ES2264535T3 - Disposicion de obturacion de doble accion. - Google Patents

Abstract

Disposición de obturación de doble acción con un par de juntas primarias (4, 5) que limitan entre sí un espacio de gas de sellado (6) impulsable con un gas de sellado a presión, de las cuales al menos la junta primaria que da a un medio a ser obturado es una junta de anillo deslizante con un par de anillos deslizantes (8, 9) cooperantes que crean entre sí en el funcionamiento un resquicio de obturación (10) para obturar por el contorno exterior del resquicio de obturación el espacio de gas de sellado respecto a una zona (11) impulsable con el medio, estando previsto uno de los anillos deslizantes para el giro conjunto con un componente giratorio y el otro está montado solidario en rotación en un componente estacionario y uno de los anillos deslizantes está dispuesto movible axialmente y tensado previamente por resorte respecto al otro anillo deslizante, con un elemento de obturación secundario (12) dispuesto entre el anillo deslizante movible axialmente y el componente en cuestión, para obturar el anillo deslizante movible axialmente respecto al componente en cuestión, y con un elemento de protección (18) con forma de manguito que rodea por el contorno exterior con poca distancia radial la al menos una zona de la junta de anillo deslizante (4), que comprende el resquicio de obturación (10) y el elemento de obturación secundario (12), de manera que a lo largo de la zona se forma por el contorno exterior de la junta de anillo deslizante un espacio de resquicio (21) abierto hacia el medio a ser obturado, en el que puede ser recogida una pérdida del gas de sellado a presión del resquicio de obturación, caracterizada porque para la formación de un acolchado de gas de sellado a partir de la pérdida en el espacio de resquicio (21), éste tiene al menos próximo a su extremo abierto (23) hacia el medio a ser obturado un ancho de resquicio con efecto de estrangulación respecto al medio a ser obturado, estando montado el elemento de protección (18) para el giro conjunto con el anillo deslizante giratorio (8).

Description

Disposición de obturación de doble acción.

La invención se refiere a una disposición de obturación de doble acción con un par de juntas primarias según el preámbulo de la reivindicación 1, como es conocida por el documento US 6 210 107 B1. Se refiere en particular a una disposición de obturación amortiguada por gas de sellado para su empleo con medios fluidos cargados con cuerpos sólidos, en la que al menos una de las juntas primarias está realizada como junta de anillo deslizante lubricada por gas.

En las disposiciones de obturación de doble acción (véase también "Gasgeschmierte Gleitringdichtungen", de BURGMANN. Selbstverlag, 1997, página 10), entre los anillos deslizantes cooperantes de la junta primaria de anillo deslizante se forma en el funcionamiento un resquicio de obturación, pudiendo ser favorecida la formación de resquicios de obturación por estructuras eficaces para el transporte o escotaduras en una o ambas de las superficies de obturación de los anillos deslizantes, que pueden bombear el gas de sellado entre las superficies de obturación. El gas de sellado está sometido a una presión mayor que la presión del medio a ser obturado, de manera que existe siempre una pérdida de gas de sellado por el resquicio de obturación. Uno de los anillos deslizantes cooperantes es movible axialmente e impulsable con una fuerza de tensión previa. Puesto que ésta se opone esencialmente a la formación del resquicio de obturación, tiene que estar dimensionada de manera que no sean sobrepasadas en el funcionamiento las fuerzas que producen la formación del resquicio de obturación. La obturación del anillo deslizante movible axialmente impulsado con la fuerza de tensión previa respecto al componente colindante, por ejemplo la carcasa de un eje de aparato, se realiza por otro lado a través de un elemento de obturación secundario, por ejemplo un anillo tórico, que debe posibilitar el movimiento del anillo deslizante en cuestión, sin obstaculizar a éste. Para el funcionamiento de la junta de anillo deslizante es importante, por tanto, que esté garantizada una ligera movilidad no limitada del anillo deslizante y que ésta no se vea entorpecida en el transcurso del tiempo de funcionamiento por el medio a obturar, cuando éste tiene un acceso al elemento de obturación secundario. En particular pueden formarse depósitos de cuerpos sólidos, que están contenidos en el medio que se va a obturar, en las superficies a las que se aplica con obturación el elemento de obturación secundario. Tales depósitos pueden perjudicar claramente la movilidad del anillo deslizante o eventualmente incluso impedirla por completo. Ya han sido propuestas diferentes medidas para mantener alejado el medio a ser obturado de la zona de las piezas importantes para el funcionamiento de una junta de anillo deslizante. Una medida de este tipo es el lavado permanente de la junta de anillo deslizante por un medio externo limpio, como está descrito, por ejemplo, en "ABC der Gleitringdichtung", 1988, de BURGMANN, Selbstverlag, página 228. Es común a las medidas conocidas que conllevan un despliegue de construcción relativamente grande, que encarece correspondientemente las disposiciones de obturación y, por tanto, sólo están justificadas en casos de aplicación en los que el encarecimiento es de importancia secundaria. Además las medidas conocidas conllevan gastos de mantenimiento elevados. Otra medida conocida por el documento US 6 210 107 B1 prevé la formación de un espacio de resquicio en el contorno exterior de la junta de anillo deslizante y del elemento secundario por medio de un manguito de protección mantenido estacionario. En el espacio de resquicio puede afluir la pérdida del gas de sellado. Para impedir un escape sin obstáculos de la pérdida fuera del espacio de resquicio, se propone en el documento obturar por un lado el espacio de resquicio por medio de una junta, por ejemplo en forma de una obturación de labio, respecto al medio a obturar. Con ello se producen en el espacio de resquicio estados de presión pulsantes que pudieran afectar a la estabilidad de las relaciones de presión en el resquicio de obturación entre los anillos deslizantes. Además, estas juntas debido a su cooperación con zonas del anillo deslizante giratorio obstaculizan la movilidad del anillo deslizante cargado previamente por resorte.

La invención se propone el objeto de conseguir una disposición de obturación del género mencionado al principio, en la que la movilidad del anillo deslizante en cuestión, con el que coopera el elemento de obturación secundario, esté garantizada en el caso de una pluralidad de medios a ser obturados, incluidos aquellos que están cargados con cuerpos sólidos, y sin embargo la disposición de obturación presente una estructura no complicada y favorable para el mantenimiento.

Este objeto se lleva a cabo por las características de la reivindicación 1, que consiguen que se impida una pérdida del gas de sellado a presión en un escape libre en el medio que va a ser obturado, de manera que la pérdida pueda formar un acolchado de gas, que pueda proteger las zonas que son decisivas para la movilidad del anillo deslizante de la junta de anillo deslizante, frente al medio que se va a obturar. Para este fin una zona axial de la junta de anillo deslizante, que comprende el resquicio de obturación, que está formado por los anillos deslizantes cooperantes, y el elemento de obturación secundario, está rodeada por un elemento de protección con forma de manguito a cierta distancia radial por el contorno exterior. Se forma así un espacio de resquicio en el que puede fluir la pérdida por el resquicio de obturación. Tiene lugar la formación de un acolchado de gas estable en el espacio de resquicio. El efecto puede aún ser reforzado si el ancho del resquicio del espacio de resquicio es minimizado de forma adecuada para evitar una afluencia del medio que se va a obturar en el espacio de resquicio y con ello en lugares que son importantes para la movilidad axial. Para ello está previsto al menos cerca del extremo del espacio de resquicio abierto al medio a ser obturado un sector de estrangulación axial con ancho de resquicio reducido. Con estos medios y con un despliegue de construcción relativamente bajo se mantiene la movilidad del anillo deslizante o del elemento de obturación secundario importante para el funcionamiento de la disposición de obturación, ya que el elemento de obturación secundario en el funcionamiento prácticamente no entra en contacto con el medio a ser obturado y, por tanto, depósitos de materia sólida en el medio que se va a obturar que entorpecerían la movilidad no pueden estacionarse en las regiones críticas de la junta de anillo deslizante. Otra ventaja de esta medida es que la disposición de obturación según la invención se caracteriza por un gasto de mantenimiento reducido. Además preferentemente para la mejora de la formación de resquicios de obturación durante el funcionamiento de la disposición de obturación están previstas estructuras eficaces para el transporte o escotaduras en al menos una de las superficies de obturación de los anillos deslizantes cooperantes que provocan que el gas de sellado a presión sea bombeado entre las superficies de obturación y en dirección al espacio de resquicio.

La invención será explicada en detalle a continuación en virtud del dibujo y de una forma de realización que muestra en una vista cortada longitudinalmente una disposición de obturación de doble acción impulsada por fuera por el por medio a ser obturado según la invención.

Aunque el ámbito de aplicación principal de la invención es la obturación de fluidos cargados con cuerpos sólidos, la invención no está limitada a este ámbito de aplicación, sino que puede ser aplicada ventajosamente siempre que se trate de mantener la movilidad de un anillo deslizante móvil respecto a un elemento secundario durante el funcionamiento, aunque el medio a ser obturado (producto) pueda tener propiedades que pueden entorpecer la movilidad.

En el dibujo el símbolo de referencia 1 se refiere a la carcasa de un eje de aparato, por ejemplo de una bomba o de un agitador, con una perforación de paso para un eje 3, que es obturada por medio de la disposición de obturación según la invención respecto a la perforación. El símbolo de referencia 2 se refiere a una luneta de montaje para la fijación de la disposición de obturación a la carcasa 1.

La disposición de obturación comprende un par de juntas primarias 4, 5 distanciadas axialmente que limitan axialmente un espacio de gas de sellado 6 obturado respecto al entorno de forma adecuada, en el que a través de una perforación de alimentación 7 puede ser introducido un gas de sellado a presión adecuado, en particular un gas inerte respecto al producto, como por ejemplo nitrógeno. El gas de sellado a presión está contenido en el espacio de gas de sellado 6 sometido a una presión, que debe ser en una proporción adecuada, por ejemplo un 10%, mayor que la presión del producto.

Aunque ambas juntas primarias 4, 5 están realizadas en la forma de realización presente como juntas de anillo deslizante, la invención no está limitada a ello. Si se desea, una de las juntas primarias, concretamente la junta primaria 5 que obtura el espacio de gas de sellado 6 respecto al entorno exterior, puede estar realizada también de otra forma, por ejemplo como junta de laberinto o como junta prensaestopas.

A continuación se hará referencia en detalle a la junta primaria 4 que da al producto en una zona de producto 11 del eje de aparato, que está realizada como junta de anillo deslizante. La junta de anillo deslizante 4 comprende un par de anillos deslizantes cooperantes 8, 9 cuyas superficies de obturación asociadas definen entre sí en el funcionamiento un resquicio de obturación 10 para obturar el espacio de gas de sellado 6 respecto al espacio de producto 11. El gas de sellado a presión aflora por el contorno interior del resquicio de obturación 10, mientras que el resquicio de obturación está unido por el contorno exterior al espacio de producto 11.

El anillo deslizante 8 está montado de forma conocida sobre un casquillo 16 colocado sobre el eje 3 para el giro conjunto con él o del eje 3. El anillo deslizante 8 está obturado además por medio de elementos de obturación secundarios sujetos en ranuras (no designados en detalle) respecto al casquillo 16. Con ello se impide un intercambio de medio entre el espacio de gas de sellado 6 y el espacio de producto 11 a lo largo del anillo deslizante giratorio 8.

El anillo deslizante 9 está sujeto solidario en rotación, pero movible axialmente en la luneta de montaje 2, de manera que puede realizar un movimiento axial limitado en dirección al anillo deslizante giratorio 8 o lejos de él. Está previsto un dispositivo de tensión previa 13, por ejemplo, en forma de uno o varios resortes de tensión previa dispuestos distribuidos por el contorno, que se apoyan con un extremo axial en la luneta de montaje 2 y con su otro extremo axial en el anillo deslizante 9 para impulsar al anillo deslizante 9 con una tensión previa axial, de manera que las superficies de obturación cooperantes de los anillos deslizantes 8, 9 sean mantenidas en una realización de obturación entre sí durante ciertos tiempos de funcionamiento, por ejemplo en caso de reposo del eje 3, en los que no se forma un resquicio de obturación 10 suficiente o ningún resquicio entre los anillos deslizantes 8, 9.

Para la obturación del anillo deslizante 9 solidario en rotación respecto a la luneta de montaje 2 está previsto un elemento de obturación secundario 12, que está realizado preferentemente en forma de un anillo tórico. En la luneta de montaje 2 y en el anillo deslizante solidario en rotación 9 están previstos hombros de tope distanciados axialmente, con los que puede depositarse el elemento de obturación secundario 12 en un movimiento axial del anillo deslizante solidario en rotación 9 en una u otra dirección axial, dependiendo la distancia axial de los hombros de tope de la posición axial relativa respectiva del anillo deslizante solidario en rotación 9 respecto a la luneta de
montaje 2.

El elemento de obturación secundario podría también ser alojado en una ranura en el anillo deslizante solidario en rotación y movible axialmente o en la luneta de montaje y estar en relación de obturación con una superficie opuesta de la otra parte respectiva, pudiendo realizarse un movimiento relativo entre la superficie en cuestión y el elemento de obturación secundario.

El elemento de obturación secundario 12 está en relación de obturación en sus contornos interior y exterior con zonas periféricas colindantes del anillo deslizante solidario en rotación 9 y de la luneta de montaje 2. Preferentemente sobresale axialmente por la luneta de montaje 2 una zona de brida axial 15 a través de un tramo, que es algo mayor que el tramo dentro del cual puede moverse el elemento de obturación secundario 12. La zona de brida 15 recubre un espacio 14 definido entre los hombros de tope, en el que está alojado el elemento de obturación secundario 12 y crea una superficie de contorno interior, a lo largo de la cual el elemento de obturación secundario 12 permanece en depósito de obturación en su movimiento axial.

Según la invención está previsto un elemento de protección o manguito de protección 18, que rodea una zona axial de la junta de anillo deslizante 4 por el contorno exterior a cierta distancia radial y está montado para el giro conjunto con el eje 3 o el casquillo 16. El manguito de protección 18 puede presentar para este fin una zona de montaje 19 radial, que o bien puede estar unida solidaria en rotación directamente de forma apropiada al eje 3 o bien atornillada al casquillo 16, como está indicado con 20. El manguito de protección 18 se extiende a través del anillo deslizante giratorio 8 de manera que por el manguito de protección 18 no entorpece un montaje preferentemente autoalineante del anillo deslizante 8 respecto al casquillo 16.

El manguito de protección 18 recubre un sector axial de la junta de anillo deslizante 4, que encierra al menos el resquicio de obturación 10, una zona del anillo deslizante solidario en rotación 9 y la zona de brida 15. Entre estas zonas se forma un espacio de obturación 21 que está cerrado en un extremo axial, como está indicado por 22, y está abierto en su otro extremo axial 23, respecto al espacio de producto 11.

Si el producto a ser obturado penetrara en el espacio de resquicio 21 y, por tanto, en la zona del elemento de obturación secundario 12 móvil, el producto podría llenar el espacio 21 ocupado por el elemento de obturación secundario 12, lo que entorpecería la movilidad axial del elemento de obturación secundario 12. También en las zonas de las superficies de contorno del anillo deslizante 9 y de la luneta de montaje 8 con las que el elemento de obturación secundario está aplicado con obturación pueden formarse depósitos de cuerpos sólidos, que pudieran estar contenidos en el producto a ser obturado. Tales depósitos entorpecerían igualmente o incluso eventualmente impedirían por completo la movilidad axial del elemento de obturación secundario 12 y con ello del anillo deslizante 9 cooperante.

Para evitar una consecuencia de este tipo producida por una toma de contacto entre el elemento de obturación secundario 12 y el producto, el espacio de obturación 21 tiene que tener sus dimensiones radiales y axiales tales que una pérdida de gas de sellado a presión por el resquicio de obturación 10 sea captada en el espacio de resquicio 21 y retenida allí al menos predominantemente, de manera que el gas de sellado a presión no pueda fluir sin obstáculos a la zona de producto 11, como sería el caso cuando el manguito de protección 18 no estuviera previsto. Debido al gas de sellado a presión acumulado en el espacio de resquicio 21, el entorno del elemento de obturación secundario 12 movible axialmente está casi obturado respecto al espacio de producto 11 y con ello se evita eficazmente un acceso sin obstáculos del producto hacia el elemento de obturación secundario 12.

El espacio de resquicio 21 tiene al menos cerca de su extremo axial 22 que desemboca en el espacio de producto 11 un ancho de resquicio reducido, que ejerce un efecto de estrangulación e impide una penetración sin obstáculos del producto en el espacio de resquicio 21. La pérdida de gas de sellado a presión introducida en el espacio de resquicio 21 puede formar, por tanto, un acolchado de obturación de gas estable o que sea rellenado permanentemente por pérdidas de gas de sellado a presión que fluyen sucesivamente. Ha sido constatado que el efecto de estrangulación deseado se consigue cuando el ancho de resquicio está entre aproximadamente 0,5 y 1,5 mm, preferentemente aproximadamente 1,0 mm.

En lugar del anillo deslizante solidario en rotación 9 podría también estar dispuesto el anillo deslizante rotatorio 8 movible axialmente sobre el casquillo 16 y ser impulsado con una tensión previa de resorte, mientras que el anillo deslizante 9 podría estar sujeto no movible axialmente. En caso de esta modificación, el elemento de obturación secundario 12 movible axialmente estaría previsto entre el anillo deslizante giratorio 8 y el casquillo 16.

Para favorecer la formación del resquicio de obturación durante el funcionamiento de la disposición de obturación es preferible que estructuras activas para el transporte o escotaduras estén previstas en al menos una de las superficies de obturación de los anillos deslizantes cooperantes. Con ello, el gas de sellado a presión es bombeado entre las superficies de obturación y en dirección al espacio de resquicio 21. Las estructuras eficaces para el transporte o escotaduras de este tipo son conocidas para el experto y no es necesario que sean explicadas en detalle aquí. Por ejemplo se puede remitir a "Gasgeschmierte Gleitringdichtungen" de BURGMANN, en el lugar citado, página 16.

Claims (4)

1. Disposición de obturación de doble acción con un par de juntas primarias (4, 5) que limitan entre sí un espacio de gas de sellado (6) impulsable con un gas de sellado a presión, de las cuales al menos la junta primaria que da a un medio a ser obturado es una junta de anillo deslizante con un par de anillos deslizantes (8, 9) cooperantes que crean entre sí en el funcionamiento un resquicio de obturación (10) para obturar por el contorno exterior del resquicio de obturación el espacio de gas de sellado respecto a una zona (11) impulsable con el medio, estando previsto uno de los anillos deslizantes para el giro conjunto con un componente giratorio y el otro está montado solidario en rotación en un componente estacionario y uno de los anillos deslizantes está dispuesto movible axialmente y tensado previamente por resorte respecto al otro anillo deslizante, con un elemento de obturación secundario (12) dispuesto entre el anillo deslizante movible axialmente y el componente en cuestión, para obturar el anillo deslizante movible axialmente respecto al componente en cuestión, y con un elemento de protección (18) con forma de manguito que rodea por el contorno exterior con poca distancia radial la al menos una zona de la junta de anillo deslizante (4), que comprende el resquicio de obturación (10) y el elemento de obturación secundario (12), de manera que a lo largo de la zona se forma por el contorno exterior de la junta de anillo deslizante un espacio de resquicio (21) abierto hacia el medio a ser obturado, en el que puede ser recogida una pérdida del gas de sellado a presión del resquicio de obturación, caracterizada porque para la formación de un acolchado de gas de sellado a partir de la pérdida en el espacio de resquicio (21), éste tiene al menos próximo a su extremo abierto (23) hacia el medio a ser obturado un ancho de resquicio con efecto de estrangulación respecto al medio a ser obturado, estando montado el elemento de protección (18) para el giro conjunto con el anillo deslizante giratorio (8).

2. Disposición de obturación según la reivindicación 1, caracterizada porque el ancho de resquicio del espacio de resquicio (21) está entre 0,5 y 1,5 mm, preferentemente es de aproximadamente 1,0 mm.

3. Disposición de obturación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el anillo deslizante movible axialmente es el anillo deslizante solidario en rotación (9), sujeto en el componente estacionario.

4. Disposición de obturación según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque estructuras eficaces para el transporte o escotaduras están previstas en al menos una de las superficies de obturación de los anillos deslizantes (8, 9) cooperantes.