ES2559628T3 - Junta de estanqueidad de anillo deslizante - Google Patents
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Abstract
Junta de estanqueidad de anillo deslizante, que comprende un anillo deslizante (1) que está montado de manera axialmente móvil y un contra anillo (3), en el que cada uno del anillo deslizante (1) y el contra anillo (3) tiene superficies de estanqueidad (1a, 3a) que se apoyan una contra otra, en la que la superficie de estanqueidad (1a) del anillo deslizante (1) está situada opuesta a la superficie de estanqueidad (3a) del contra anillo (3), en la que el anillo deslizante (1) es presionado contra el contra anillo (3) mediante un medio de resorte (4), en la que el contra anillo (3) está formado en una sola pieza con un saliente axial (5) que se puede asociar a un árbol (6) con el fin de fijar el contra anillo (3) al árbol (6) y en la que el medio de resorte (4) está configurado a modo de un fuelle, caracterizada por que el medio de resorte de tipo fuelle (4) se apoya, a través de una región de tope anular (7), contra el anillo deslizante (1) y se fija, a través de una región de conexión anular (8), a una carcasa (9), en la que la región de tope (7) y la región de conexión (8) están conectadas entre sí a través de al menos una región de bisagra elásticamente deformable (10).
Description
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DESCRIPCION
Junta de estanqueidad de anillo deslizante Campo tecnico
La presente invencion se refiere a una junta de estanqueidad de anillo deslizante segun el preambulo de la reivindicacion 1 de patente.
Tecnica anterior
El documento GB 2 061 411 A describe una junta de estanqueidad de anillo deslizante que tiene caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1 de patente. El documento ES 2 159 958 T3 da a conocer tambien una junta de estanqueidad de anillo deslizante. El documento US 2004/0245 729 A1 muestra un elemento de estanqueidad provisto de un material no tejido y el documento US 2004/0070 151 A1 muestra una junta de estanqueidad axial de arbol que comprende un anillo exterior que incluye un manguito que tiene una forma de fuelle de resorte
El documento DE 10 2011 114 349 A1 ya ha dado a conocer una junta de estanqueidad de anillo deslizante que tiene un medio de resorte de tipo fuelle. En el caso de la junta de estanqueidad de anillo deslizante descrita anteriormente, el contra anillo esta alojado en un anillo de soporte, en el que el anillo de soporte a su vez esta asociado a un arbol. El anillo de soporte esta conectado de manera fija al arbol para accionar el contra anillo durante una rotacion del arbol.
En el caso de dicha configuracion, puede suponer un problema que tanto el anillo de soporte como tambien el contra anillo tengan montarse en el arbol con un nivel de precision particularmente alto. A medida que se presiona el anillo de soporte sobre el arbol, una conicidad requerida, en particular del contra anillo, puede verse afectada negativamente. Por tanto, existe una demanda de juntas de estanqueidad de anillo deslizante en las que practicamente no se pueda producir un error de posicion del contra anillo. Ademas, es deseable que la junta de estanqueidad de anillo deslizante demuestre un alto nivel de capacidad de funcionamiento y sea solida.
Presentacion de la invencion
Es por tanto el objeto de la invencion desarrollar y perfeccionar una junta de estanqueidad de anillo deslizante del tipo especificado en la introduccion de tal manera que, aun siendo barata y facil de fabricar y teniendo una construccion que implique un numero de componentes particularmente pequeno, cierre de manera estanca dos camaras en un modo fiable y permanente.
La presente invencion consigue el objeto antes indicado mediante las caractensticas de la reivindicacion 1 de patente.
De acuerdo con la invencion, se ha determinado en primer lugar que se puede prescindir de un anillo de soporte independiente. A diferencia de la tecnica anterior, el contra anillo no esta espedficamente alojado en un anillo de soporte que tiene que ser fabricado como una parte independiente. En vez de esto, el contra anillo tiene un saliente axial que se puede asociar a un arbol con el fin de fijar el contra anillo al arbol. Esta previsto, de acuerdo con la invencion, que el saliente y el contra anillo se formen en una sola pieza, y preferiblemente de una manera sustancialmente integral. En este sentido, el anillo de soporte que se usa de manera convencional en la tecnica anterior esta integrado en el contra anillo. Esto proporciona una simplificacion significativa de la construccion de la junta de estanqueidad de anillo deslizante. En particular, una conicidad que se requiere al principio, ya se puede establecer durante la fabricacion del contra anillo y de su saliente en la fabrica. De acuerdo con la invencion, se suprime un anillo de soporte independiente para el contra anillo, de tal manera que la junta de estanqueidad de anillo deslizante de acuerdo con la invencion tiene una construccion que requiere pocos componentes y que es solida.
El medio de resorte tiene una configuracion de tipo fuelle. Mediante esta configuracion espedfica, el medio de resorte puede absorber entradas de par y tiene una accion de compensacion tal que las superficies de estanqueidad del anillo deslizante y del contra anillo estan orientadas de forma permanente una con respecto a otra de una manera funcionalmente adecuada.
El medio de resorte de tipo fuelle se apoya, a traves de una region de tope anular, contra el anillo deslizante y se fija a traves de una region de conexion anular a una carcasa, en donde la region de tope y la region de conexion estan conectadas una a otra a traves de al menos una region de bisagra elasticamente deformable. Mediante esta mejora espedfica, el medio de resorte ha impartido al mismo una forma geometrica que, aun siendo deformable en cierta medida en la direccion axial, hace que sea posible garantizar la rigidez torsional y radial requerida. No obstante, es posible, a traves de la region de bisagra y mediante una seleccion adecuada de la rigidez del elastomero, ejercer una fuerza de presion por contacto adecuada sobre el anillo deslizante.
En consecuencia, se consigue el objeto que se indica en la introduccion.
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El saliente podna tener la forma de un manguito cilmdrico. Un manguito cilmdrico puede rodear un arbol. El manguito cilmdrico puede ser empujado como un anillo sobre un arbol y fijado al mismo mediante de un ajuste con apriete.
El medio de resorte puede fabricarse a partir de un polfmero. Los poUmeros son de bajo costo. Sorprendentemente, los poKmeros o plasticos son lo suficientemente estables como para satisfacer los requisitos mecanicos de un medio de resorte.
En este contexto, el medio de resorte podna fabricarse a partir de un elastomero. En particular, cabe la posibilidad de que el elastomero sea fabricado a partir de, o tenga, un caucho natural. Un medio de resorte compuesto de un elastomero puede absorber deformaciones de torsion de una manera particularmente eficaz y compensar estas de manera que las superficies de estanqueidad del anillo deslizante y del contra anillo sean orientadas adecuadamente una respecto a otra.
En este contexto, la region de bisagra podna tener forma de S en seccion transversal. De esta manera, aunque esta permitida una pequena cantidad de deformacion en una direccion axial, se garantiza la rigidez radial y torsional requerida.
Al menos una superficie de estanqueidad podna tener elevaciones o irregularidades de un tamano de 0,1 pm a W, donde W se calcula de acuerdo con la formula
W = 0,03 Dm/s
en la que el diametro medio Dm representa el valor medio de diametro exterior y el diametro interior de la superficie de estanqueidad en forma de anillo circular y en la que s representa el espesor del anillo deslizante o del contra anillo. Sorprendentemente se ha determinado que las irregularidades producidas durante la fabricacion en el anillo deslizante y/o en el contra anillo pueden compensarse con el medio de resorte de tipo fuelle. De esta manera, no son necesarias una rectificacion y una reelaboracion incomodas de superficies de estanqueidad de contra anillos y de anillos de deslizamiento. Una elevacion, irregularidad o uniformidad en el contexto de esta descripcion se mide de acuerdo con la norma DIN ISO 1101. El factor especificado anteriormente de 0,03 tambien puede adoptar un valor mas alto el cual puede encontrar adecuado na persona experta en la tecnica en base a esta descripcion.
Al menos una superficie de estanqueidad podna tener elevaciones o irregularidades de un tamano de 0,1 pm a 500 pm. El anillo deslizante y/o el contra anillo podnan tener un espesor de al menos 5 mm. Sorprendentemente, se ha determinado que una junta de estanqueidad de anillo deslizante en la que los contra anillos y los anillos deslizantes son muy delgados, tienen en concreto practicamente forma de lamina, muestra una capacidad de funcionamiento particularmente alta. En concreto, los anillos deslizantes delgados y los contra anillos pueden orientarse unos con respecto a otros de una manera ideal mediante la fuerza de resorte de un medio de resorte de tipo fuelle. De esta manera, durante el funcionamiento, se genera una forma de espacio que depende solo en un grado mfimo de tolerancias de fabricacion de las superficies de estanqueidad y que siempre se adapta y se alinea de manera ideal. La forma de espacio puede ser una seccion transversal paralela ligeramente divergente, o si no, convergente.
El saliente podna rodear el arbol. De esta manera, el saliente puede ser presionado sobre el arbol mediante un ajuste con apriete.
En este contexto, el saliente podna asentarse en el arbol mediante un ajuste con apriete. El contra anillo puede montarse en un arbol sin problemas mediante un ajuste con apriete.
El saliente podna tener una parte orientada hacia la superficie de estanqueidad del contra anillo, rodeando tal parte el arbol para formar un espacio periferico. La introduccion del saliente en el arbol se facilita de este modo. Mediante una configuracion adecuada del saliente, este ultimo tambien es solido y tolerante con respecto a fluctuaciones de diametro del arbol. El saliente podna desplazarse de forma conica en regiones y disenarse para proporcionar una region que no se apoye contra el arbol y que de ese modo no transmita al contra anillo las deformaciones provocadas por el ajuste con apriete. Esto da como resultado un pequeno error de posicion del contra anillo durante el montaje, y hace que la junta de estanqueidad de anillo deslizante en su conjunto sea muy solida.
Como resultado de la formacion del espacio periferico, el contra anillo se desvincula de deformaciones plasticas en la hoja de metal del saliente. Ya que, como resultado de la desvinculacion, se permiten solapamientos y deformaciones plasticas muy grandes en la hoja de metal, su asiento de estanqueidad puede tener una configuracion metalica sin ayudas de sellado. Se puede realizar una junta de estanqueidad metalica o una accion de sellado. La deformacion plastica cierra de forma fiable canales de escape. El saliente podna cerrarse hermeticamente de manera estatica con respecto al arbol. La junta de estanqueidad estatica puede cauchutarse totalmente, cauchutarse parcialmente, puede estar provista de laca de sellado o tener configuracion de estanqueidad metalica.
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El espacio periferico podna tener la forma de un espacio conico. De este modo pueden reducirse tensiones y deformaciones del saliente. El prensado del saliente se puede realizar de una manera eficaz.
Es preferible que un tercio del saliente no se apoye contra el arbol. Una deformacion del contra anillo se desvincula de ese modo de cualquier tolerancia introducida debido al ajuste con apriete. El contra anillo y el saliente formados en una sola pieza tienen preferiblemente forma de L en seccion transversal, al menos algunas en regiones. Esto permite una fabricacion sencilla. Ademas, se pueden realizar espesores de pared muy delgados. De esta manera, se consigue la flexibilidad del contra anillo, lo que hace que este ultimo sea insensible con respecto a tolerancias de fabricacion de las superficies de estanqueidad. El contra anillo, junto con el saliente, es tan solido en el estado no instalado que las deformaciones producidas debido a la fabricacion y a la fuerza, en particular, una conicidad, no se ven afectadas negativamente durante el montaje.
Dicha junta de estanqueidad de anillo deslizante tiene preferiblemente la forma de una junta de estanqueidad de anillo deslizante lubricada con gas que tiene canales de impulso hidrodinamico en las superficies de estanqueidad.
La junta de estanqueidad de anillo deslizante aqrn descrita se puede utilizar para juntas de estanqueidad de cajas de cambios con altas velocidades de deslizamiento y presiones moderadas. En particular, es posible utilizar la junta de estanqueidad de anillo deslizante en la industria automotriz. Aqrn, en concreto, es posible utilizar la junta de estanqueidad de anillo deslizante como una junta de estanqueidad de turbocompresor, una junta de estanqueidad de ciguenal, una junta de estanqueidad de caja de cambios o una junta de estanqueidad de motor electrico.
Ademas, son posibles otros usos para la junta de estanqueidad de anillo deslizante descrita aqrn.
Breve descripcion del dibujo
En el dibujo:
La figura 1 es una vista en seccion de la parte superior de una junta de estanqueidad de anillo deslizante, en la que el contra anillo y un saliente que sobresale del mismo en una direccion axial estan formados en una sola pieza, y
La figura 2 es una vista en seccion parcial de un saliente formado en una sola pieza con un contra anillo, fijandose tal saliente a un arbol mediante un ajuste con apriete, de manera que se forme un espacio periferico.
Realizacion de la invencion
La figura 1 muestra una junta de estanqueidad de anillo deslizante que comprende un anillo deslizante 1, que esta montado de manera axialmente movil, y un contra anillo 3, en el que cada uno del anillo deslizante 1 y el contra anillo 3 tiene superficies de estanqueidad 1a, 3a que se apoyan una contra otra, en la que la superficie de estanqueidad 1a del anillo deslizante 1 esta situada opuesta a la superficie de estanqueidad 3a del contra anillo 3, en la que el anillo deslizante 1 es presionado contra el contra anillo 3 mediante un medio de resorte 4.
El contra anillo 3 esta formado en una sola pieza con un saliente axial 5 que se puede asociar a un arbol 6 con el fin de fijar el contra anillo 3 al arbol 6.
El saliente 5 tiene forma de manguito cilmdrico. El saliente 5 esta formado en una sola pieza con el contra anillo 3 en un modo sustancialmente integral. El contra anillo 3 y el saliente 5 forman un unico componente independiente que tiene forma de L en seccion transversal en algunas regiones, en concreto en un lado del eje de rotacion. El componente se fabrica preferiblemente de hoja de metal.
El medio de resorte 4 tiene forma de fuelle. El medio de resorte 4 se fabrica a partir de un elastomero. El medio de resorte de tipo fuelle 4 se apoya, a traves de una region de tope anular 7, contra el anillo deslizante 1 y se fija, a traves de una region de conexion anular 8, a una carcasa 9, en el que la region de tope 7 y la region de conexion 8 estan conectadas una a otra a traves de al menos una region de bisagra elasticamente deformable 10. La region de tope 7, la region de conexion 8 y la region de bisagra 10 se forman en una sola pieza en un modo materialmente integral. Un caucho natural se utiliza preferentemente para la fabricacion del medio de resorte de tipo fuelle 4.
Al menos una superficie de estanqueidad 1a y/o 3a tiene elevaciones o irregularidades de un tamano de 0,1 pm a 500 pm. El anillo deslizante 1 y/o el contra anillo 3 tienen un espesor de al menos 5 mm. De esta manera, el anillo deslizante 1 y el contra anillo 3 muestran un nivel particularmente alto de flexibilidad. El anillo deslizante 1 y el contra anillo 3 se fabrican preferiblemente de hoja de metal.
La figura 1 muestra una junta de estanqueidad de anillo deslizante en la que una region 13 de la carcasa se aplica a una contra pared 14 en un modo metalicamente sellado, totalmente cauchutado o parcialmente cauchutado o con la interposicion de un compuesto de sellado, en particular una laca de sellado.
La figura 2 muestra una disposicion que comprende un arbol 6 y, en algunas secciones, una junta de estanqueidad de anillo deslizante del tipo descrito aqm, en el que el saliente 5 rodea el arbol 6. El saliente 5 se asienta sobre el arbol 6 mediante un ajuste con apriete y se conecta al mismo de una manera rotacionalmente conjunta. El saliente 5 tiene una parte 11 orientada hacia la superficie de estanqueidad 3a del contra anillo 3, rodeando tal parte el arbol 6 5 para formar un espacio periferico 12. En concreto, el tercio final del saliente 5 tiene forma conica de manera que, despues de que el saliente 5 es presionado sobre el arbol 6, dicho tercio final no se apoya contra dicho arbol. De este modo, el contra anillo 3 se desvincula de deformaciones y tensiones que pueden ser introducidas debido al ajuste con apriete. El espacio 12 se forma para estrecharse hasta un punto en el lado orientado hacia el anillo deslizante 1. De esta manera, se forma un espacio conico.
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Claims (10)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Junta de estanqueidad de anillo deslizante, que comprende un anillo deslizante (1) que esta montado de manera axialmente movil y un contra anillo (3), en el que cada uno del anillo deslizante (1) y el contra anillo (3) tiene superficies de estanqueidad (1a, 3a) que se apoyan una contra otra, en la que la superficie de estanqueidad (1a) del anillo deslizante (1) esta situada opuesta a la superficie de estanqueidad (3a) del contra anillo (3), en la que el anillo deslizante (1) es presionado contra el contra anillo (3) mediante un medio de resorte (4), en la que el contra anillo (3) esta formado en una sola pieza con un saliente axial (5) que se puede asociar a un arbol (6) con el fin de fijar el contra anillo (3) al arbol (6) y en la que el medio de resorte (4) esta configurado a modo de un fuelle, caracterizada por que el medio de resorte de tipo fuelle (4) se apoya, a traves de una region de tope anular (7), contra el anillo deslizante (1) y se fija, a traves de una region de conexion anular (8), a una carcasa (9), en la que la region de tope (7) y la region de conexion (8) estan conectadas entre sf a traves de al menos una region de bisagra elasticamente deformable (10).
- 2. Junta de estanqueidad de anillo deslizante de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que el saliente (5) tiene la forma de un manguito cilmdrico.
- 3. Junta de estanqueidad de anillo deslizante de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que el medio de resorte (4) se fabrican a partir de un polfmero.
- 4. Junta de estanqueidad de anillo deslizante de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizada por que el polfmero tiene la forma de un elastomero.
- 5. Junta de estanqueidad de anillo deslizante de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que la region de bisagra (10) tiene forma de S en seccion transversal.
- 6. Junta de estanqueidad de anillo deslizante de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que al menos una superficie de estanqueidad (1a, 3a) tiene elevaciones o irregularidades de un tamano de 0,1 pm a W, en el que W se calcula segun la formulaW = 0,03 Dm/sen la que el diametro medio Dm representa el valor medio de diametro exterior y diametro interior de la superficie de estanqueidad en forma de anillo circular (1a, 1b) y en la que s representa el espesor del anillo deslizante (1) o del contra anillo (3).
- 7. Disposicion que comprende un arbol (6) y una junta de estanqueidad de anillo deslizante de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el saliente (5) rodea el arbol (6).
- 8. Disposicion de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizada por que el saliente (5) se asienta sobre el arbol (6) mediante un ajuste con apriete.
- 9. Disposicion de acuerdo con la reivindicacion 7 u 8, caracterizada por que el saliente (5) tiene una parte (11) que esta orientada hacia la superficie de estanqueidad (3a) del contra anillo (3), rodeando dicha parte el arbol (6) a fin de formar un espacio periferico (12).
- 10. Disposicion de acuerdo con la reivindicacion 9, caracterizada por que el espacio (12) tiene la forma de un espacio conico.
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