ES2589115T3

ES2589115T3 - Sello mecánico ajustable

Info

Publication number: ES2589115T3
Application number: ES10752997.6T
Authority: ES
Inventors: Ricardo Abarca Melo; Rodrigo Guzman Castro; Osvaldo Quiroz Venegas
Original assignee: Vulco SA
Current assignee: Vulco SA
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: CA2755240A1; AU2010225454A1; EP2409056A4; AP2011005922A0; EP2409057B1; AP2011005923A0; PE20120846A1; BRPI1009405B1; EP2409056A1; AU2010225454B2; PL2409057T3; EP2409056B1; AP3235A; ES2556333T3; EP2409055B1; WO2010105296A1; PE20120845A1; AU2010225452A1; CN105587861A; AP3152A

Abstract

Un sello mecánico (10) que comprende una porción fija (12) que comprende una superficie interior que define una abertura; una porción giratoria (14) que se extiende a través de la abertura de la porción fija; un conjunto de soporte (32, 34, 36 40) que monta la porción giratoria (14) a la porción fija (12), la porción giratoria (14) siendo giratoria respecto del conjunto de soporte alrededor de un eje de rotación; una primera y una segunda caras de sellado opuestas (22, 24), la primera cara de sellado (22) montada sobre la porción giratoria (14) y la segunda cara de sellado (24) montada sobre el conjunto de soporte, disponiéndose las caras de sellado (22, 24) para presionarlas hasta hacer contacto con el fin de formar un sello entre ellas; y en donde una junta se forma entre la superficie interior (50) de la porción fija y una superficie exterior (48) del conjunto de soporte (32, 34, 36, 40), caracterizada por un sello de cubierta externo (56) que se extiende a lo largo de la junta para inhibir la penetración de fluidos entre la superficie interior (50) y exterior (48), y la junta permitiendo el movimiento giratorio entre el conjunto de soporte (32, 34, 36, 40) y la porción fija (12) para permitir el ajuste de la posición de la porción giratoria (14) respecto de la porción fija (12) sin afectar la alineación de la primera y segunda cara de sellado (22, 24).

Description

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DESCRIPCION

Sello mecanico ajustable Campo tecnico

La presente descripcion se refiere a un sello mecanico para proveer un sellado de fluidos entre componentes giratorios y fijos. El sello mecanico se ha desarrollado especialmente, pero no exclusivamente, para su uso en bombas para fluidos, como, por ejemplo, bombas para lodos, donde el sello mecanico se monta entre un vastago de accionamiento giratorio y una carcasa de bomba y se describe en la presente memoria en dicho contexto. Sin embargo, segun se observa, dicho sello mecanico puede tener aplicaciones mas amplias y no se limita a dicho uso.

Antecedentes de la tecnica

Los sellos mecanicos se han usado para suministrar un sellado de fluidos entre un vastago giratorio y una camara contenedora de fluido. Como tales, los sellos mecanicos tienen aplicacion en bombas donde el vastago de accionamiento de un motor de bomba montado externamente se extiende a traves de una carcasa de bomba para accionar un impulsor de bomba. En dicha aplicacion, el sello mecanico se situa normalmente donde el vastago giratorio entra en o abandona la carcasa y se encaja en la carcasa y el vastago giratorio para suministrar un sello entre dichos componentes.

Dichos sellos mecanicos comprenden, en general, algunos componentes que rotan con el vastago (u otra porcion giratoria del equipo al que se encaja) y dichos componentes que se encajan en las partes fijas del equipo. En la interfaz entre dichos componentes giratorios y fijos se encuentran las caras de sellado por contacto, una de las cuales rota y la otra permanece fija. Estas caras de sellado estan en relacion opuesta y dispuestas para presionarlas con el fin de que hagan contacto para formar un sellado de fluidos entre ellas.

En el pasado, han surgido problemas al usar sellos mecanicos en algunas aplicaciones de bombeo, en particular, en bombas para lodos para minena, debido al duro ambiente creado en las bombas por el lodo, la alta carga inducida en los componentes de bomba durante la puesta en marcha y el funcionamiento, y la necesidad de un funcionamiento continuo de las bombas durante penodos prolongados. Por consiguiente, existe una necesidad continua de mejorar el diseno del sello mecanico para mejorar su idoneidad en aplicaciones de bombeo.

El documento GB905.537 describe un medio de sellado para vastagos en el cual un miembro de sellado anular se presiona axialmente, de forma elastica, respecto del vastago para acoplarse con una superficie plana anular alrededor del vastago, existiendo superficies de soporte en parte esfericas complementarias formadas en un miembro de soporte que se monta sobre un vastago y una parte respecto de la cual el vastago se sella. Un miembro flexible se extiende entre el miembro de sellado que se puede mover axialmente y la parte, encontrandose el acceso de las superficies de soporte en parte esfericas en la interseccion del acceso del vastago y el plano del miembro flexible cuando el vastago no se desvfa.

Compendio de la descripcion

En un primer aspecto, se provee un sello mecanico segun la reivindicacion 1. Dicho sello comprende una porcion fija; una porcion giratoria; y un conjunto de soporte que monta la porcion giratoria a la porcion fija, la porcion giratoria siendo giratoria respecto del conjunto de soporte alrededor de un eje de rotacion, y el sello mecanico comprendiendo, ademas, una primera y segunda cara de sellado opuestas, la primera cara de sellado montada sobre la porcion giratoria y la segunda cara de sellado montada sobre el conjunto de soporte, disponiendose las caras de sellado para presionarlas hasta hacer contacto con el fin de formar un sello entre ellas; y una junta que permite el movimiento giratorio entre el conjunto de soporte y la porcion fija para permitir el ajuste de la posicion de la porcion giratoria respecto de la porcion fija sin afectar la alineacion de la primera y segunda cara de sellado.

Una caractenstica del sello mecanico es que el conjunto de soporte puede rotar respecto de la porcion fija. Ello es ventajoso ya que permite que el sello mecanico encaje en el equipo donde el vastago giratorio no se alinea con la carcasa del equipo. Ademas, cabe destacar que esta capacidad de contener dicha variacion angular se puede lograr sin ofrecer una desalineacion consiguiente de las caras de sellado del sello.

La porcion fija incluye una abertura a traves de la cual se extiende la porcion giratoria, y la junta se forma entre una superficie exterior del conjunto de soporte y una superficie interior de la porcion fija que define la abertura. En una forma particular, las superficies exterior e interior estan en contacto deslizante. En otra forma, un material intermedio (como, por ejemplo, un elastomero elastico) se dispone entre las superficies interior y exterior de modo tal que las superficies no estan en contacto directo.

En una forma particular, las superficies exterior e interior forman una rotula para permitir el movimiento giratorio en todas las direcciones. Dicha disposicion es ventajosa ya que ofrece una mayor capacidad al sello para contener la desalineacion entre los componentes giratorios y fijos en los cuales encaja el sello mecanico.

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Con el fin de asegurar la funcionalidad del sello mecanico, es necesario evitar derrames a traves de la interfaz entre el conjunto de soporte y el componente fijo y, en este sentido, esto puede ocurrir haciendo que el fluido de la junta sea impermeable. Una alternativa para hacer que el fluido de la junta sea impermeable es aislar la junta del fluido en el equipo. Segun la invencion, un sello de cubierta externo se extiende a lo largo de la junta para inhibir la penetracion de fluidos entre las superficies interior y exterior. Ademas, se puede proveer un sello entre las superficies interior y exterior.

En una forma particular, la junta evita el movimiento axial de la porcion giratoria respecto de la porcion fija en al menos una direccion. Esto entonces permite que la junta contenga la carga que se induce en el sello mecanico para mantener las caras de sellado en contacto.

En una forma particular, el conjunto de soporte tiene una porcion de base que incorpora la superficie exterior, una porcion que se puede mover sobre la cual se dispone la segunda cara de sellado, y un dispositivo de desviacion se dispone entre la porcion que se puede mover y la porcion de base. El proposito del dispositivo de desviacion es impartir una fuerza de desviacion para mover la segunda cara de sellado para que haga contacto con la primera cara de sellado. En una forma, el dispositivo de desviacion comprende un anillo elastico que se coloca en tension para impartir la fuerza de desviacion a la segunda cara de sellado.

En una forma particular, el conjunto de soporte comprende una superficie de soporte interior que sostiene la porcion giratoria.

En un aspecto adicional, se describen realizaciones de una bomba segun la reivindicacion 10. Ellas incluyen una carcasa de bomba que tiene una abertura, un vastago de accionamiento que se extiende a traves de la abertura, y un sello mecanico segun cualquier reivindicacion precedente que proporciona un sellado de fluidos entre la carcasa y el vastago de accionamiento, en donde la porcion giratoria del sello mecanico se monta en el vastago de accionamiento y la porcion fija del sello mecanico se monta en la carcasa de bomba.

Breve descripcion de los dibujos

Es conveniente describir una realizacion del sello mecanico con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: la Figura 1 es una vista en perspectiva (con un cuarto de seccion eliminado) de un sello mecanico;

la Figura 2 es una vista en alzado lateral del sello mecanico de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista del despiece de los componentes del sello mecanico de la Figura 1;

la Figura 4 es una ilustracion esquematica del sello mecanico de la Figura 1 conectado a una carcasa de bomba y

vastago de accionamiento;

la Figura 5 es una vista en perspectiva (con un cuarto de seccion eliminado) de otra realizacion de un sello mecanico que es similar a la realizacion de la Figura 1;

la Figura 6 es una vista en alzado lateral del sello mecanico de la Figura 5;

la Figura 6a es una vista en perspectiva de una porcion del sello mecanico de la Figura 6;

la Figura 7 es una vista en alzado lateral del sello mecanico de la Figura 5; y

la Figura 7a es una vista en perspectiva de una porcion del sello mecanico de la Figura 7.

Descripcion detallada de las realizaciones espedficas

Volviendo a los dibujos, en la Figura 1 se describe un sello mecanico 10 que se usa para ofrecer una interfaz de sellado entre componentes giratorios y fijos. En terminos generales, el sello mecanico 10 incluye una parte fija o alojamiento 12 en la forma de un reborde o anillo con forma, en general, anular 31 y una parte giratoria en general en forma de camisa de vastago 14 que se extiende a traves del alojamiento 12 y que gira alrededor de un eje CL. Hay varios componentes que conectan las partes giratorias y fijas, los cuales se describiran a continuacion.

Con el fin de formar un sellado de fluidos entre el reborde anular fijo 31 y la camisa de vastago giratorio 14, se provee un par de miembros de sellado en la forma de anillos continuos 16, 18. Durante el uso, los anillos 16,18 se montan a las respectivas estructuras de soporte del sello 10. En la realizacion tal y como se muestra, uno de los anillos de sellado 16 rota y se fija a la camisa de vastago 14, mientras el otro anillo de sellado 18 permanece fijo y ajustado al alojamiento fijo 12 a traves de un conjunto de soporte 20 (cuyos diferentes componentes se describiran de forma breve). Cada uno de los anillos de sellado 16, 18 incluye una cara de sellado anular respectiva (22, 24) que, durante el uso, se ubica en relacion opuesta y tiene un acabado regular. Las caras de sellado 22, 24 estan

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dispuestas para presionarse con el fin de hacer contacto entre sf para formar un sellado de fluidos entre ellas, tal y como se describira.

El sello mecanico 10, segun la forma mencionada anteriormente, es apropiado para su uso en una bomba centnfuga (por ejemplo, tal y como se muestra en la Figura 4). El sello mecanico 10 provee una barrera de fluidos entre una carcasa de bomba 100 y el vastago de accionamiento giratorio 102 equipado con una camisa de vastago 14. La camisa de vastago 14 aloja (y gira con) el vastago de accionamiento giratorio 102, que conecta un motor directo (no se muestra) a un impulsor de bomba (no se muestra) que se ubica dentro de una camara de bombeo de la bomba. La carcasa de bomba 100 se atornilla al alojamiento 12 del sello mecanico 10 mediante tornillos que encajan en los orificios de recepcion 13. El vastago de accionamiento giratorio 102 se ajusta mediante pernos, remaches o tornillos 92 que se ubican dentro de los orificios de recepcion 15 para ajustarlo a la camisa de vastago giratorio 14 del sello mecanico 10.

La camisa de vastago giratorio 14 del sello mecanico 10 se fabrica, normalmente, con un material como, por ejemplo, acero inoxidable mecanizado (por ejemplo, AISI 316). La camisa de vastago 14 incluye un collar de accionamiento 26 montado en un extremo posterior 27 de la camisa de vastago 14, el cual se encuentra en el lado exterior del alojamiento fijo 12 y carcasa de bomba 100, y sin contacto alguno con el fluido dentro de la bomba. La camisa de vastago 14 incorpora asimismo el anillo de sellado giratorio 16 en un extremo opuesto (frontal) 29 de la camisa de vastago 14, el cual se encuentra en la region del sello mecanico 10 que esta en contacto con el fluido, dentro de la bomba. El anillo de sellado 16 se dispone en una superficie exterior 33 de la camisa de vastago 14 y se orienta de modo tal que su cara de sellado respectiva 22 mira hacia atras al extremo posterior 27 de la camisa de vastago 14. El anillo de sellado 16 (que, normalmente, se fabrica con una ceramica como, por ejemplo, carburo de silicio, o un material de metal duro como, por ejemplo, carburo de tungsteno) se acopla a la camisa de vastago 14 mediante un conjunto de montaje que incluye un soporte en la forma de un acople elastomerico 28 y un collar de fijacion 30 que se fija alrededor del anillo de sellado 16 y lo sujeta a la camisa de vastago 14 usando una disposicion de atornillado 25. La funcion y funcionamiento del conjunto de montaje se describiran de manera mas detallada mas abajo.

El conjunto de soporte 20 esta ubicado entre la camisa de vastago 14 y el alojamiento 12 y esta dispuesto para "flotar", es decir, no se acopla de manera ngida ni al alojamiento 12 ni a la camisa de vastago 14. El conjunto de soporte 20 tiene multiples funciones, a saber:

- dar apoyo al anillo de sellado fijo 18;

- ofrecer una fuerza de desviacion al anillo de sellado 18 para presionarlo con el fin de que haga contacto con el anillo de sellado giratorio 16;

- ofrecer una barrera de fluidos entre el alojamiento 12 y el anillo de sellado 18. Cuando se ajusta a una bomba, la barrera de fluidos formada por el conjunto de soporte 20 se vuelve una superficie interna de la camara de bomba; y

- dar apoyo a la camisa de vastago giratorio 14 respecto del reborde anular fijo 31 formando el alojamiento 12.

Con el fin de permitir estas funciones diferentes, el conjunto de soporte 20 comprende:

- una porcion de base en forma de un cubo anular 40 que se encaja dentro del reborde anular 31 del alojamiento 12 y alrededor de la camisa de vastago 14 y un cilindro o camisa circunferencial 32 que sobresale desde el cubo 40 y se extiende alrededor, y separada, de la camisa de vastago 14;

- una porcion que se puede mover en la forma de un saliente con reborde circunferencial 34; y

- un dispositivo de desviacion en la forma de un anillo elastomerico 36 dispuesto entre la camisa 32 y el saliente con reborde que se puede mover 34.

El saliente con reborde que se puede mover 34 tiene el anillo de sellado fijo 18 del sello mecanico encajado en un extremo delantero del mismo a traves de un segundo conjunto de montaje que incluye un segundo soporte en forma de un acople elastomerico 38. El anillo elastomerico elastico 36 se dispone para impartir una fuerza de desviacion en el saliente con reborde que se puede mover 34 para presionar el anillo de sellado 18 con el fin de que se mueva respecto de la camisa circunferencial de base 32 y para que haga contacto cara a cara con el anillo de sellado giratorio 16.

El reborde anular 31 y el cubo 40 se fabrican, normalmente, con acero mecanizado, como, por ejemplo, acero inoxidable mecanizado (por ejemplo AISI 316). El cubo 40 incluye una abertura central 42 a traves de la cual se extiende la camisa de vastago 14, con una pequena distancia de espacio circunferencial D alrededor de la misma.

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Una superficie interior 44 del cubo 40 incluye un cojinete 46 que se extiende a lo largo de la distancia de espacio D y sobre el cual rota la camisa de vastago 14. En la forma ilustrada, el cojinete 46 se forma como un anillo colector de carbono de seccion transversal rectangular.

La superficie circunferencial exterior 48 del cubo 40 esta en contacto deslizante con una superficie circunferencial interior 50 del reborde anular 31 del alojamiento 12, para formar un empalme entre ellas. Con el fin de reducir la friccion entre dichas superficies, se incorpora una ranura anular 52 en la superficie exterior 48 del cubo 40. Tambien se dispone un sello de junta torica 54 en una pequena ranura circunferencial situada en la superficie interior 50 del reborde anular 31 y se posiciona entre las superficies de contacto 48, 50 para ofrecer un sellado de fluidos secundario entre ellas.

Una cubierta elastomerica 56 se extiende a lo largo de la cara frontal del reborde anular 31 para cubrir parcialmente, el reborde anular 31 y todo el cubo 40, cubriendo tambien el empalme entre estos componentes 31, 40 e inhibiendo la penetracion de fluidos entre la superficie interior 50 del reborde anular 31 y la superficie exterior 48 del cubo 40. Dicha cubierta 56 provee un sello primario contra el ingreso de fluidos y partfculas en el lado del sello mecanico 10 que esta en contacto con el fluido dentro de la bomba, pero sin limitar de forma indebida la naturaleza deslizante del contacto entre el cubo 40 y el reborde anular 31.

Una caractenstica del sello mecanico 10 es que las superficies de contacto 48, 50 del cubo 40 y el reborde anular 31 son curvilmeas y, mas espedficamente, la superficie exterior 48 del cubo es, en parte, esferica con el fin de formar un empalme esferico (o empalme de rotula) entre el cubo y la porcion de reborde anular 31 del alojamiento 12. Esto permite al conjunto de soporte 20 y a la camisa de vastago giratorio 14 "flotar" e inclinarse respecto del alojamiento fijo 12, de tal modo que el eje de rotacion del vastago de accionamiento 102 y la camisa de vastago 14 puedan moverse en todas las direcciones lejos de la alineacion con el eje central CL de la abertura 42 del cubo 40. De hecho, el empalme esferico formado entre el cubo 40 y el reborde anular 31 en el sello mecanico 10 puede admitir una variacion angular relativamente grande entre estos dos ejes (en el orden de hasta 5-10°). Esto constituye una ventaja ya que permite al sello mecanico 10 encajarse en el equipo donde el vastago giratorio no esta alineado con la carcasa de equipo que se une al reborde anular 31 (mediante tornillos en los orificios de recepcion 13). Asimismo, y de manera significativa, esta capacidad de admitir dicha variacion angular se puede lograr sin conllevar una desalineacion consiguiente de las caras del sellado 22, 24 de los respectivos anillos de sellado 16, 18 y un derrame de fluidos entre ellas.

La camisa 32 del conjunto de soporte 20 se apoya en, y sobresale desde, el cubo 40. La camisa 32, la cual se fabrica normalmente con acero, como, por ejemplo, acero inoxidable, rodea, pero esta separada de, la camisa de vastago giratorio 14, y suministra un asiento para la circunferencia interior del anillo elastomerico 36. En la forma ilustrada, el anillo elastomerico 36 se fabrica con un material viscoelastico como, por ejemplo, un elastomero polimerico. El anillo 36 se extiende alrededor de la superficie exterior 60 de la camisa 32 y se une a la camisa 32 preferiblemente mediante un proceso de vulcanizacion con el fin de formar una fuerte conexion que sea impermeable a los fluidos.

El saliente con reborde 34 (que se conecta al anillo de sellado fijo 18) se forma como un anillo en forma de L en seccion transversal y tiene una superficie interior 64 que se encaja, y se une, a una circunferencia exterior del anillo elastomerico 36, otra vez preferiblemente mediante un proceso de vulcanizacion para suministrar una fuerte conexion entre dichos elementos que sea impermeable a los fluidos. El saliente con reborde 34 se fabrica, normalmente, con metal como, por ejemplo, acero inoxidable y, junto con las otras partes de la porcion que se puede mover del conjunto de soporte 20, se extiende alrededor, pero esta separada, de la camisa de vastago giratorio 14. De esta manera, el saliente con reborde 34 se apoya totalmente en el anillo elastomerico 36.

El anillo elastomerico elastico 36 no solo da apoyo a la porcion que se puede mover (saliente con reborde 34) del conjunto de soporte 20, sino que se dispone para presionar dicha porcion hacia adelante (es decir, hacia el extremo de vastago 29) con el fin de mantener las caras de sellado 22, 24 de los respectivos anillos de sellado 16, 18 en contacto. Esto se logra precargando el anillo elastomerico 36, mediante el movimiento/posicionamiento del saliente con reborde 34 en relacion con la camisa 32 con el fin de deformar el anillo elastomerico 36 y ubicar dicho anillo en tension, y luego sostener dichos componentes en dicha posicion (es decir, el anillo elastomerico 36 se coloca en tension por el movimiento del saliente con reborde 34 hacia atras hacia el extremo posterior 27 del vastago). De esta manera, esta tension induce una fuerza de desviacion en el anillo de sellado 18 para presionarlo hacia adelante contra el anillo de sellado exterior 16 y para mantener un espacio cerrado entre ellos. La estructura del anillo elastomerico 36 permite aplicar la fuerza de desviacion de forma uniforme sobre el anillo de sellado 18 y alrededor del eje de rotacion de la camisa de vastago giratorio 14 y el anillo de sellado giratorio 16.

La cantidad de precarga aplicada al anillo elastomerico 36 depende de la cantidad de movimiento axial del saliente con reborde 34 respecto de la camisa 32. Mientras la camisa de vastago 14 se puede mover respecto del cubo 40 (y, por lo tanto, se puede mover axialmente a lo largo del vastago de accionamiento 102), es necesario limitar dicho movimiento axial para mantener la precarga en el anillo elastomerico 36. Esto se logra mediante el uso de pestanas de apoyo en forma de T 66 montadas al cubo 40 y retiradas en el momento de instalacion del sello mecanico 10. Las

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pestanas de apoyo 66 se fijan, normalmente, al cubo 40 mediante pernos o tornillos 68 y se disponen para anclarse alrededor del collar de accionamiento 26 para fijar la posicion axial del cubo 40 en la camisa de vastago 14. En la forma ilustrada, las pestanas de apoyo 66 se disponen para apoyarse contra el collar de accionamiento 26. Con las pestanas de apoyo 66 en su lugar, el anillo elastomerico 36 permanece en su estado precargado mientras el conjunto de soporte 20 no puede expandirse axialmente a lo largo del vastago (que descargana la tension en el anillo elastomerico 36) debido a que esta confinado axialmente entre el anillo de sellado giratorio frontal 16 y el collar de accionamiento 26 en la parte posterior del vastago.

La construccion del conjunto de soporte 20 con el anillo de sellado elastomerico 36 dispuesto entre la camisa 32 y el saliente con reborde 34 ofrece una disposicion donde la fuerza aplicada al anillo de sellado fijo 18 es concentrica y uniforme alrededor del eje de rotacion Cl de la camisa de vastago giratorio 14.

El conjunto de soporte 20 suministra una barrera de fluidos para el sello mecanico 10 que se extiende desde el anillo de sellado fijo 18 hasta el reborde anular 31 del alojamiento 12, y que se convierte, en efecto, en una pared interna de la carcasa de bomba. De esta manera, el anillo de sellado 36 queda expuesto al fluido en la bomba 100 durante el funcionamiento. El anillo 36 forma una parte integrada de esta barrera impermeable a los fluidos (que comprende el anillo de sellado continuo 36 que se une a la camisa 32 y tambien al saliente con reborde 34).

La superficie posterior 70 del anillo de sellado 36 esta en contacto con el fluido dentro de la bomba porque el fluido es capaz de penetrar el espacio entre el extremo del saliente con reborde 34 y la cubierta 56. Esto entonces permite que la presion de fluido en la bomba ayude a desviar el saliente con reborde 34 del conjunto de soporte 20 hacia adelante en la direccion del extremo 29, contribuyendo, de esta manera, con la fuerza de desviacion que mantiene las caras de sellado anular 22, 24 en contacto. Un aumento en la presion de fluido dentro de la camara de bomba puede aumentar la fuerza de desviacion. Esta fuerza de desviacion adicional contrarresta, al menos en cierta medida, la fuerza que se aplica mediante la presion de fluido en el empalme de los anillos de sellado 16, 18 que tiende a separar estos miembros. Como tal, el sello mecanico 10 puede funcionar de forma eficaz bajo diferentes presiones de fluido. Esto es beneficioso en aplicaciones de bombeo donde la presion de fluido puede fluctuar considerablemente desde la puesta en marcha hasta estar totalmente en funcionamiento.

Tal y como se ha mencionado anteriormente, cada uno de los anillos de sellado 16, 18 se mantienen en su lugar mediante conjuntos de montaje. Estos conjuntos de montaje incluyen acoples elastomericos 28, 38 disenados para admitir la carga de par motor, superficies de tope 94, 96 contra las cuales se ubican los anillos de sellado 16, 18, y las cuales impiden que los anillos de sellado 16, 18 se muevan axialmente, y collares de fijacion 30, 82 que fijan los respectivos acoples elastomericos 28, 38. Ademas, uno de los collares de fijacion 30 incluye la superficie de tope 94, mientras que el otro collar de fijacion 82 esta disenado para mantener el anillo de sellado 18 contra la superficie de tope 96.

En la forma ilustrada, los anillos de sellado 16, 18 (que son, normalmente, de ceramica) tienen una porcion o muesca recortada en la cara posterior (la cara opuesta a sus respectivas caras de sellado anular 22, 24). Los acoples elastomericos 28, 38 tienen, cada uno, una porcion de base (72, 74 respectivamente) que se monta en dicha muesca y se une, normalmente, en su lugar mediante un proceso de vulcanizacion. Los acoples elastomericos 28, 38 tambien incluyen respectivas porciones de nervadura 76, 78 que se extienden hacia afuera desde las porciones de base 72, 74 mas alla de los respectivos anillos de sellado 16, 18 a los cuales se encajan, y en un plano paralelo a las respectivas caras de sellado anular 22, 24. Estas porciones de nervadura 76, 78 se fijan de forma que se puedan soltar durante el uso para mantener los anillos de sellado 16, 18 acoplados en el lugar. Espedficamente, el anillo de sellado giratorio 16 se sostiene mediante una pieza de sujecion en la forma del collar de fijacion 30 fijando la porcion de nervadura 76 a la superficie frontal 23 de la camisa de vastago 14. Una junta torica 80 puede, asimismo, ajustarse para suministrar una barrera de agua entre el collar 30 y el anillo de sellado 16. El collar de fijacion 30 incluye la superficie de tope 94 en una cara interior y se apoya contra la cara posterior del anillo de sellado 16 con el fin de evitar el movimiento axial del anillo de sellado 16 lejos del otro anillo de sellado 18. El anillo de sellado fijo 18 se sostiene mediante una pieza de sujecion en la forma del collar de fijacion 82 que fija la porcion de nervadura 78 sobre la superficie delantera 85 del saliente con reborde 34. Ademas, el anillo de sellado 18 se fija en una posicion donde su cara posterior se apoya contra la superficie de tope 96 formada en la cara exterior del saliente con reborde 34.

Los acoples elastomericos fijados 28, 38 tienen la forma de anillos elasticos y estan disenados para admitir el par motor y ayudar a proteger los anillos de sellado 16, 18, en particular en la fase de puesta en marcha de uso de una bomba. Durante la puesta en marcha, es necesario que el par motor impartido por el vastago de accionamiento 102 supere la resistencia friccional estatica que existe en las caras de sellado por contacto 22, 24 para permitir que el anillo de sellado giratorio 16 se mueva respecto del anillo de sellado fijo 18. Esta resistencia friccional puede ser alta y, por consiguiente, las fuerzas inducidas en los anillos de sellado 16,18 pueden ser altas. Los acoples elastomericos 28, 38 permiten a los anillos de sellado 16, 18 admitir mejor estas fuerzas, asegurando que el par motor se transfiera y distribuya a lo largo de los anillos de sellado 16, 18 (debido a la superficie de contacto continuo entre los collares de fijacion 30, 82 y las porciones de nervadura 76, 78 de los acoples elastomericos 28, 30) y,

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asimismo, permitiendo que los acoples elastomericos 28, 30 absorban parte de la carga mediante la deformacion, actuando, de esta manera, como un amortiguador para el sello mecanico 10. Una ventaja adicional de un acople elastomerico 28, 30 es que suministra cierta elasticidad cerca de la interfaz de sellado permitiendo, de esta manera, que los anillos de sellado 16, 18 tengan cierta capacidad de ajustarse y moverse durante el funcionamiento que ayuda a mantener las superficies de las caras de sellado 22, 24 en contacto. Para los acoples 28, 30, y para cualquiera de las otras partes elastomericas a las que se hace referencia en la presente memoria, el material de fabricacion puede ser un material viscoelastico como, por ejemplo, un elastomero polimerico, o un caucho o compuesto de caucho natural o sintetico, o una mezcla espedfica de productos de caucho (por ejemplo, marca Viton). En realizaciones adicionales, los acoples elastomericos 28, 30 pueden estar presentes en la forma de multiples segmentos, posiblemente discontinuos, en forma de arco fijados a un anillo de sellado respectivo 16, 18 en lugar de una forma de anillo continuo.

En la forma ilustrada, el collar 82 tiene una superficie que mira hacia adelante 84 que incorpora aletas que se extienden radialmente 86. Estas aletas se disenan para promover el flujo turbulento en las cercamas de los anillos de sellado 16, 18 que ayudan a refrigerar los anillos de sellado 16, 18 alejando el calor friccional generado en sus cercamas generales durante el uso. Con el fin de ayudar a crear este flujo turbulento, se describen aletas adicionales 88 en la cara frontal de la cubierta 56. Se ha descubierto en pruebas experimentales que el flujo turbulento es suficiente para refrigerar el sello mecanico 10 especialmente en las cercamas de los anillos de sellado 16, 18, y sin la necesidad de incorporar un sistema de enfriamiento rapido separado al sello mecanico 10. Esto ofrece una ventaja considerable tanto en terminos de simplificacion de diseno como de reduccion de costes de funcionamiento continuo.

Durante el uso, el sello mecanico 10 se incluye con el dispositivo de desviacion en la forma del anillo elastomerico 36, estando precargado. El sello mecanico 10 se encaja en la bomba 100 ubicando la camisa de vastago 14 en el vastago de accionamiento 102 de la bomba 100. El reborde anular 31 puede inclinarse sobre el cubo 40 del sello mecanico 10, si fuera necesario, de modo tal que el reborde anular 31 se alinea con la carcasa de bomba. El sello mecanico 10 se asegura luego en su lugar, con el reborde anular 31 empernado a la carcasa mediante pernos 90 que se ubican en los orificios de recepcion 13. La camisa de vastago 14 se ajusta al vastago de accionamiento 102 mediante pernos, remaches o tornillos 92 que se extienden a traves de los orificios de recepcion 15 en el collar de accionamiento 26 y que muerden el vastago de accionamiento 102. Una vez fijadas en su lugar, las pestanas de apoyo 66 se pueden quitar, lo cual asegura que haya espacio de funcionamiento adecuado entre el collar de accionamiento 26 y el cubo 40 y que los diferentes componentes del conjunto de soporte 20 esten en tension y contacto apropiado. El sello mecanico 10 esta ahora en lugar y la bomba, lista para funcionar.

En una realizacion adicional que se muestra en la Figura 5, el sello mecanico 10A es, en todos los aspectos, el mismo que el sello mecanico 10 que se muestra en la Figura 1 a la Figura 4, y, por motivos de simplicidad, se ha otorgado a las partes iguales un numero de parte similar con la letra adicional "A". La principal diferencia entre los sellos mecanicos 10, 10A es la presencia de un sistema de enfriamiento rapido 97 en el sello mecanico 10A. El sistema de enfriamiento rapido 97 incluye un puerto 98 que forma un conducto interno que se extiende a traves del reborde anular 31A del alojamiento fijo 12A y el cubo 40A. El puerto 98 esta dispuesto para la posible introduccion de agua de refrigeracion dentro de la camara de sello que se ubica entre la camisa de vastago 14 y los diferentes componentes del conjunto de soporte, asf como la posibilidad de eliminar cualquier partfcula que hubiera entrado en la camara de sello durante el uso. Asimismo, se incluye un segundo puerto (no se muestra) que forma un conducto interno similar al puerto 98 pero que esta espaciado angularmente alrededor del eje CL del puerto 98 y ofrece un punto de descarga para el agua de refrigeracion introducida en la camara de sello mediante el puerto 98.

Con referencia a las Figuras 6, 6a, 7 y 7a en relacion con el sello mecanico 10A, se muestra un mayor detalle de los acoples elastomericos 28A, 38A. En las Figuras 6 y 6a, el acople elastomerico 28A se muestra con mayor detalle de perspectiva cuando se une al anillo de sellado 16A. En las Figuras 7 y 7a, el acople elastomerico 38A se muestra con mayor detalle de perspectiva cuando se une al anillo de sellado 18A.

Por consiguiente, se ofrece un sello mecanico que se adapta idealmente a las bombas. El sello es de construccion simple y puede funcionar bajo presiones de fluido fluctuantes para suministrar una fuerza de desviacion uniforme en las caras de sellado para mantener estas caras de sellado en contacto. El sello mecanico no requiere un enfriamiento rapido separado para refrigerar las caras de sellado (aunque esto se encuentra disponible de manera opcional en ciertas realizaciones), y puede ajustarse a los vastagos de accionamiento que no estan alineados con la carcasa de bomba.

En las reivindicaciones de abajo y en el compendio de la invencion que precede, excepto cuando el contexto requiere lo contrario debido al lenguaje expreso o implicacion necesaria, la expresion "que comprende" se usa en el sentido de "que incluye", es decir, las caractensticas determinadas pueden asociarse a caractensticas adicionales en varias realizaciones de la invencion.

En la descripcion anterior de las realizaciones preferidas, se ha utilizado terminologfa espedfica en aras de la claridad. Sin embargo, la invencion no pretende limitarse a los terminos espedficos seleccionados, y se

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comprendera que cada termino espedfico incluye todos los equivalentes tecnicos que funcionan de manera similar para lograr un proposito tecnico similar. Los terminos como, por ejemplo, "frontal" y "posterior", "interior" y "exterior", "mas arriba" y "mas abajo" y similares se usan como palabras de conveniencia para suministrar puntos de referencia y no se interpretaran como terminos restrictivos.

5 La referencia en la presente memoria a cualquier publicacion anterior (o informacion que surja de ella), o a cualquier cuestion conocida, no se tomara como un reconocimiento o admision o cualquier forma de sugerencia de que dicha publicacion anterior (o informacion que surja de ella) o cuestion conocida forma parte del conocimiento comun general en el campo al cual se refiere la presente memoria.

Finalmente, se comprendera que se pueden incorporar varias alteraciones, modificaciones y/o puntos adicionales a 10 las diferentes construcciones y disposiciones de partes, encontrandose la invencion limitada por el alcance de las reivindicaciones.

Claims

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20

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30

35

40

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REIVINDICACIONES

1. Un sello mecanico (10) que comprende

una porcion fija (12) que comprende una superficie interior que define una abertura; una porcion giratoria (14) que se extiende a traves de la abertura de la porcion fija;

un conjunto de soporte (32, 34, 36 40) que monta la porcion giratoria (14) a la porcion fija (12), la porcion giratoria (14) siendo giratoria respecto del conjunto de soporte alrededor de un eje de rotacion;

una primera y una segunda caras de sellado opuestas (22, 24), la primera cara de sellado (22) montada sobre la porcion giratoria (14) y la segunda cara de sellado (24) montada sobre el conjunto de soporte, disponiendose las caras de sellado (22, 24) para presionarlas hasta hacer contacto con el fin de formar un sello entre ellas; y

en donde una junta se forma entre la superficie interior (50) de la porcion fija y una superficie exterior (48) del conjunto de soporte (32, 34, 36, 40), caracterizada por un sello de cubierta externo (56) que se extiende a lo largo de la junta para inhibir la penetracion de fluidos entre la superficie interior (50) y exterior (48), y la junta permitiendo el movimiento giratorio entre el conjunto de soporte (32, 34, 36, 40) y la porcion fija (12) para permitir el ajuste de la posicion de la porcion giratoria (14) respecto de la porcion fija (12) sin afectar la alineacion de la primera y segunda cara de sellado (22, 24).
2. Un sello mecanico (10) segun la reivindicacion 1, en donde la superficie exterior (48) e interior (50) estan en contacto deslizante.
3. Un sello mecanico (10) segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en donde las superficies exterior (48) e interior (50) forman una rotula que permite el movimiento giratorio en todas las direcciones de la porcion giratoria (14) respecto de la porcion fija (12).
4. Un sello mecanico (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la junta evita el movimiento axial de la porcion giratoria (14) respecto de la porcion fija (12) en al menos una direccion.
5. Un sello mecanico (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde un sello (54) se provee entre dichas superficies interior (50) y exterior (48).
6. Un sello mecanico (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el conjunto de soporte incorpora una porcion de base (40) que incorpora la superficie exterior (48), una porcion que se puede mover (34) sobre la cual se dispone la segunda cara de sellado (24), y un dispositivo de desviacion (36) dispuesto entre la porcion que se puede mover (34) y la porcion de base (40) y que funciona para impartir una fuerza de desviacion con el fin de mover la segunda cara de sellado (24) para que haga contacto con la primera cara de sellado (22).
7. Un sello mecanico segun la reivindicacion 6 en donde el conjunto de soporte provee una barrera a los fluidos entre la carcasa y un anillo de sellado (18) que tiene la segunda cara de sellado (24), por medio del cual cuando el sello encaja en una bomba, la barrera a los fluidos se convierte en una superficie interna de la camara de bomba.
8. Un sello mecanico segun la reivindicacion 6 o 7, en donde el dispositivo de desviacion (36) tiene forma de anillo elastico (36) que se coloca en tension para impartir la fuerza de desviacion a la segunda cara de sellado (24).
9. Un sello mecanico (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el conjunto de soporte (32, 34, 36, 40) comprende una superficie de soporte interior (46) que sostiene dicha porcion giratoria (14).
10. Una bomba que comprende una carcasa de bomba (100) que tiene una abertura, un vastago de accionamiento (102) que se extiende a traves de la abertura, una camara de bomba definida, al menos en parte, por la carcasa de bomba (100), y un sello mecanico (10) que provee un sello de fluidos entre la carcasa (100) y el vastago de accionamiento (102), el sello mecanico (10) comprendiendo:

una porcion fija (12) que comprende una superficie interior (50) que define una abertura, y se monta a, o forma parte de, la carcasa de bomba (100),

una porcion giratoria (14) que se extiende a traves de la abertura de la porcion fija (12) y se monta (14) al vastago de accionamiento (102),

un conjunto de soporte que monta la porcion giratoria (14) a la porcion fija (12), la porcion giratoria (14) siendo giratoria respecto del conjunto de soporte alrededor de un eje de rotacion,

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una primera (22) y segunda (24) caras de sellado opuestas, la primera cara de sellado (22) montada sobre la porcion giratoria (14) y la segunda cara de sellado (24) montada sobre el conjunto de soporte, disponiendose las caras de sellado (22, 24) para presionarlas para hacer contacto con el fin de formar un sello entre ellas, y

una junta formada entre la superficie interior (50) de la porcion fija y una superficie exterior (48) del conjunto de soporte, la junta que permite el movimiento giratorio entre el conjunto de soporte y la porcion fija (12) se provee para permitir el ajuste de la posicion de la porcion giratoria (14) respecto de la porcion fija (12) sin afectar la alineacion de la primera (22) y segunda (24) cara de sellado;

caracterizado por que el conjunto de soporte (32, 34, 36, 40), que tiene la segunda cara de sellado (24) allf montada, se extiende hacia dentro de la camara de bomba y forma una barrera a los fluidos y se convierte en una superficie interna de la camara de bomba y el sello formado entre la primera (22) y segunda (24) cara de sellado evita el ingreso de fluidos entre el conjunto de soporte (32, 34, 36, 40) y la porcion giratoria (14); y

un sello de cubierta externo (56) se extiende a lo largo de la junta para inhibir la penetracion de fluidos entre la superficie interior (50) y exterior (48).
11. Una bomba segun la reivindicacion 10, en donde la superficie exterior (48) e interior estan en contacto deslizante (50).
12. Una bomba segun las reivindicaciones 10 u 11, en donde la superficie exterior (48) e interior (50) forman una rotula para permitir el movimiento giratorio en todas las direcciones de la porcion giratoria (14) respecto de la porcion fija (12).
13. Una bomba segun la reivindicacion 12, en donde el conjunto de soporte incorpora una porcion de base (40) que incorpora la superficie exterior (48), una porcion giratoria (34) sobre la cual se dispone la segunda cara de sellado (24), y un dispositivo de desviacion (36) dispuesto entre la porcion que se puede mover (34) y la porcion de base (40) y que funciona para impartir una fuerza de desviacion con el fin de mover la segunda cara de sellado (24) para que haga contacto con la primera cara de sellado (22).
14. Una bomba segun la reivindicacion 13 en donde el conjunto de soporte (32, 34, 36, 40) provee una barrera a los fluidos entre la carcasa y un anillo de sellado (18) que tiene la segunda cara de sellado (24) para formar una superficie interna de la camara de bomba.
15. Una bomba segun la reivindicacion 13, en donde el dispositivo de desviacion (36) es en forma de anillo elastico (36) que se coloca en tension para impartir la fuerza de desviacion a la segunda cara de sellado (24).
16. Una bomba segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en donde un sello (54) se provee entre dicha superficie interior (50) y exterior (48).
17. Una bomba una segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en donde el conjunto de soporte (32, 34, 36, 40) comprende una superficie de soporte interior (46) que sostiene dicha porcion giratoria (14).