Sistema de obturación con elementos de descarga de presión y uso de un sistema de obturación para establecer una cascada de presión en espacios intermedios.

Sistema de obturación entre dos componentes (2, 3) que pueden moverse uno respecto a otro para obturar un lado de alta presión

(H) frente a un lado de baja presión (N), presentando un componente (3) externo una primera ranura (4) anular abierta hacia un componente (2) interno, dirigida hacia el lado de baja presión (N), y al menos una segunda ranura (14a, 14b, ....) anular abierta hacia el componente (2) interno, dirigida hacia el lado de alta presión (H),

estando prevista en la primera ranura (4) anular una disposición (9) de obturación, que presenta un primer anillo (5) de obturación de un material elásticamente deformable, apoyado en el componente (2) interno, y un primer anillo (6) de pretensado de un material elásticamente deformable, que tensa radialmente el primer anillo (5) de obturación y que obtura frente a la primera ranura (4) anular,

estando previsto en cada caso en cada segunda ranura (14a, 14b, ....) anular un elemento (10a, 10b, ....) de descarga de presión, que presenta un segundo anillo (15a, 15b, ....) de obturación de un material elásticamente deformable, que se apoya en el componente (2) interno, y un segundo anillo (16a, 16b, ....) de pretensado de un material elásticamente deformable, que tensa radialmente el segundo anillo (15a, 15b, ....) de obturación y que obtura frente a la segunda ranura (14a, 14b, ....) anular, presentando el segundo anillo (15a, 15b) de obturación un canto (18a, 18b) de obturación con un ángulo de superficie de contacto de lado de alta presión (αa, αb) y un ángulo de superficie de contacto de lado de baja presión (αa, αb), estando asociado a cada elemento (10a, 10b, ....) de descarga de presión al menos un canal (17a, 17b, ....) de unión con una abertura de lado de baja presión, a través del que puede unirse un espacio intermedio (Za) entre la disposición (9) de obturación y el primer elemento (10a) de descarga de presión con el lado de alta presión (H) o un espacio intermedio (Zb) entre dos elementos (10a, 10b) de descarga de presión contiguos con el lado de alta presión (H) o pueden unirse entre sí dos espacios intermedios (Za, Zb, ....) contiguos a través del canal (17a, 17b, ....) de unión,

caracterizado porque,

cada canal (17a, 17b, ....) de unión en una situación de presión PZN >PH o PZN >PZH está cerrado y en una situación de descarga de presión PZN ≥ PH+Pαrit o PZN ≥ PZH+Pαrit está abierto,

siendo PH la presión hidráulica en el lado de alta presión (H), PZN la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de baja presión, PZH la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de alta presión y Pcrit un valor de aumento de presión al cual o por encima del cual el canal (17a, 17b, ....) de unión está abierto,

estando definido Pcrit por una deformación del segundo anillo (156a, 16b;...) de pretensado en la dirección axial,

estando cerrada la abertura de lado de baja presión del canal (17a, 17b, ...) de unión, en la situación de presión PZN >PH o PZN >PZH mediante el segundo anillo (16a, 16b,....) de pretensado y

siendo el ángulo de superficie de contacto de lado de alta presión (αa, αb) del canto de obturación del segundo anillo de obturación inferior o igual al ángulo de superficie de contacto de lado de baja presión (αa, αb) del canto de obturación, de modo que en el estado de aplicación de presión y con un movimiento de un lado a otro del componente (2) interno en el componente (3) externo, para el anillo (15a, 15b, ....) de obturación se establece una determinada tasa de fuga, a través de la que se establece la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de baja presión (Za, Zb,...).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2007/000317.

Solicitante: TRELLEBORG SEALING SOLUTIONS GERMANY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANDWERKSTRASSE 5-7 70565 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: JORDAN, HOLGER.

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... > F16J15/16 (entre superficies móviles la una con relación a la otra (F16J 15/50, F16J 15/52 tienen prioridad; pistones de fuelles F16J 3/06; segmentos de pistón o segmentos de estanqueidad de estructura similar en general F16J 9/00; juntas para varillas de válvula F16K 41/00))
  • 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... > F16J15/56 (Otras juntas para varillas de movimiento alternativo)

PDF original: ES-2454017_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de obturación con elementos de descarga de presión y uso de un sistema de obturación para establecer una cascada de presión en espacios intermedios.

La invención se refiere a un sistema de obturación entre dos componentes que pueden moverse uno respecto a otro para obturar un lado de alta presión frente a un lado de baja presión. Un componente externo presenta una primera ranura anular abierta hacia un componente interno, dirigida hacia el lado de baja presión, para alojar una disposición de obturación y una segunda ranura anular abierta hacia el componente interno, dirigida hacia el lado de alta presión, para alojar un elemento de descarga de presión.

La disposición de obturación comprende un primer anillo de obturación de un material elásticamente deformable y un primer anillo de pretensado de un material elásticamente deformable. El primer anillo de obturación se apoya en el componente interno y se tensa radialmente mediante el primer anillo de pretensado, que adicionalmente obtura frente a la primera ranura anular.

En los sistemas de obturación de este tipo, en el estado operativo, es decir con un movimiento de traslación de los dos componentes uno hacia otro, puede producirse una formación de presión de medios en los espacios intermedios entre los elementos previstos en las ranuras anulares individuales. Esto puede producirse por relaciones de velocidad desfavorables de un componente, por ejemplo de un vástago de pistón o de un pistón, en relación con el espacio de montaje. En el caso de relaciones de velocidad desfavorables entre la obturación y la superficie contraria puede que el comportamiento de recirculación hidrodinámico de la obturación ya no sea suficiente para volver a transportar el volumen de aceite lubricante producido de la carrera de salida de nuevo a un espacio intermedio correspondiente. Debido a la acumulación de la cantidad de aceite lubricante restante puede producirse una presión en el espacio intermedio, que puede aumentar hasta varias veces la presión de funcionamiento verdadera. Una formación de presión de este tipo puede llevar a desde un daño de los componentes hasta un reventón de los componentes y un fallo de todo el sistema.

Mediante el documento EP 0 946 837 B1 y el documento US 29002/153665 (estado de la técnica más próximo) se ha dado a conocer en cada caso un elemento de descarga de presión, que comprende un anillo de obturación de un material elásticamente deformable, que se apoya en el componente interno, y un anillo de tensado de un material elásticamente deformable, que tensa radialmente el anillo de obturación y que obtura frente a la segunda ranura anular. El segundo anillo de obturación presenta un canto de obturación con un ángulo de superficie de contacto de lado de alta presión y un ángulo de superficie de contacto de lado de baja presión. El elemento de descarga de presión se caracteriza por un canal de unión en el anillo de obturación, a través del que pueden unirse el lado de alta presión y el lado de baja presión. El canal de unión está cerrado cuando el anillo de obturación obtura el lado de alta presión frente al lado de baja presión y se libera con la situación de presión inversa. Un elemento de descarga de presión de este tipo sirve, en el sistema de obturación descrito anteriormente, como una especie de válvula antirretorno, que está abierta una vez que la presión pZ en el espacio intermedio entre la disposición de obturación y el elemento de descarga de presión supera la presión pH en el lado de alta presión, PZ > PH. Mediante la apertura del canal de unión, la presión existente en el espacio intermedio puede escapar hacia el lado de alta presión. Tras la relajación, la presión en el espacio intermedio se encuentra en el lado de alta presión, PZ = PH.

La invención se basa en el objetivo de controlar la descarga de presión de una disposición de obturación en un sistema de obturación mencionado al principio en función de la aplicación, pudiendo tener lugar una descarga de presión también sólo cuando una presión intermedia es considerablemente mayor que la alta presión que va a obturarse, debiendo protegerse el elemento de descarga de presión al mismo tiempo de manera eficaz frente a fuerzas que actúan de manera destructiva.

El objetivo se soluciona según la invención mediante un sistema de obturación con las características indicadas en la reivindicación 1. El sistema de obturación según la invención presenta una o varias segundas ranuras anulares, estando previsto en cada caso en cada segunda ranura anular un elemento de descarga de presión, que presenta un segundo anillo de obturación de un material elásticamente deformable, que se apoya en el componente interno, y un segundo anillo de pretensado de un material elásticamente deformable, que tensa radialmente el segundo anillo de obturación y que obtura frente a la segunda ranura anular. A cada elemento de descarga de presión está asociado al menos un canal de unión, a través del que puede unirse un espacio intermedio entre la disposición de obturación y el primer elemento de descarga de presión con el lado de alta presión o un espacio intermedio entre dos elementos de descarga de presión contiguos con el lado de alta presión o pueden unirse entre sí dos espacios intermedios contiguos a través del canal de unión. Cada canal de unión en una situación de presión PZN > PH o PZN > PZH está cerrado y en una situación de descarga de presión PZN ≥ PH+Pcrit o PZN ≥ PZH+Pcrit está abierto, siendo PH la presión hidráulica en el lado de alta presión, PZN la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de baja presión, PZH la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de alta presión y Pcrit un valor de aumento de presión al cual o por encima del cual el canal de unión está abierto.

Para la obturación de un sistema de dos componentes que se mueven uno respecto a otro se coloca una obturación primaria en el intersticio de obturación. Como obturación primaria sirve la disposición de obturación prevista en la primera ranura anular. Para la descarga de presión de la obturación primaria, en el lado de alta presión están previstos elementos de descarga de presión en segundas ranuras anulares adicionales. En el sistema de obturación, el componente interno y el externo son intercambiables, de modo que tanto en el componente interno como en el externo pueden estar previstas primeras y segundas ranuras anulares. La disposición de uno o varios elementos de descarga de presión en el lado de alta presión ofrece la ventaja de que la presión en el lado de alta presión no se aplica directamente en la obturación primaria. Esta ventaja tiene efecto especialmente en el caso de la disposición de varios elementos de descarga de presión dispuestos uno detrás de otro.

En la construcción de un sistema de obturación con una disposición de obturación y uno o varios elementos de descarga de presión, están previstos uno o varios espacios intermedios entre el o los elementos de descarga de presión y la disposición de obturación. En el funcionamiento hidráulico, en los espacios intermedios individuales, separados entre sí mediante elementos de descarga de presión, pueden producirse diferentes presiones hidráulicas. La diferencia de presión entre espacios intermedios contiguos determina la presión con la que se carga el elemento de descarga de presión correspondiente. Cada elemento de descarga de presión tiene asociado al menos un canal de unión para la descarga de presión del espacio intermedio de lado de baja presión que es adyacente en el lado de baja presión. Cada canal de unión une el espacio intermedio de lado de baja presión, en el que existe la presión hidráulica PZN, con el espacio... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de obturación entre dos componentes (2, 3) que pueden moverse uno respecto a otro para obturar un lado de alta presión (H) frente a un lado de baja presión (N) , presentando un componente (3) externo una primera ranura (4) anular abierta hacia un componente (2) interno, dirigida hacia el lado de baja presión (N) , y al menos una segunda ranura (14a, 14b, ....) anular abierta hacia el componente (2) interno, dirigida hacia el lado de alta presión (H) ,

estando prevista en la primera ranura (4) anular una disposición (9) de obturación, que presenta un primer anillo (5) de obturación de un material elásticamente deformable, apoyado en el componente (2) interno, y un primer anillo (6) de pretensado de un material elásticamente deformable, que tensa radialmente el primer anillo (5) de obturación y que obtura frente a la primera ranura (4) anular,

estando previsto en cada caso en cada segunda ranura (14a, 14b, ....) anular un elemento (10a, 10b, ....) de descarga de presión, que presenta un segundo anillo (15a, 15b, ....) de obturación de un material elásticamente deformable, que se apoya en el componente (2) interno, y un segundo anillo (16a, 16b, ....) de pretensado de un material elásticamente deformable, que tensa radialmente el segundo anillo (15a, 15b, ....) de obturación y que obtura frente a la segunda ranura (14a, 14b, ....) anular,

presentando el segundo anillo (15a, 15b) de obturación un canto (18a, 18b) de obturación con un ángulo de superficie de contacto de lado de alta presión (aa, ab) y un ángulo de superficie de contacto de lado de baja presión (1a, 1b) ,

estando asociado a cada elemento (10a, 10b, ....) de descarga de presión al menos un canal (17a, 17b, ....) de unión con una abertura de lado de baja presión, a través del que puede unirse un espacio intermedio (Za) entre la disposición (9) de obturación y el primer elemento (10a) de descarga de presión con el lado de alta presión (H) o un espacio intermedio (Zb) entre dos elementos (10a, 10b) de descarga de presión contiguos con el lado de alta presión (H) o pueden unirse entre sí dos espacios intermedios (Za, Zb, ....) contiguos a través del canal (17a, 17b, ....) de unión,

caracterizado porque,

cada canal (17a, 17b, ....) de unión en una situación de presión PZN > PH o PZN > PZH está cerrado y en una situación de descarga de presión PZN ≥ PH+Pcrit o PZN ≥ PZH+Pcrit está abierto,

siendo PH la presión hidráulica en el lado de alta presión (H) , PZN la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de baja presión, PZH la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de alta presión y Pcrit un valor de aumento de presión al cual o por encima del cual el canal (17a, 17b, ....) de unión está abierto,

estando definido Pcrit por una deformación del segundo anillo (156a, 16b;...) de pretensado en la dirección axial,

estando cerrada la abertura de lado de baja presión del canal (17a, 17b, ...) de unión, en la situación de presión PZN > PH o PZN > PZH mediante el segundo anillo (16a, 16b, ....) de pretensado y

siendo el ángulo de superficie de contacto de lado de alta presión (aa, ab) del canto de obturación del segundo anillo de obturación inferior o igual al ángulo de superficie de contacto de lado de baja presión (1a, 1b) del canto de obturación, de modo que en el estado de aplicación de presión y con un movimiento de un lado a otro del componente (2) interno en el componente (3) externo, para el anillo (15a, 15b, ....) de obturación se establece una determinada tasa de fuga, a través de la que se establece la presión hidráulica en el espacio intermedio de lado de baja presión (Za, Zb, ...) .

2. Sistema de obturación según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los canales (17a, 17b, 17c, 17d) de unión está previsto en el segundo anillo (15a, 15b) de obturación o en la segunda ranura (14c, 14d) anular.

3. Sistema de obturación según la reivindicación 2, caracterizado porque el canal de unión está realizado como perforación (17a, 17d) pasante o como muesca (17b) o ranura (17c) .

4. Sistema de obturación según la reivindicación 3, caracterizado porque la perforación (17a) pasante, en particular como perforación diagonal, está prevista entre una superficie (11a) externa dirigida hacia un fondo (19a) de ranura y una superficie (12a, 13a) o flanco lateral de lado de alta presión del anillo (15a) de obturación correspondiente.

5. Sistema de obturación según la reivindicación 4, caracterizado porque una de las aberturas de desembocadura de la perforación (17a) pasante está prevista a lo largo de la extensión axial de la superficie (11a) externa.

6. Sistema de obturación según la reivindicación 4, caracterizado porque el segundo anillo (15a, 15b) de obturación presenta una muesca o ranura prevista a lo largo de la extensión radial de la superficie (11a, 11b) externa y en la que está prevista una de las aberturas de desembocadura de la perforación (17a) pasante.

7. Sistema de obturación según la reivindicación 3, caracterizado porque la muesca (17b) o ranura está prevista en una superficie (11b) externa dirigida hacia un fondo (19b) de ranura y en un flanco (13b) lateral de lado de alta presión del anillo (15b) de obturación correspondiente.

8. Sistema de obturación según la reivindicación 7, caracterizado porque la muesca (17b) o ranura está configurada sobre la superficie (11b) externa con una longitud diferente con una componente de dirección axial.

9. Sistema de obturación según la reivindicación 2, caracterizado porque el canal (17c, 17d) de unión está previsto como ranura o muesca en el fondo (19c, 19d) de ranura y en un flanco (29c, 29d) de ranura de lado de alta presión de la segunda ranura (14c, 14d) anular, estando configurada alternativamente la muesca o ranura en el flanco (29c, 29d) de ranura de lado de alta presión como perforación pasante en el componente (3) externo.

10. Sistema de obturación según una de las reivindicaciones 3 ó 6 a 9, caracterizado porque la ranura está prevista como ranura en V o ranura rectangular.

11. Sistema de obturación según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en el componente (3) externo está prevista una ranura anular adicional dirigida hacia el lado de baja presión (N) , que está abierta hacia el componente (2) interno y en la que está previsto un anillo rascador de un material elásticamente deformable, apoyado en el componente (2) interno.

12. Sistema de obturación según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque al menos uno de los anillos (6, 16a, 16b, 16c, 16d) de pretensado es una junta tórica, un anillo cuadrado, un Quad-Ring® o una pieza conformada.

13. Sistema de obturación según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el componente (3) externo es una carcasa, en particular un cilindro, y el componente (2) interno es un vástago de pistón de un pistón guiado en la carcasa, y las ranuras (4, 14a, 14b) anulares están configuradas o bien en el componente (3) externo o bien en el componente (2) interno.

14. Sistema de obturación según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los cantos (18a, 18b) de obturación es redondeado.

15. Uso de un sistema de obturación según una de las reivindicaciones anteriores para establecer una cascada de presión en espacios intermedios, caracterizado porque las presiones hidráulicas en los espacios intermedios (Za, Zb, ...) se establecen de tal manera que en cada segundo anillo (15a, 15b, ....) de obturación existe la misma diferencia de presión.