 14 de eje mediante una unidad de montaje que incluye un soporte en forma de conexion elastomerica 28 y un anillo 30 de retencion que queda retenido alrededor del anillo 16 de precinto y que lo mantiene unido al manguito 14 de eje usando una disposicion de tornillo 25. La funcion y el funcionamiento de la unidad de montaje se describiran de forma mas detallada a continuacion.

La unidad 20 de soporte esta situada entre el manguito 14 de eje y la carcasa 12 y esta dispuesta para “flotar”, es decir, no esta fijada ngidamente a la carcasa 12 o al manguito 14 de eje. La unidad 20 de soporte tiene multiples funciones:

- soportar el anillo 18 de precinto estacionario;

- suministrar una fuerza de desviacion al anillo 18 de precinto para forzarlo en contacto con el anillo 16 de precinto giratorio;

- formar una barrera de fluidos entre la carcasa 12 y el anillo 18 de precinto. Al montarse en una bomba, la barrera de fluidos formada por la unidad 20 de soporte pasa a ser una superficie interna de la camara de la bomba; y

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- soportar el manguito 14 de eje giratorio con respecto al borde 31 anular estacionario que forma la carcasa 12.

Para permitir estas funciones diferentes, la unidad 20 de soporte comprende:

- una parte de base en forma de un cubo anular 40 que esta montada en el interior del borde anular 31 de la carcasa 12 y alrededor del manguito 14 de eje y un cilindro o manguito circunferencial 32 que sobresale desde el cubo 40 y se extiende alrededor del manguito 14 de eje separado del mismo;

- una parte movil en forma de saliente 34 en forma de borde circunferencial; y

- un dispositivo de desviacion en forma de anillo elastomerico 36 dispuesto entre el manguito 32 y el saliente 34 en forma de borde movil.

El saliente 34 en forma de borde movil tiene el anillo 18 de precinto estacionario del precinto mecanico montado en un extremo anterior del mismo a traves de una segunda unidad de montaje que incluye un segundo soporte en forma de conexion elastomerica 38. El anillo 36 elastomerico elastico esta dispuesto para impartir una fuerza de desviacion en el saliente 34 en forma de borde movil para forzar el anillo 18 de precinto a moverse con respecto al manguito 32 circunferencial de base y en contacto cara a cara con el anillo 16 de precinto giratorio.

De forma tfpica, el borde anular 31 y el cubo 40 estan formados por acero mecanizado, tal como acero inoxidable mecanizado (por ejemplo, AISI 316). El cubo 40 incluye un orificio central 42 a traves del que se extiende el manguito 14 de eje, con la presencia de una pequena distancia D de juego circunferencial alrededor del mismo. Una superficie interior 44 del cubo 40 incluye un cojinete 46 que se extiende a traves de la distancia D de juego y mediante el que el manguito 14 de eje gira. En la realizacion mostrada, el cojinete 46 esta conformado como un anillo deslizante de carbono con una seccion transversal rectangular.

La superficie 48 circunferencial exterior del cubo 40 esta en contacto por deslizamiento con una superficie 50 circunferencial interior del borde anular 31 de la carcasa 12 para formar una articulacion entre las mismas. Para reducir la friccion entre estas superficies, se incorpora una ranura anular 52 en la superficie exterior 48 del cubo 40. Tambien se dispone una junta torica 54 en una pequena ranura circunferencial situada en la superficie interior 50 del borde anular 31 y dispuesta entre las superficies 48, 50 de contacto para formar un precinto a fluidos secundario entre las mismas.

Una zapata elastomerica 56 se extiende a traves de la cara frontal del borde anular 31 para cubrir parcialmente el borde anular 31 y la totalidad del cubo 40, incluyendo la articulacion entre estos componentes 31, 40, y evitando la penetracion de fluido entre la superficie interior 50 del borde anular 31 y la superficie exterior 48 del cubo 40. Esta zapata 56 forma un precinto principal contra la entrada de fluido y material en partfculas en el lado del precinto mecanico 10 que esta en contacto con el fluido en el interior de la bomba, aunque sin limitar excesivamente la naturaleza deslizante del contacto entre el cubo 40 y el borde anular 31.

Una caractenstica del precinto mecanico 10 consiste en que las superficies 48, 50 de contacto del cubo 40 y del borde anular 31 tienen forma de arco y, de forma mas espedfica, la superficie exterior 48 del cubo es parcialmente esferica para formar una rotula (o articulacion de tipo de bola y alojamiento) entre el cubo y la parte 31 de borde anular de la carcasa 12. Esto permite que la unidad 20 de soporte y el manguito 14 de eje giratorio “floten” y se inclinen con respecto a la carcasa estacionaria 12, de modo que el eje de giro del eje 102 de accionamiento y del manguito 14 de eje puede moverse en todas las direcciones en alejamiento con respecto a una alineacion con el eje central CL del orificio 42 del cubo 40. De hecho, la articulacion de rotula formada entre el cubo 40 y el borde anular

31 en el precinto mecanico 10 puede adaptarse a una variacion angular relativamente grande entre estos dos ejes (del orden de hasta 5-10°). Esto resulta ventajoso debido a que es posible montar el precinto mecanico 10 en equipos en los que el eje giratorio no esta alineado con la carcasa del equipo unida al borde anular 31 (a traves de tornillos en orificios 13 que los alojan). Ademas, y de forma importante, esta capacidad de adaptacion a esta variacion angular puede conseguirse sin que se produzca ninguna desalineacion resultante de las caras 22, 24 de precinto de los anillos 16, 18 de precinto respectivos ni ningun escape de fluido a traves de las mismas.

El manguito 32 de la unidad 20 de soporte esta soportado por el cubo 40 y sobresale desde el mismo. El manguito

32 que, de forma tfpica, esta formado por acero, tal como acero inoxidable, rodea el manguito 14 de eje giratorio y esta separado del mismo, y forma un asiento para la circunferencia interior del anillo elastomerico 36. En la realizacion mostrada, el anillo elastomerico 36 esta formado por material viscoelastico, tal como un elastomero polimerico. El anillo 36 se extiende alrededor de la superficie exterior 60 del manguito 32 y esta unido al manguito 32, preferiblemente, mediante un proceso de vulcanizacion, a efectos de formar una conexion resistente que es impermeable a fluidos.

El saliente 34 en forma de borde (conectado al anillo 18 de precinto estacionario) esta conformado como un anillo que tiene una seccion transversal en forma de L y tiene una superficie interior 64 que encaja en una circunferencia exterior del anillo elastomerico 36 y esta unida a la misma, de nuevo preferiblemente, mediante un proceso de

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vulcanizacion, a efectos de obtener una conexion impermeable a fluidos y resistente entre esos elementos. De forma tfpica, el saliente 34 en forma de borde esta formado por metal, tal como acero inoxidable, y, conjuntamente con las otras partes de la parte movil de la unidad 20 de soporte, se extiende alrededor del manguito 14 de eje giratorio separado del mismo. De esta manera, el saliente 34 en forma de borde esta totalmente soportado en el anillo elastomerico 36.

El anillo 36 elastomerico elastico no solamente soporta la parte movil (saliente 34 en forma de borde) de la unidad 20 de soporte, sino que esta dispuesto para forzar esa parte hacia delante (es decir, hacia el extremo 29 del eje) para mantener las caras 22, 24 de precinto de los anillos 16, 18 de precinto respectivos en contacto. Esto se consigue cargando previamente el anillo elastomerico 36, moviendo/disponiendo el saliente 34 en forma de borde con respecto al manguito 32, a efectos de deformar el anillo elastomerico 36 y disponer dicho anillo en tension, y manteniendo a continuacion dichos componentes en esta posicion (es decir, el anillo elastomerico 36 se dispone en tension mediante el movimiento del saliente 34 en forma de borde hacia atras, hacia el extremo posterior 27 del eje). De este modo, este tensado induce una fuerza de desviacion en el anillo 18 de precinto para forzarlo hacia delante contra el anillo 16 de precinto exterior y para mantener un espacio cerrado entre los mismos. La estructura del anillo elastomerico 36 permite aplicar la fuerza de desviacion de manera uniforme en el anillo 18 de precinto y alrededor del eje de giro del manguito 14 de eje giratorio y del anillo 16 de precinto giratorio.

La cantidad de precarga aplicada en el anillo elastomerico 36 depende de la cantidad de movimiento axial del saliente 34 en forma de borde con respecto al manguito 32. Debido a que el manguito 14 de eje es movil con respecto al cubo 40 (y, por lo tanto, puede moverse axialmente a lo largo del eje 102 de accionamiento), este movimiento axial debe ser limitado para mantener la precarga en el anillo elastomerico 36. Esto se consigue mediante el uso de lenguetas 66 de estabilizacion en forma de T que estan montadas en el cubo 40 y que se retiran al instalar el precinto mecanico 10. Las lenguetas 66 de estabilizacion estan fijadas de forma tfpica al cubo 40 mediante unos pernos o tornillos 68 y estan dispuestas para su fijacion alrededor del anillo 26 de accionamiento para fijar la posicion axial del cubo 40 en el manguito 14 de eje. En la ilustracion mostrada, las lenguetas 66 de estabilizacion estan dispuestas para quedar apoyadas contra el anillo 26 de accionamiento. Con las lenguetas 66 de estabilizacion en su posicion, el anillo elastomerico 36 permanece en su estado de precarga, ya que la unidad 20 de soporte no puede extenderse axialmente a lo largo del eje (lo que retirana la tension en el anillo elastomerico 36), puesto que la misma queda confinada axialmente entre el anillo 16 de precinto giratorio frontal y el anillo 26 de accionamiento en la parte posterior del eje.

La configuracion de la unidad 20 de soporte con el anillo 36 de precinto elastomerico dispuesto entre el manguito 32 y el saliente 34 en forma de borde permite obtener una disposicion en la que la fuerza aplicada en el anillo 18 de precinto estacionario es concentrica y uniforme alrededor del eje CL de giro del manguito 14 de eje giratorio.

La unidad 20 de soporte forma una barrera de fluidos para el precinto mecanico 10 que se extiende del anillo 18 de precinto estacionario al borde anular 31 de la carcasa 12 y se convierte en la practica en una pared interna de la carcasa de la bomba. Por lo tanto, el anillo 36 de precinto queda expuesto al fluido en la bomba 100 durante su funcionamiento. El anillo 36 forma una parte integral de esta barrera impermeable al fluido (que comprende el anillo 36 de precinto continuo que esta unido al manguito 32 y tambien el saliente 34 en forma de borde).

La superficie posterior 70 del anillo 36 de precinto esta en contacto con el fluido en el interior de la bomba, ya que el fluido puede penetrar en el espacio entre el extremo del saliente 34 en forma de borde y la zapata 56. De este modo, esto permite que la presion del fluido en la bomba ayude a desviar el saliente 34 en forma de borde de la unidad 20 de soporte hacia delante en la direccion del extremo 29, contribuyendo de este modo a la fuerza de desviacion que mantiene las caras 22, 24 de precinto anulares en contacto. Un aumento en la presion de fluido en el interior de la camara de la bomba puede aumentar la fuerza de desviacion. Esta fuerza de desviacion adicional contrarresta, al menos en el mismo grado, la fuerza aplicada por la presion del fluido en la union de los anillos 16, 18 de precinto, que tiende a forzar la separacion de dichos elementos. De este modo, el precinto mecanico 10 puede funcionar de manera eficaz bajo diferentes presiones de fluido. Esto resulta ventajoso en aplicaciones de bombeo en las que la presion de fluido puede fluctuar considerablemente desde el inicio a un estado totalmente funcional.

Tal como se ha mencionado anteriormente, los anillos 16, 18 de precinto se mantienen cada uno en su posicion a traves de unidades de montaje. Estas unidades de montaje incluyen conexiones elastomericas 28, 38 que estan disenadas para recibir superficies 94, 96 de apoyo de carga de par contra las que quedan dispuestos los anillos 16, 18 de precinto, y que limitan el movimiento axial de los anillos 16, 18 de precinto, y anillos 30, 82 de retencion que retienen las conexiones 28, 38 elastomericas respectivas. Ademas, uno de los anillos 30 de retencion incluye la superficie 94 de apoyo, mientras que el otro anillo 82 de retencion esta disenado para mantener el anillo 18 de precinto contra la superficie 96 de apoyo.

En la realizacion mostrada, los anillos 16,18 de precinto (que, de forma tfpica, son ceramicos) tienen una parte cortada o cavidad en la cara posterior (la cara opuesta a sus caras 22, 24 de precinto anular respectivas). Las conexiones elastomericas 28, 38 tienen cada una una parte de base (72, 74, respectivamente) que esta montada en esa cavidad y, de forma tfpica, fijada en su posicion mediante un proceso de vulcanizacion. Las conexiones

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elastomericas 28, 38 tambien incluyen partes 76, 78 de nervadura respectivas que se extienden hacia fuera desde las partes 72, 74 de base, mas alia de los anillos 16, 18 de precinto respectivos en los que estan dispuestas, y en un piano paralelo con respecto a las caras 22, 24 de precinto anulares respectivas. Estas partes 76, 78 de nervadura quedan retenidas de forma amovible durante su uso para mantener los anillos 16, 18 de precinto unidos en su posicion. De forma espedfica, el anillo 16 de precinto giratorio queda retenido mediante una pieza de soporte en forma del anillo 30 de retencion que retiene la parte 76 de nervadura con respecto a la superficie frontal 23 del manguito 14 de eje. Tambien es posible disponer una junta torica 80 para obtener una barrera contra el agua entre el anillo 30 y el anillo 16 de precinto. El anillo 30 de retencion incluye la superficie 94 de apoyo en una cara interior y se apoya contra la cara posterior del anillo 16 de precinto a efectos de evitar el movimiento axial del anillo 16 de precinto en alejamiento con respecto al otro anillo 18 de precinto. El anillo 18 de precinto estacionario se mantiene en su posicion mediante una pieza de soporte en forma de anillo 82 de retencion que retiene la parte 78 de nervadura en la superficie anterior 85 del saliente 34 en forma de borde. Ademas, el anillo 18 de precinto queda retenido en una posicion en la que su cara posterior queda apoyada contra la superficie 96 de apoyo que esta formada en la cara exterior del saliente 34 en forma de borde.

Las conexiones 28, 38 elastomericas retenidas tienen forma de anillos elasticos y estan disenadas para recibir par y facilitar la proteccion de los anillos 16, 18 de precinto, especialmente en la fase de inicio de uso de una bomba. En el inicio, el par impartido por el eje 102 de accionamiento debe superar la resistencia a friccion estatica que se produce en las caras 22, 24 de precinto en contacto para permitir que el anillo 16 de precinto giratorio se mueva con respecto al anillo 18 de precinto estacionario. Esta resistencia a friccion puede ser alta y, en consecuencia, las fuerzas inducidas en los anillos 16, 18 de precinto pueden ser altas. Las conexiones elastomericas 28, 38 permiten que los anillos 16, 18 de precinto se adapten mejor a estas fuerzas asegurando que el par es transmitido y distribuido a lo largo de los anillos 16, 18 de precinto (debido a la superficie de contacto continua entre los anillos 30, 82 de retencion y las partes 76, 78 de nervadura de las conexiones elastomericas 28, 30) y tambien permitiendo que las conexiones elastomericas 28, 30 absorban parte de la carga por deformacion, actuando de este modo como un amortiguador del precinto mecanico 10. Otra ventaja de una conexion elastomerica 28, 30 consiste en que la misma permite obtener algo de elasticidad cerca de la interfaz de precinto, permitiendo de este modo que los anillos 16, 18 de precinto tengan cierta capacidad de ajuste y movimiento durante el funcionamiento, lo que ayuda a mantener las superficies de las caras 22, 24 de precinto en contacto. En el caso de las conexiones 28, 30 y de cualquier otra parte elastomerica a la que se hace referencia en esta memoria descriptiva, el material de fabricacion puede ser un material viscoelastico, tal como un elastomero polimerico, o un caucho natural o sintetico o un caucho compuesto, o una mezcla de productos de caucho (por ejemplo, de la marca Viton). En otras realizaciones, las conexiones elastomericas 28, 30 pueden estar presentes en forma de multiples segmentos en forma de arco, posiblemente discontinuos, fijados a un anillo 16, 18 de precinto respectivo, en vez de en forma de anillo continuo.

En la realizacion mostrada, el anillo 82 tiene una superficie 84 orientada hacia delante que incorpora unas aletas 86 que se extienden radialmente. Estas aletas estan disenadas para favorecer un flujo turbulento en la proximidad de los anillos 16, 18 de precinto, lo que facilita la refrigeracion de los anillos 16, 18 de precinto disipando el calor por friccion generado de forma general en su proximidad durante su uso. Para favorecer adicionalmente la creacion de este flujo turbulento, se disponen unas aletas adicionales 88 en la cara frontal de la zapata 56. Se ha descubierto en ensayos experimentales que el flujo turbulento resulta suficiente para refrigerar el precinto mecanico 10, especialmente en la proximidad de los anillos 16, 18 de precinto, sin que sea necesario incorporar un sistema de refrigeracion separado en el precinto mecanico 10. Esto permite obtener una ventaja considerable en terminos de simplificar el diseno y reducir los costes del funcionamiento correspondiente.

En uso, el precinto mecanico 10 esta dotado del dispositivo de desviacion en forma de anillo elastomerico 36 cargado previamente. El precinto mecanico 10 se monta en la bomba 100 disponiendo el manguito 14 de eje en el eje 102 de accionamiento de la bomba 100. El borde anular 31 puede inclinarse con respecto al cubo 40 del precinto mecanico 10 en caso necesario, de modo que el borde anular 31 queda alineado con la carcasa de la bomba. De este modo, el precinto mecanico 10 se fija en su posicion, con el borde anular 31 atornillado a la carcasa mediante unos tornillos 90 situados en unos orificios 13 de recepcion. El manguito 14 de eje se monta en el eje 102 de accionamiento mediante unos pernos, remaches o tornillos 92 que se extienden a traves de los orificios 15 de recepcion en el anillo 26 de accionamiento y que se introducen en el eje 102 de accionamiento. Una vez fijada la posicion, las lenguetas 66 de estabilizacion pueden ser retiradas, lo que asegura que existe un juego de funcionamiento adecuado entre el anillo 26 de accionamiento y el cubo 40 y que los diversos componentes de la unidad 20 de soporte tienen una tension adecuada y contactan de manera adecuada. El precinto mecanico 10 queda de este modo en su posicion y la bomba esta lista para funcionar.

En otra realizacion, mostrada en la Figura 5, el precinto mecanico 10A es en todos los aspectos igual al precinto mecanico 10 mostrado en las Figuras 1 a 4 y, a efectos de simplicidad, las mismas partes tienen el mismo numero de referencia con la letra adicional “A”. La principal diferencia entre los precintos mecanicos 10, 10A es la presencia de un sistema 97 de refrigeracion en el precinto mecanico 10A. El sistema 97 de refrigeracion incluye un orificio 98 que forma un conducto interno que se extiende a traves del borde anular 31A de la carcasa 12A estacionaria y del cubo 40A. El orificio 98 esta dispuesto para la posible introduccion de agua de refrigeracion en la camara de precinto que esta situada entre el manguito 14 de eje y los diversos componentes de la unidad de soporte, asf como para

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permitir la posibilidad de evacuar cualquier material en partfculas que se ha alojado en la camara de precinto en uso. Tambien se dispone un segundo orificio (no mostrado) que forma un conducto interno similar al orificio 98, aunque separado angularmente alrededor del eje CL con respecto al orificio 98, y que forma un punto de descarga para el agua de refrigeracion introducida en la camara de precinto a traves del orificio 98.

Haciendo referencia a las Figuras 6, 6a, 7 y 7a en lo que respecta al precinto mecanico 10A, se muestran detalles adicionales de las conexiones elastomericas 28A, 38A. En las Figuras 6 y 6a se muestra la conexion elastomerica 28A en un detalle en perspectiva al unirse al anillo 16A de precinto. En las Figuras 7 y 7a se muestra la conexion elastomerica 38A en otro detalle en perspectiva al unirse al anillo 18A de precinto.

En consecuencia, se da a conocer un precinto mecanico que resulta especialmente adecuado para bombas. El precinto tiene una configuracion sencilla y puede funcionar con presiones de fluido fluctuantes para aplicar una fuerza de desviacion uniforme en las caras de precinto a efectos de mantener dichas caras de precinto en contacto. El precinto mecanico no requiere una refrigeracion separada para enfriar las caras de precinto (aunque esto es opcional en algunas realizaciones) y el mismo puede montarse en ejes de accionamiento que no estan alineados con la carcasa de la bomba.

En las reivindicaciones mostradas mas adelante y en el anterior resumen de la invencion, a no ser que el contexto lo exija de otro modo debido a un lenguaje explfcito o a una implicacion necesaria, la palabra “comprender” se usa en el sentido de “incluir”, es decir, las caractensticas espedficas pueden estar asociadas a caractensticas adicionales en diversas realizaciones de la invencion.

En la anterior descripcion de realizaciones preferidas se hace uso de terminologfa espedfica a efectos de claridad. No obstante, no se pretende limitar la invencion a los terminos espedficos seleccionados, y se entendera que cada termino espedfico incluye todos los equivalentes tecnicos que funcionan de manera similar para obtener un objetivo tecnico similar. Terminos tales como “frontal” y “posterior”, “interior” y “exterior”, “sobre” y “debajo” y similares se usan como palabras de conveniencia para describir puntos de referencia y no se consideraran como terminos limitativos.

La referencia en esta memoria descriptiva a cualquier publicacion anterior (o a la informacion derivada de la misma) o a cualquier elemento conocido no se considerara, ni debena considerarse, como un reconocimiento o admision o cualquier forma de insinuacion de que la publicacion anterior (o la informacion derivada de la misma) o el elemento conocido forma parte del conocimiento general comun en el campo de aplicacion al que hace referencia esta memoria descriptiva.

Finalmente, se entendera que es posible incorporar diversas alteraciones, modificaciones y/o variaciones adicionales en las diversas configuraciones y disposiciones de las partes, estando definido el ambito de proteccion por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Precinto mecanico (10) que comprende una parte giratoria (14); una parte estacionaria (12); una cara (22) de precinto giratoria asociada a la parte giratoria (14); una cara (24) de precinto estacionaria asociada a la parte estacionaria (12), estando dispuestas las caras (22, 24) de precinto en una relacion opuesta y para ser forzadas en contacto para formar un precinto entre las mismas; y una unidad de soporte que incorpora una de las caras (24) de precinto en la misma, incorporando la unidad de soporte un dispositivo de desviacion y funcionando para mover esa cara (24) de precinto hasta contactar con la otra de las caras (22) de precinto bajo la influencia de una fuerza de desviacion del dispositivo de desviacion, caracterizado por el hecho de que el dispositivo (26) de desviacion comprende uno o mas elementos elasticos (36) que, en uso, se deforman para quedar dispuestos en tension para suministrar la fuerza de desviacion.
2. Precinto mecanico (10) segun la reivindicacion 1, en el que el elemento o elementos elasticos (36) del dispositivo (36) de desviacion estan formados por un material viscoelastico.
3. Precinto mecanico (10) segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el elemento o elementos elasticos (36) estan formados por material polimerico.
4. Precinto mecanico (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (36) de desviacion esta dispuesto para aplicar una fuerza de desviacion sustancialmente uniforme en la cara (24) de precinto dispuesta en la unidad de soporte para facilitar mantener la alineacion de las caras (22, 24) de precinto en contacto.
5. Precinto mecanico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (36) de desviacion tiene forma de anillo elastico (36), opcionalmente, formado por un polfmero elastomerico, que se extiende alrededor del eje de giro de la cara (22) de precinto giratoria, y que esta dispuesto en tension para impartir la fuerza de desviacion a la cara (24) de precinto montada en la unidad de soporte.
6. Precinto mecanico (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de soporte incorpora una parte movil (34) en la que esta dispuesta la cara (24) de precinto, y una parte (32) de base montada o apoyada contra la parte estacionaria (12), y en el que el dispositivo (36) de desviacion esta dispuesto entre la parte movil (34) y la parte (32) de base.
7. Precinto mecanico (10) segun la reivindicacion 6, en el que el elemento o elementos elasticos (36) que forman el dispositivo (36) de desviacion se disponen en tension mediante el movimiento relativo de las partes movil (34) y de base (32) de la unidad de soporte.
8. Precinto mecanico segun la reivindicacion 6 o 7, en el que las partes movil (34) y de base (32) de la unidad de soporte estan dispuestas para solaparse y el elemento o elementos elasticos (36) se cargan previamente en tension aumentando la cantidad de solapamiento.
9. Precinto mecanico segun la reivindicacion 6 o 7, en el que las partes movil (34) y de base (36) de la unidad de soporte estan montadas concentricamente alrededor del eje de giro de la parte giratoria (14) del precinto mecanico (10).
10. Precinto mecanico (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento o elementos elasticos (36) estan unidos, opcionalmente, mediante un proceso de vulcanizacion, a uno o mas componentes de la unidad de soporte.
11. Precinto mecanico (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de soporte forma parte de una barrera de fluidos del precinto y el dispositivo (36) de desviacion es impermeable a fluidos y forma parte de esa barrera.
12. Precinto mecanico (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el precinto (10) esta montado en una camara que contiene fluido y la unidad de soporte esta configurada de modo que el dispositivo de desviacion esta dispuesto para quedar expuesto a la presion de fluido en la camara.
13. Precinto mecanico (10) segun la reivindicacion 12, en el que el dispositivo (36) de desviacion esta configurado de modo que la presion de fluido se suma a la fuerza de desviacion, de modo que la fuerza de desviacion impartida por el dispositivo (36) de desviacion aumenta al aumentar la presion de fluido en la camara.
14. Bomba que incluye una carcasa (100) de bomba que tiene un orificio, un eje (102) de accionamiento que se extiende a traves del orificio y un precinto mecanico (10) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores que forma un precinto a fluidos entre la carcasa (100) y el eje (102) de accionamiento, en la que la parte giratoria (14) del precinto mecanico (10) esta montada en el eje (102) de accionamiento y la parte estacionaria (12) del precinto mecanico esta montada en la carcasa (100) de bomba.