Junta de anillo deslizante.

Junta de anillo deslizante que comprende un contra-anillo giratorio (1) y un anillo deslizante estacionario

(2), en la que el contra-anillo (1) y el anillo deslizante (2) presentan, respectivamente, superficies de obturación (1a, 2a) que se apoyan una sobre otra y en la que la superficie de obturación (1a) del contra-anillo (1) está enfrentada a la superficie de obturación (2a) del anillo deslizante (2), en la que el contra-anillo (1) presenta una primera protuberancia axial (8) que sobresale por un plano radial (9) del contra-anillo (1), caracterizada por que el contraanillo (1) presenta una segunda protuberancia axial ( 10) que sobresale por el plano radial (9) y está distanciada de la primera protuberancia (8).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/001956.

Solicitante: CARL FREUDENBERG KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HOHNERWEG 2-4 69469 WEINHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: KELLER, THOMAS, LEDERER,Günther, LAXANDER,ARMIN, KIRCHHOF,MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > PISTONES; CILINDROS; RECIPIENTES A PRESION EN GENERAL;... > Juntas de estanqueidad (disposiciones para la estanqueidad... > F16J15/34 (con un anillo deslizante oprimido contra la cara más o menos radial de una de las dos partes)

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Fragmento de la descripción:

Junta de anillo deslizante.

Campo técnico La invención se refiere a una junta de anillo deslizante según el preámbulo de la reivindicación 1.

Estado de la técnica Juntas de anillo deslizante del tipo mencionado al principio son ya conocidas por el documento DE 200 19 881 U1.

Un contra-anillo puede girar con respecto al anillo deslizante estacionario con velocidades de deslizamiento de hasta 200 m/s referidas al diámetro medio de la superficie de deslizamiento. A altas velocidades de deslizamiento debido la fricción viscosa en el resquicio de obturación se produce una entrada de calor considerable en el anillo deslizante y en el contra-anillo. Gradientes axiales de temperatura en el anillo deslizante y en el contra-anillo pueden conducir a grandes deformaciones de los anillos. Asimismo, la geometría del resquicio de obturación puede cambiar de forma no deseada o de manera inadmisible, y concretamente en lo que atañe a la altura del resquicio de obturación, así como a su ensanchamiento con forma de V.

Por el documento EP 1 209 386 A1 es conocido dotar a un contra-anillo giratorio de una protuberancia axial para compensar las distorsiones del contra-anillo giratorio provocadas por la temperatura.

En las juntas de anillo deslizante conocidas es desfavorable que el comportamiento de deformación del contra-anillo giratorio, a pesar de las medidas conocidas, en caso de formación de altas temperaturas no siempre permite un funcionamiento fiable en todos los estados de funcionamiento que se producen.

En particular, en caso de uso de juntas de anillo deslizante en turbomáquinas, por ejemplo compresores o turbinas de gas, con condiciones de funcionamiento que varían mucho en cuanto a presión, número de revoluciones y temperatura existen, sin embargo, exigencias muy altas en el funcionamiento y seguridad operacional de las juntas de anillo deslizante.

Sumario de la invención Por consiguiente, la invención se propone el objeto de diseñar y perfeccionar una junta de anillo deslizante del tipo mencionado al principio, de manera que también en caso de velocidades de deslizamiento, números de revoluciones, presiones y temperaturas variables y diferentes esta garantice un funcionamiento fiable y una alta seguridad operacional.

La presente invención lleva a cabo el objeto mencionado antes por las características de la reivindicación 1. Realizaciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes.

El contra-anillo presenta una primera protuberancia axial que sobresale por un plano radial del contra-anillo, presentando el contra-anillo una segunda protuberancia axial que sobresale por el plano radial y está distanciada de la primera protuberancia.

Una segunda protuberancia que forma un valle con la primera protuberancia puede compensar los momentos de vuelco que se producen debido a los gradientes axiales de temperatura. Aunque el experto en la materia esperaría que otra protuberancia condujera a un comportamiento de deformación del contra-anillo relativamente complejo y difícil de controlar, este camino podría ser tomado. La primera protuberancia se encuentra entonces con una holgura variable sensible respecto a la segunda protuberancia cuando el contra-anillo gira. Por esto, el contra-anillo incluso en caso de cargas que varíen mucho en cuanto a presión, número de revoluciones y temperatura muestra sorprendentemente en la misma medida tanto flexibilidad, como estabilidad con respecto a su comportamiento de deformación. Por lo tanto, se mantiene una geometría óptima del resquicio de obturación incluso en caso de condiciones de funcionamiento que varíen mucho.

El plano radial podría estar alejado de la superficie de obturación del contra-anillo. Ventajosamente no se ven influidas por ello las superficies de obturación que se apoyan una sobre otra.

La primera protuberancia podría estar realizada en el extremo radialmente exterior del contra-anillo, de modo que la segunda protuberancia esté orientada hacia el extremo radialmente interior del contra-anillo. Con ello, el plano de rotación del contra-anillo está estabilizado frente a vuelcos.

La primera protuberancia podría estar realizada con forma trapezoidal en sección transversal. Este diseño concreto ha resultado ser particularmente ventajoso, ya que con él se produce una distribución de masas positiva y un desplazamiento del centro de gravedad dentro del contra-anillo.

En este contexto, la segunda protuberancia podría estar realizada con forma trapezoidal en sección transversal. De esta forma se evitan planos orientados paralelos al eje de rotación, sobre los que pueden depositarse fluidos, especialmente lubricante líquido.

Las protuberancias podrían presentar cantos redondeados. De esta forma se pueden minimizar las turbulencias secundarias en las protuberancias.

La primera protuberancia podría mostrar una mayor extensión que la segunda protuberancia. Sorprendentemente, de ello resulta un comportamiento de deformación tanto flexible como estable del contra-anillo giratorio en diferentes condiciones de funcionamiento.

Por el documento EP 1 209 386 A1 es conocido dotar a un contra-anillo giratorio de una protuberancia axial para compensar las distorsiones del contra-anillo giratorio inducidas por la temperatura.

En las juntas de anillo deslizante conocidas es desfavorable que el comportamiento de deformación del contra-anillo giratorio, a pesar de las medidas conocidas, en caso de formación de altas temperaturas no siempre permite un funcionamiento fiable en todos los estados de funcionamiento que se producen.

En particular, en caso de uso de juntas de anillo deslizante en turbomáquinas, por ejemplo en compresores o turbinas de gas, con condiciones de funcionamiento que varían mucho en cuanto a presión, número de revoluciones y temperatura existen, sin embargo, demandas muy altas en cuanto al funcionamiento y la seguridad operacional de las juntas de anillo deslizante.

En este contexto, el anillo deslizante podría presentar un abombamiento axial cuyo flanco radialmente interior presente escotaduras.

Sorprendentemente se ajusta así una anchura de resquicio casi constante. El anillo deslizante estacionario sigue en su comportamiento de movimiento y deformación al contra-anillo giratorio, de tal manera que el resquicio de obturación entre las superficies de obturación no se amplía o reduce de forma no admisible. Las escotaduras se encuentran en un juego variable sensible respecto a este cuando el contra-anillo gira, por lo que el contra-anillo gira de forma sorprendentemente estable y suave y el anillo deslizante sigue axialmente a este. La rotación estable y suave conduce a una obturación muy alta y a un ancho de resquicio optimizado entre las superficies de obturación.

Cuando se habla en esta memoria de anchos de resquicio se hace referencia a la distancia axial de las superficies de obturación. Los expertos en la materia designan a esta distancia axial también como "altura de resquicio". En las escotaduras no están dispuestas ni juntas ni elementos de obturación. Las escotaduras están también libres de elementos de centrado que se apoyen axial o radialmente en el flanco radialmente interior.

El flanco radialmente interior podría estar realizado escalonado. Los escalones se pueden introducir sin problemas en el cuerpo del anillo deslizante.

El flanco radialmente interior podría terminar en un primer plano radial del anillo deslizante, de modo que un flanco radialmente exterior del anillo deslizante termina en un segundo plano radial del anillo deslizante y de modo que el primer y el segundo plano radial estén separados distancias diferentes de la superficie de obturación del anillo deslizante. Por esta realización... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Junta de anillo deslizante que comprende un contra-anillo giratorio (1) y un anillo deslizante estacionario (2) , en la que el contra-anillo (1) y el anillo deslizante (2) presentan, respectivamente, superficies de obturación (1a, 2a) que se apoyan una sobre otra y en la que la superficie de obturación (1a) del contra-anillo (1) está enfrentada a la superficie de obturación (2a) del anillo deslizante (2) , en la que el contra-anillo (1) presenta una primera protuberancia axial (8) que sobresale por un plano radial (9) del contra-anillo (1) , caracterizada por que el contraanillo (1) presenta una segunda protuberancia axial ( 10) que sobresale por el plano radial (9) y está distanciada de la primera protuberancia (8) .

2. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 1, caracterizada por que el plano radial (9) está alejado de la superficie de obturación (1a) del contra-anillo (1) .

3. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que la primera protuberancia (8) está realizada en el extremo radialmente exterior del contra-anillo (1) y por que la segunda protuberancia (10) está orientada hacia el extremo radialmente interior del contra-anillo (1) .

4. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que la primera protuberancia

(8) está realizada con forma trapezoidal en sección transversal.

5. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que la segunda protuberancia (10) está realizada con forma trapezoidal en sección transversal.

6. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada

por que las protuberancias (8, 10) presentan cantos redondeados (12a, 12b) .

7. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que la primera protuberancia

(8) presenta una mayor extensión que la segunda protuberancia (10) .

8. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el anillo deslizante (2) presenta un abombamiento axial (13) , cuyo flanco radialmente interior (14) presenta escotaduras (15a, 15b) .

9. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 8, caracterizada por que el flanco radialmente interior (14) está realizado escalonado.

10. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada por que el flanco radialmente interior (14) termina en un primer plano radial (16) del anillo deslizante (2) , en la que un flanco radialmente exterior (17) del anillo deslizante (2) termina en un segundo plano radial (18) del anillo deslizante (2) y en la que el primer y el segundo plano radial (16, 18) están separados distancias diferentes de la superficie de obturación (2a) del anillo deslizante (2) .

11. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el anillo deslizante

(2) es presionado por un anillo de presión (2b) hacia el contra-anillo (1) , en la que el anillo de presión (2b) se apoya por medio de un elemento de resorte (2c) contra una primera pared (6a) de carcasa, en la que entre el anillo de presión (2b) y una segunda pared (6b) de carcasa, así como entre el anillo de presión (2b) y el anillo deslizante (2) , está previsto un dispositivo de obturación (2d, 2e) , y en la que el dispositivo de obturación (2d, 2e) presenta dos elementos de obturación (2d, 2e) separados y desacoplados uno de otro.

12. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 11, caracterizada por que un primer elemento de obturación (2e) se aplica exclusivamente en el anillo deslizante (2) y en el anillo de presión (2b) .

13. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 11 ó 12, caracterizada por que un segundo elemento de obturación (2d) se aplica exclusivamente en el anillo de presión (2b) y en la segunda pared (6b) de carcasa.

14. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada por que el primer elemento de obturación (2e) está fabricado de un elastómero.

15. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada por que el segundo elemento de obturación (2d) está fabricado de PTFE.

16. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada por que el segundo elemento de obturación (2d) está realizado al menos parcialmente con forma de U en sección transversal.

17. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el anillo deslizante

(2) es presionado por un anillo de presión (2b) hacia el contra-anillo (1) , en la que el anillo de presión (2b) se apoya por medio de un elemento de resorte (2c) contra una primera pared (6a) de carcasa, en la que entre el anillo de presión (2b) y una segunda pared (6b) de carcasa, así como entre el anillo de presión (2b) y el anillo deslizante (2) ,

está previsto un dispositivo de obturación (2d) y en la que el anillo de presión (2b) junto con las paredes (6a, 6b) de carcasa limita un espacio que está protegido frente a la entrada de suciedad.

18. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 17, caracterizada por que el anillo de presión (2b) presenta una pared anular (2h) que sobresale axialmente, cuya superficie radialmente exterior está enfrentada al extremo 5 radialmente interior de la primera pared (6a) de carcasa.

19. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 17 ó 18, caracterizada por que la pared anular (2h) sobresale por la primera pared (6a) de carcasa en dirección axial.

20. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizada por que en la primera y/o la

segunda pared (6a, 6b) de carcasa está realizado un pasaje (6c) , a través del cual puede salir la suciedad del 10 espacio.

21. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el contra-anillo (1) presenta dos planos radiales (1b, 1c) , a cada uno de los cuales está asociada una leva de sujeción (1d, 1e) .

22. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 21, caracterizada por que el contra-anillo (1) presenta dos planos radiales (1b, 1c) por los que sobresale, respectivamente, una leva de sujeción (1d, 1e) en la dirección axial.

23. Junta de anillo deslizante según la reivindicación 21 ó 22, caracterizada por que las levas de sujeción (1d, 1e) están realizadas con forma anular y concéntricas al contra-anillo (1) .

24. Junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizada por que las levas de sujeción (1d, 1e) a ambos lados del contra-anillo (1) están realizadas a la misma altura en dirección radial.

25. Disposición que comprende una junta de anillo deslizante según una de las reivindicaciones anteriores y un eje

(5) , en la que el contra-anillo (1) está unido solidario en rotación al eje (5) por medio de un elemento de sujeción (5a) y un casquillo (5b) , y en la que una primera leva de sujeción (1d) se aplica al casquillo (5b) y la segunda leva de sujeción (1e) se aplica al elemento de sujeción (5a) .