PT939231E

PT939231E - Um dispositivo vedante

Info

Publication number: PT939231E
Application number: PT99850017T
Authority: PT
Inventors: Ulf Arbeus
Original assignee: Pereira Manuel Gomes Moniz; Itt Mfg Enterprises Inc
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2001-04-30
Also published as: JP4263297B2; ES2151767T3; EP0939231A1; ZA991532B; AU1841299A; SE9800553L; SE9800553D0; AU735814B2; JPH11280917A; DE69900023D1; CA2262810A1; CA2262810C; EP0939231B1; SE521393C2; DK0939231T3; BR9900746A; US6305692B1; ATE197493T1; DE69900023T2

Description

DESCRIÇÃO

UM DISPOSITIVO VEDANTE A presente invenção abrange um dispositivo para uma máquina submersível, como por exemplo uma bomba, uma turbina ou um misturador.

Uma máquina deste tipo inclui normalment© um motor accionado electricamente e uma unidade hidráulica com um rotor ligado ao motor através de um eixo rotativo de accionamento.

Para impedir que o médium que se encontra dentro da unidade hidráulica corra ao longo do eixo e entre no motor eléctrico, provocando danos, instalam-se um ou vários vedantes entre o motor e a unidade hidráulica. Um tipo comum de vedante é o chamado vedante mecânico de superfície que compreende um anel vedante que roda com o eixo e um anel vedante estacionário montado no encaixe circundante. Os dois anéis são comprimidos um contra o outro por força elástica, impedindo assim que o médium penetre entre eles.

Se o médium existente no interior da unidade hidráulica contiver poluentes, ocorre um problema especial. Como a pressão no interior da unidade hidráulica é superior, os poluentes podem penetrar entre as superfícies do vedante e provocar danos, o que significa que a acção do vedante é pior ou falha totalmente.

Para resolver este problema, é conhecida a técnica de instalar dois vedantes mecânicos separados por uma câmara cheia de um líquido-barreira, por exemplo um óleo bombeado por uma bomba de circulação axial, que lubrifica e arrefece as superfícies. Deste modo, o vedante adjacente ao motor eléctrico actuará sempre com um médium limpo, pelo que os riscos de danos baixarão drasticamente. Se o vedante adjacente à unidade hidráulica eventualmente se estragar, o médium da referida unidade pode entrar na câmara do líquido-barreira mas, controlando o referido líquido a intervalos regulares, o vedante pode ser reparado ou substituído antes de ocorrer qualquer dano grave. Um exemplo de tal concepção está representado na Patente sueca n° 381 318. 1

Se se entender que o líquido-barreira foi demasiado diluído pelo médium na unidade hidráulica, o vedante adjacente à referida unidade tem de ser substituído. Se a diluição for considerável, ocorre o risco de também o outro vedante ter sido danificado, pelo que talvez seja preferível substituir ambos os vedantes ao mesmo tempo.

Para tornar esta substituição mais fácil, sugeriu-se que fossem os dois construídos em conjunto, formando uma unidade, o que torna a assistência mais fácil e aumenta a sua fiabilidade. Nas Patentes suecas 200 144 e 466 925 apresentam-se exemplos destas concepções. Para obter uma boa circulação do líquido-barreira dentro da unidade vedante, sugeriu-se a instalação de uma bomba dentro desta. Especialmente no caso de se ter optado por utilizar um circuito fechado de arrefecimento para o motor eléctrico usando o líquido-barreira como médium de arrefecimento, é necessária uma bomba para se obter uma circulação suficiente. Concepções conhecidas, como as apresentadas na Patente sueca 327 904, têm contudo certas desvantagens relacionadas com a exigência de espaço e a eficiência.

Esta invenção abrange um dispositivo que é uma maneira eficaz e segura de obter a circulação necessária mesmo a uma velocidade de rotação baixa e que tem uma exigência de espaço muito limitada. A invenção é abaixo descrita mais pormenorizadamente com referência aos desenhos anexos. A Fig. 1 mostra em corte uma bomba dotada de um vedante de acordo com a invenção, enquanto a Fig. 2 mostra uma parte de uma bomba de circulação inserida no dispositivo vedante.

Nos desenhos, 1 representa uma unidade de accionamento, 2 uma unidade hidráulica e 3 um eixo de accionamento entre as duas. 4 e 5 representam anéis vedantes rotativos e 6 e 7 anéis vedantes estacionários apoiados num suporte comum 8, sendo este dotado de uma cavidade 9. 10 representa um rotor axial de uma bomba com aletas 11. 12 e 13 representam aletas estacionárias de encaminhamento e, finalmente, 14 e 15 ligações para o líquido de arrefecimento. 2 O eixo de accionamento 3 entre a unidade de accionamento 1 e a unidade hidráulica 2 é assim vedado com o auxilio de uma instalação vedante mecânica 4, 6 e 5, 7. Os anéis vedantes 4 e 5 rodam com o eixo 3 e são pressionados na direcção dos anéis vedantes estacionários 6 e 7 respectivamente por força elástica. Deste modo, o líquido no interior da unidade hidráulica é impedido de entrar na unidade de accionamento ao longo do eixo.

Como se referiu anteriormente, a invenção abrange uma solução em que uma bomba de circulação é integrada numa instalação vedante, em que a bomba faz circular o líquido-barreira na referida instalação vedante e em que, de acordo com uma forma de realização especial, o líquido-barreira também serve de médium de arrefecimento para a unidade de accionamento. A cavidade ou canal 9 no interior da instalação vedante que contém o rotor da referida bomba é ligada a canais de arrefecimento da unidade de accionamento através de passagens 14 e 15.

Nas concepções usadas até agora, utiliza-se um rotor centrífugo da bomba com uma velocidade de rotação específica reduzida, cuja carga estática não pode ser utilizada devido a uma vedação insuficiente. A eficiência desta bomba é portanto extremamente baixa, cerca de 5%. O fluxo obtido será portanto quase inteiramente laminar, o que resulta numa taxa de permuta de calor reduzida nos canais de arrefecimento da unidade de accionamento. A relação entre as perdas do fluxo e as condições geométricas reais numa bomba submersível significa que a melhor permuta de calor é obtida por uma bomba com uma velocidade de rotação específica elevada. Isto é muito importante para garantir um fluxo agitado que é o mais eficaz para uma boa permuta de calor.

De acordo com a invenção, o fluxo agitado é obtido mesmo a velocidades de rotação relativamente baixas desde que a bomba seja projectada como uma bomba do tipo semi-axial ou axial da seguinte maneira: A entrada da bomba é dotada de um certo número de aletas de encaminhamento 12 que geram uma contra-rotação que aumenta a carga. O rotor da bomba 10, que está ligado ao eixo de accionamento 3, é um rotor do tipo semi-axial ou axial com uma carga elevada 3 que tem um certo número de aletas que rodam dentro do canal 9. Depois de uma ligação radial, o líquido passa finalmente por um certo número de aletas difusoras de encaminhamento 13. Deste modo, obtém-se uma concepção que se caracteriza por ser muito compacta. Especialmente a exigência de espaço radial é muito limitada.

Graças à concepção da bomba com um rotor da bomba com uma carga elevada, aletas de encaminhamento e ligações bem vedadas, obtém-se uma velocidade de rotação específica muito elevada, que cria um fluxo turbulento do líquido-barreiraImedium de arrefecimento, mesmo a velocidades de rotação relativamente baixas. Tal como foi anteriormente referido, um fluxo turbulento é uma condição para se obter uma boa permuta de calor, se o volume for limitado. Este é necessário na medida em que a potência necessária para a circulação tem de ser muito baixa para não reduzir a eficiência total da máquina.

Na descrição foi referida uma instalação vedante mecânica de superfície em que a bomba integrada faz circular um líquido-barreira que também serve como líquido de arrefecimento para o motor de accionamento da máquina. A invenção não se restringe contudo a esta forma de realização, sendo também possível aplicá-la quando o arrefecimento se obtém com o auxílio de um líquido diferente do líquido-barreira.

Lisboa, 9 JAN. 2001

Por ITT MANUFACTURING ENTERPRISES, INC.

A

Agente Oficial da Propriedade Irtdvstr '· Areo da ConcsiçSo, 3,1! -1100 LISBOA 4

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo vedante com a forma de uma unidade facilmente substituível para um eixo rotativo de accionamento, de preferência um eixo de accionamento (3) entre um motor eléctrico (1)eo rotor de uma bomba, compreendendo o dispositivo vedante dois vedantes mecânicos de superfície (4, 6 e 5, 7) com uma câmara intermédia para um líquido-barreira em que, de preferência, este também serve de médium de arrefecimento para o motor eléctrico, e uma bomba para a circulação do líquido-barreira, em que a referida bomba de circulação é de tipo semi-axial ou axial e compreende um rotor da bomba (10) com aletas (11), sendo o referido rotor (10) montado no eixo de accionamento (3), caracterizado por a referida bomba de circulação ser dotada de aletas de encaminhamento estacionárias (12, 13) situadas a montante e a jusante do referido rotor (10).
2. Dispositivo vedante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parte estacionária da bomba de circulação ser constituída por uma cavidade (9) num dispositivo de suporte (8) que sustenta os anéis vedantes estacionários (6) e (7).
3. Dispositivo vedante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as aletas de encaminhamento estacionárias (12) situadas a montante do rotor da bomba (10) estarem ligada de maneira a obter uma contra-rotação do médium, aumentado assim a carga. Lisboa, 9 JAN. 2001 Por ITT MANUFACTURING ENTERPRISES, INC.

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