ES2338617T3 - Montaje de junta para arbol mejorada. - Google Patents
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Abstract
Un montaje de junta de tipo laberinto para sellar un árbol rotatorio que entra en un alojamiento, que comprende: a. un alojamiento (11); b. un estator (14) que rodea a un árbol (10) y está fijo con el alojamiento (11), teniendo dicho estator (14) un cuerpo principal y una proyección (19) que se prolonga tanto axial como radialmente más allá de dicho cuerpo principal; c. un rotor (13) que rodea dicho árbol (10) y que está conectado de modo rotativo con dicho árbol (10); teniendo dicho rotor (13) una prolongación radial; d. dicho rotor (13) y dicho estator (14) apoyados entre sí sobre dicho árbol (10) de modo que definen un hueco de la interfaz (20, 21) entre ambos; caracterizado porque dicha prolongación radial del rotor se prolonga radialmente hacia fuera más allá de la proyección radial (19) de dicho estator (14) y encierra a la proyección (19).
Description
Montaje de junta para árbol mejorada.
La presente invención se refiere generalmente a
dispositivos de estanqueidad para un árbol para su uso con
equipamiento rotatorio. El mantenimiento adecuado de equipo
rotatorio es difícil de alcanzar debido a los ciclos extremos de
trabajo del equipo, la disminución de los factores de servicio,
diseño y la ausencia de equipo rotatorio de repuesto en muchas
plantas de procesamiento. Esto es especialmente cierto en el caso de
husillo de máquina-herramienta, rodillos de la
parte húmeda de máquinas para fabricar papel, laminadoras de
aluminio y bombas de enfriado por vapor y otro equipo que utiliza
contaminación extrema que afecta a la lubricación.
Han sido utilizadas diversas formas de
dispositivos de estanqueidad para árboles con el fin de intentar
proteger la integridad del entorno de rodamientos, incluyendo
juntas de reborde de caucho, juntas de laberinto con holgura, y
juntas de atracción magnética.
Las juntas de reborde o tóricas se pueden
desgastar rápidamente y fallar, y son conocidas asimismo por
permitir que cantidades excesivas de humedad y otros contaminantes
emigren al interior del reservorio de aceite del equipo operativo
incluso antes de que ocurra un fallo en la interfaz entre el rotor y
el estator.
Las juntas de tipo laberinto que implican
anillos de estator y rotor relacionados estrechamente, que no hacen
contacto entre sí pero definen pasajes de laberinto entre ellos, han
sido diseñadas y utilizadas y se ilustran en las patentes
norteamericanas nº 4.706.968, 4.989.883; 5.069.461, de Orlowski, y
en las patentes adicionales de Orlowski citadas en las mismas. Como
se describe en las patentes norteamericanas nº 4.989.883 y
5.069.461, de Orlowski, se divulgan mejoras en juntas de laberinto,
lo que incluye la utilización de diversas formas de juntas tóricas
para mejorar la acción estática de sellado cuando el árbol está en
reposo, y se proporciona acción dinámica de sellado sin contacto
cuando el árbol está girando.
Mejoras de estas juntas de laberinto y juntas
tóricas se describen en las patentes norteamericanas nº 5.378.000 y
522.601 A5. Aquí el aislante o junta proporciona un anillo de
sellado insertado en rehundidos en el rotor y el estator para
bloquear entre sí el rotor y el estator en una dirección axial. Este
bloqueo real del rotor y el estator reduce dramáticamente la
posibilidad de migración del rotor desde el estator. La resultante
es una variación reducida del hueco de la interfaz radial respecto
al que existía anteriormente entre el rotor y el estator.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar una mejora para juntas o aislantes de rodamientos para
evitar fugas de lubricante y entrada de contaminantes, encerrando el
estator dentro del rotor para crear una interfaz dirigida hacia el
eje en la extremidad radial del rotor. Las juntas del estado de la
técnica anterior tradicionalmente tenían la interfaz entre el rotor
y el estator expuesta radialmente a los contaminantes o lubricantes
en la extremidad radial de la junta.
La proyección de una porción axial del estator
en el rotor ha sido expandida radialmente. Esta proyección o
miembro protuberante del estator en el rotor ha sido expandida
radialmente más allá del diámetro de la porción principal del
cuerpo del estator.
El rotor y el rebajo en el rotor, que
anteriormente rodeaba la proyección o inserción del estator, se
prolonga asimismo radialmente más allá de la porción principal del
estator. El rotor ahora encierra al estator, o a una porción
sustancial de la proyección del estator, de tal modo que la interfaz
presentada a la entrada de lubricante o contaminantes está encarada
axialmente y hacia atrás. La interfaz encarada axialmente presenta
un acceso limitado al interior de la junta y una interfaz
dimensional constante entre el rotor y el estator,
independientemente de cualquier movimiento axial del rotor con
respecto al estator.
Se puede mecanizar un surco en el estator para
acentuar la prolongación radial novedosa del rotor y el estator.
Este surco mejora la capacidad de la junta de evitar la entrada de
contaminantes en el hueco de la interfaz axial entre el rotor y el
estator.
Esta mejora novedosa, esto es, el encapsulado
del estator por el rotor, permite que el hueco de la interfaz entre
las porciones accesibles del estator y el rotor sea de una dimensión
predeterminada. La mejora significa asimismo que no existe
fluctuación o variación en el hueco de la interfaz como resultado de
cualquier movimiento axial relativo entre el rotor y el
estator.
Esta junta o aislante de rodamientos novedosa
funcionará para mejorar ampliamente el rechazo o entrada de
contaminantes en el hueco de la interfaz entre el rotor y el
estator. La entrada en el hueco de la interfaz está encarada o
dirigida hacia fuera del flujo normal de contaminantes, esto es, a
lo largo del eje del árbol hacia el alojamiento. El hueco de la
interfaz puede ser mecanizado para alcanzar tolerancias
extremadamente estrechas, ya que no existe movimiento radial entre
el rotor y el estator y cualquier movimiento axial no afecta a la
interfaz.
Otros objetos, modos de realización ventajosos
de la invención serán aparentes tras la lectura de la siguiente
descripción detallada y con referencia a los dibujos y a las
patentes del estado de la técnica anterior.
La fig. 1 es una vista en sección transversal
que muestra la estructura de junta del estado de la técnica
anterior con un árbol.
La fig. 2 es una vista en sección transversal
que muestra la estructura de junta mejorada de la presente invención
con un árbol.
La fig. 1 muestra el estado de la técnica
anterior que tiene el máximo control sobre el movimiento axial
relativo entre rotor y estator. El estado de la técnica anterior
tenía esencialmente el hueco interfacial abierto radialmente
sustancialmente a lubricación o contaminantes, como se muestra la
fig. 1.
La novedad de la presente invención es como se
muestra en la fig. 2 y se describe aquí. La invención puede ser
utilizada asimismo en juntas o aislantes de rodamientos que utilizan
tan sólo laberintos, como se muestra en gran parte del estado de la
técnica referido.
Debe notarse, como se muestra en la fig. 2, que
la posición del hueco con respecto a superficies de rotor y estator
y la dirección del hueco de la interfaz de abertura son ambos
importantes para la presente invención.
En la fig. 1, el movimiento axial del rotor 13
con relación al estator 14 cambiará el tamaño de los huecos de la
interfaz radial 20 y 21. El hueco de la interfaz radial 21 recibe
asimismo contaminantes, especialmente en condiciones extremas
presentadas a las superficies 13a y 14a del rotor 13 y del estator
14, independientemente de la dimensión del hueco de la interfaz
21.
Como se muestra en la fig. 2, la presente
invención prolonga el rotor 13 radialmente más allá del diámetro
principal del estator 14. Esto permite que el rotor 13 rodee la
proyección 19 asimismo prolongada radialmente del estator 14. Es
importante que esta proyección radial del rotor 13 se prolongue más
allá de la dimensión radial básica del estator 14. Esto requiere
alejarse del estado de la técnica anterior, en el que el rotor 13
era coextensivo radialmente con el diámetro principal del estator
14.
El hueco de la interfaz 21 entre el rotor 13 y
el estator 14 que se expone a contaminación o lubricantes está
ahora fijo en dimensión y es independiente de cualquier movimiento
axial relativo entre el rotor 13 y el estator 14. El hueco de la
interfaz 20 está todavía sometido a variaciones en dimensión por
cualquier movimiento relativo entre el rotor 13 y el estator 14.
Este movimiento relativo no es significativo para el funcionamiento,
en tanto en cuanto tan sólo una pequeña cantidad de contaminantes
ha sido capaz de entrar en el laberinto debido al tamaño y posición
del hueco de la interfaz. La retirada de variaciones del hueco de la
interfaz 21 es más importante en juntas en las que el estator 13 y
el rotor 14 no tienen el movimiento relativo restringido.
La orientación de la abertura del hueco de la
interfaz 21 es importante independientemente del movimiento
relativo entre el rotor y el estator. El hueco de la interfaz 21 que
está orientado axialmente para controlar la entrada de
contaminantes es nuevo e importante. La abertura del hueco de la
interfaz 21 está ahora encarada hacia atrás hacia el alojamiento y
lejos de la corriente de contaminantes. La corriente de
contaminantes o enfriamiento estará dirigida normalmente a lo largo
del eje del árbol 10 y hacia el alojamiento 11.
Un surco 22 puede ser recortado en el estator
14. Este surco 22 potencia y acentúa los beneficios de la
prolongación radial del rotor 13 y el estator 14 con la orientación
e independencia resultantes del hueco de la interfaz 21.
Esta junta puede estar fabricada en cualquier
metal mecanizable, tal como bronce o acero inoxidable, o plásticos
mecanizables, tales como Teflon® u otro plástico mecanizable.
Variaciones y otros aspectos de los modos de realización preferidos
se le ocurrirán a los versados en la técnica, todo ello sin alejarse
del alcance de las reivindicaciones.
Claims (14)
1. Un montaje de junta de tipo laberinto para
sellar un árbol rotatorio que entra en un alojamiento, que
comprende:
- a.
- un alojamiento (11);
- b.
- un estator (14) que rodea a un árbol (10) y está fijo con el alojamiento (11), teniendo dicho estator (14) un cuerpo principal y una proyección (19) que se prolonga tanto axial como radialmente más allá de dicho cuerpo principal;
- c.
- un rotor (13) que rodea dicho árbol (10) y que está conectado de modo rotativo con dicho árbol (10); teniendo dicho rotor (13) una prolongación radial;
- d.
- dicho rotor (13) y dicho estator (14) apoyados entre sí sobre dicho árbol (10) de modo que definen un hueco de la interfaz (20, 21) entre ambos; caracterizado porque dicha prolongación radial del rotor se prolonga radialmente hacia fuera más allá de la proyección radial (19) de dicho estator (14) y encierra a la proyección (19).
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2. Una junta de acuerdo con la reivindicación 1,
en la que el hueco de la interfaz (21) tiene un espacio radial
entre dicha prolongación radial del rotor y dicha porción prolongada
radialmente (19) de la proyección del estator, y el espacio radial
(21) forma un primer pasaje axial.
3. Una junta de acuerdo con la reivindicación 2,
en la que el primer pasaje axial (21) se abre a un espacio en dicho
estator (14) y se encara con el cuerpo del estator entre dicho
alojamiento (11) y las prolongaciones radiales del rotor y el
estator.
4. Una junta de acuerdo con la reivindicación 3,
en la que dicha dimensión de dicho primer pasaje axial (21) es
constante.
5. Una junta de acuerdo con la reivindicación 4,
en la que la dimensión de dicho primer pasaje axial (21) está
predeterminada.
6. Una junta de acuerdo con la reivindicación 3,
en la que dicha abertura de dicho primer pasaje axial (21) se
encara alejándose del refrigerante inyectado, de dicha prolongación
del rotor y hacia dicho alojamiento (11).
7. Una junta de acuerdo con la reivindicación 2,
en la que dicho cuerpo principal de dicho estator (14) rodea a una
porción de dicho rotor (3).
8. Una junta de acuerdo con la reivindicación 2,
en la que el radio de una superficie interna radial de la
prolongación radial del rotor que encierra a dicho estator (14) es
mayor que el radio de una superficie exterior de dicha porción
extendida radialmente (19) de la proyección de dicho estator
(14).
9. Una junta de acuerdo con la reivindicación 1,
en la que existe al menos un laberinto formado entre el cuerpo
principal de dicho estator (14) y el cuerpo principal de dicho rotor
(13).
10. Una junta de acuerdo con la reivindicación
1, en la que el movimiento axial relativo entre dicho rotor (13) y
dicho estator (14) está impedido.
11. Una junta de acuerdo con la reivindicación
1, en la que está formado por un surco en dicho cuerpo principal de
dicho estator (14), aumentando dicho surco la porción prolongada
radialmente (19) de la proyección de dicho estator (14).
12. Un procedimiento para sellar un árbol que
sale de un alojamiento, procedimiento que comprende:
- a.
- fijar un estator (14) que tiene un cuerpo principal y una proyección (19) que se prolonga tanto radial como axialmente más allá del cuerpo principal de dicho estator (14), concéntricamente alrededor del árbol (10);
- b.
- montar un rotor (13) sellado sobre el árbol (10) en relación de proximidad con el alojamiento (11) para girar con el árbol (10) y dotar al rotor (13) de una prolongación radial;
- encerrando dicha prolongación del rotor a la extremidad radial de la proyección radial (19) del estator (14) y teniendo superficies espaciadas radialmente que solapan que forman un pasaje axial (21) entre las superficies de la prolongación del rotor y la proyección del estator (19);
- la abertura de dicho pasaje axial (21) encarada alejándose de dicho rotor (13) y hacia el cuerpo de dicho estator (14).
13. El procedimiento de la reivindicación 12,
que incluye al menos un laberinto entre el rotor (13) y el cuerpo
principal del estator (14).
14. El procedimiento de la reivindicación 13,
que incluye las etapas de conectar el estator con el rotor (13)
para evitar el movimiento axial relativo entre el estator (13) y el
rotor (14).
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