Junta axial de amplio rango de tremperatura, sistema y procedimiento.

Conjunto de junta (100) para sellar un tubo giratorio (101), presentando el tubo giratorio un vacío interior (102)para el transporte de un medio a alta temperatura en el mismo,

una dirección axial (103), y una dirección radial(104), comprendiendo el conjunto de junta

una articulación giratoria (105) que tiene dos superficies de deslizamiento anulares axialmente opuestas (106, 107),perteneciendo la primera superficie de deslizamiento (106) a un primer extremo del tubo (108) alineado en ladirección axial y perteneciendo la segunda superficie de deslizamiento (107) a un segundo extremo del tubo (109)alineado en la dirección axial, pudiendo girar entre sí el primer y el segundo extremo del tubo,

por lo menos un cojinete (110) que está alineado axialmente para permitir un movimiento de deslizamiento entre elprimer y el segundo extremo del tubo, estando situado el cojinete en la periferia en la dirección radial del tubo,un protector aislante térmico (111) que está posicionado radialmente entre las superficies de deslizamiento y el porlo menos un cojinete y extendiéndose sustancialmente en la dirección axial para cubrir una parte de un extremo deltubo en dicha dirección axial, de modo que el cojinete queda protegido del medio a alta temperatura y/o del calor delmismo.

Junta axial de amplio rango de temperaturas, sistema y procedimiento

Campo de la invención Esta invención se refiere, en general, al campo de las juntas axiales, procedimientos de sellado con dichas juntas y sistemas en cuales se aplican dichas juntas. Más concretamente, la invención se refiere a un conjunto de junta para sellar un tubo giratorio utilizado para el transporte de un medio a alta temperatura. El conjunto de junta comprende una junta giratoria que tiene dos superficies de deslizamiento anulares axialmente opuestas de dos extremos del tubo, un cojinete para permitir un movimiento de deslizamiento entre los extremos del tubo, y un protector aislante térmico dispuesto radialmente. Dicho conjunto de junta se muestra, por ejemplo, en el documento DE 4417994 A1.

Antecedentes de la invención En aplicaciones de colectores solares, un medio de transporte de calor, tal como sal, se calienta en el punto de concentración de los rayos solares incidentes, tras lo cual el medio calentado es transportado en secciones de tubo en el punto de concentración antes llevarlo para calentar agua en un intercambiador de calor. Las secciones de tubo sigue el rango de movimiento del colector solar durante el transcurso del día, en el que el movimiento de giro junto con las temperaturas considerables produce grandes tensiones, tanto mecánicas como térmicas, en los elementos de estanqueidad de las secciones de tubo giratorias.

Anteriormente se ha utilizado comúnmente aceite como medio de transporte de calor en la aplicación anterior. La temperatura relativamente baja del aceite caliente, sin embargo, da lugar a una presión de vapor muy baja del agua calentada para obtener una buena eficiencia energética utilizando una turbina para convertir la energía del vapor. La sal puede calentarse a temperaturas más altas por los rayos solares, y se produce una presión de vapor que ofrece una eficiencia energética mucho mejor. Las mayores temperaturas, sin embargo, hacen que las actuales soluciones de sellado sean obsoletas. Las juntas giratorias comunes que utilizan elementos de carbono para el sellado no tienen la resistencia química para la sal a alta temperatura y se degradan con el tiempo, dando lugar a fugas no deseadas. Las soluciones comunes que utilizan fuelles de acero buscando evitar fugas en las juntas, experimentan una considerable fatiga mecánica debido a los repetidos movimientos de giro del colector solar, incluyendo los movimientos debidos a la expansión de las secciones de tubo calientes, y también se degradan con el tiempo. Se dan otros problemas a medida que la sal solidifica cuando no se calienta por encima de una temperatura de aproximadamente 200º C donde se licúa.

Además, el peso de las secciones de tubo en el punto de concentración del colector solar pone grandes requerimientos sobre la estabilidad mecánica de las juntas.

Por tanto, sería ventajoso un conjunto de junta, un procedimiento y/o un sistema mejorados que proporcionen un sellado de un tubo giratorio utilizado para el transporte de un medio a alta temperatura. Además, sería ventajoso un sistema de conjuntos de junta para una aplicación de colector solar.

Descripción de la invención En consecuencia, las realizaciones de la presente invención preferiblemente pretenden mitigar, aliviar o eliminar una o más deficiencias, inconvenientes o problemas de la técnica, tales como las identificadas anteriormente, individualmente o en cualquier combinación, disponiendo un conjunto y un procedimiento que prolonga la vida útil de un conjunto de junta, de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se dispone un conjunto de junta para sellar un tubo giratorio, presentando el tubo giratorio un vacío interior para el transporte de un medio a alta temperatura en el mismo, una dirección axial, y una dirección radial, comprendiendo el conjunto de junta una junta giratoria que tiene dos superficies de deslizamiento anulares axialmente opuestas, perteneciendo la primera superficie de deslizamiento a un primer extremo del tubo alineado en la dirección axial y perteneciendo la segunda superficie de deslizamiento a un segundo extremo del tubo alineado en la dirección axial, pudiendo girar el primer y el segundo extremo del tubo uno respecto al otro, disponiéndose por lo menos un cojinete alineado axialmente para permitir un movimiento de deslizamiento entre los extremos del primer y el segundo tubo, estando situado el cojinete en la periferia en la dirección radial del tubo, quedando situado un protector aislante térmico radialmente entre las superficies de deslizamiento y el por lo menos un cojinete y extendiéndose sustancialmente en la dirección axial para cubrir una parte de dicho extremo del tubo, de manera que el cojinete queda protegido del medio a alta temperatura y/o del calor del mismo.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se dispone un procedimiento para sellar un tubo giratorio con un conjunto de junta, presentando el tubo giratorio un vacío interior para el transporte de un medio a alta temperatura en el mismo, una dirección axial, y una dirección radial, comprendiendo el procedimiento disponer un cierre estanco mediante una junta, tal como una junta giratoria, que tiene dos superficies de deslizamiento anulares axialmente opuestas, perteneciendo la primera superficie de deslizamiento a un primer extremo del tubo alineado en la dirección axial y perteneciendo la segunda superficie de deslizamiento a un segundo extremo del tubo alineado en la dirección axial, pudiendo girar el primer y el segundo extremo del tubo uno respecto al otro, permitir un movimiento de deslizamiento mediante por lo menos un cojinete que está alineado axialmente entre el primer y el segundo extremo del tubo, estando situado el cojinete en la periferia en la dirección radial del tubo, disponer aislamiento térmico mediante un protector aislante térmico situado radialmente entre las superficies de deslizamiento y el por lo menos un cojinete y extendiéndose sustancialmente en la dirección axial, de manera que el cojinete queda protegido del medio a alta temperatura y/o del calor del mismo.

Una junta giratoria es un acoplamiento o unión que permite que dos partes de la junta roten o giren independientemente una de la otra.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se dispone un sistema que comprende por lo menos dos conjuntos de junta de acuerdo con el primer aspecto de la invención para una unidad de colector solar, presentando la unidad de colector solar un colector móvil para girar en un intervalo angular, un tubo receptor móvil, un tubo de transporte fijo, en el que el tubo receptor puede girar respecto al tubo de transporte en dicho intervalo angular, comprendiendo el sistema un tubo de unión que une el tubo receptor y el tubo de transporte, comprendiendo el tubo de unión por lo menos un segmento de tubo, los por lo menos dos conjuntos de junta sellan los extremos del tubo del por lo menos un segmento de tubo al tubo receptor y el tubo de transporte, de manera que se obtiene una circulación de un medio calefactor entre el tubo receptor y el tubo de transporte durante el giro en dicho intervalo angular.

De acuerdo con todavía otro aspecto de la invención, se dispone un uso de un conjunto de junta de acuerdo con el primer aspecto de la invención para una unidad de colector solar, comprendiendo la unidad de colector solar un colector móvil para girar en un intervalo angular, un tubo receptor móvil, un tubo de transporte fijo, girándose el tubo receptor respecto al tubo de transporte en dicho intervalo angular, utilizándose el conjunto de junta en un tubo de unión que une el tubo receptor y el tubo de transporte, comprendiendo el tubo de unión por lo menos un segmento de tubo, utilizándose el conjunto de junta para sellar los extremos del tubo del por lo menos un segmento de tubo al tubo receptor y el tubo de transporte, de manera que se obtiene una circulación de un medio calefactor entre el tubo receptor y el tubo de transporte durante el giro en dicho intervalo angular.

En las reivindicaciones dependientes se definen otras realizaciones de la invención, en las que las características para el segundo aspecto de la invención y siguientes son las mismas que para el primer aspecto cambiando lo que sea necesario.

Hay que destacar que el término "comprende/que comprende" cuando se utiliza en esta memoria se utiliza para especificar la presencia de características, números enteros, etapas o componentes pero no excluye la presencia o adición de una o más otras características, números enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos.

Breve descripción de los dibujos Estos y otros aspectos, características y ventajas de las que son capaces... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de junta (100) para sellar un tubo giratorio (101) , presentando el tubo giratorio un vacío interior (102) para el transporte de un medio a alta temperatura en el mismo, una dirección axial (103) , y una dirección radial (104) , comprendiendo el conjunto de junta una articulación giratoria (105) que tiene dos superficies de deslizamiento anulares axialmente opuestas (106, 107) , perteneciendo la primera superficie de deslizamiento (106) a un primer extremo del tubo (108) alineado en la dirección axial y perteneciendo la segunda superficie de deslizamiento (107) a un segundo extremo del tubo (109) alineado en la dirección axial, pudiendo girar entre sí el primer y el segundo extremo del tubo,

por lo menos un cojinete (110) que está alineado axialmente para permitir un movimiento de deslizamiento entre el primer y el segundo extremo del tubo, estando situado el cojinete en la periferia en la dirección radial del tubo,

un protector aislante térmico (111) que está posicionado radialmente entre las superficies de deslizamiento y el por lo menos un cojinete y extendiéndose sustancialmente en la dirección axial para cubrir una parte de un extremo del tubo en dicha dirección axial, de modo que el cojinete queda protegido del medio a alta temperatura y/o del calor del mismo.

2. Conjunto de junta (100) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el protector aislante térmico está dispuesto para bloquear el medio a alta temperatura y/o del calor del mismo liberado de la articulación giratoria, tal como de la primera y la segunda superficie de deslizamiento, comprendiendo el protector aislante térmico, además, una parte de protección radial (112) que se extiende sustancialmente en la dirección radial, y que presenta un desplazamiento axial (120) desde dicho por lo menos un cojinete, quedando dispuesto para proteger el por lo menos un cojinete del medio a alta temperatura y/o del calor del mismo que se propaga en la dirección radial después de ser liberado.

3. Conjunto de junta (100) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que comprende, además, una primera parte de carcasa (113) fijada al primer extremo del tubo y una segunda parte de carcasa (114) fijada al segundo extremo del tubo, estando unidas la primera y la segunda parte de carcasa mediante el por lo menos un cojinete para permitir dicho movimiento de deslizamiento entre la primera y la segunda parte de carcasa y los extremos del tubo.

4. Conjunto de junta (100) según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que una de la primera y la segunda parte de carcasa está provista de lo menos una abertura (115) para desviar cualquier medio a alta temperatura y/o calor del mismo liberado al medio que rodea el conjunto de junta.

5. Conjunto de junta (100) según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la por lo menos una abertura presenta un segundo desplazamiento axial (121) desde el por lo menos un cojinete, siendo el segundo desplazamiento axial mayor que el desplazamiento axial de la parte de protección radial.

6. Conjunto de junta (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el protector aislante térmico comprende un primer protector (116) que se encuentra en una posición fija respecto al primer extremo del tubo, y un segundo protector (117) que se encuentra en una posición fija respecto al segundo extremo del tubo, de modo que el segundo protector puede girar respecto al primer protector, y el primer y el segundo protector se extienden sustancialmente en la dirección axial.

7. Conjunto de junta (100) según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que el primer protector se encuentra desplazado en la dirección radial respecto al segundo protector, y la extensión axial del primer protector se superpone con la extensión axial del segundo protector; y/o en el que cada uno del primer y el segundo extremo del tubo comprende un extremo del tubo flexible que tiene una pared flexible (118) que se extiende en la dirección axial entre cada una de la primera y segunda superficie de deslizamiento y una pared rígida (119) de cada uno del primer y segundo extremo del tubo.

8. Conjunto de junta (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado por el hecho de que las superficies de deslizamiento (106, 107) están dispuestas para comprimirse elásticamente en la dirección axial.

9. Conjunto de junta (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por el hecho de que el por lo menos un cojinete está situado en la dirección radial de la primera y la segunda superficie de deslizamiento.

10. Conjunto de junta (100) según cualquiera de las reivindicaciones 3 y las reivindicaciones 4 a 9 dependientes de la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que por lo menos un cojinete está situado en la periferia de la primera y la segunda parte de carcasa, para unir dicha primera y segunda parte de carcasa, de manera que las superficies de deslizamiento y el por lo menos un cojinete están dispuestos a una distancia en la dirección radial.

11. Conjunto de junta (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por el hecho de que el medio a alta temperatura es un sólido licuable que es líquido a una temperatura de líquido, tal como sal; y/o en el que el medio a alta temperatura tiene una temperatura de líquido en la que el medio a alta temperatura es un líquido y una temperaturas de sólido en la que el medio a alta temperatura es un sólido; y en el que el conjunto de junta

(100) es operativo a estas temperaturas, y en el que la temperatura de líquido es mayor de 200 ºC.

12. Conjunto de junta (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado por el hecho de que el protector aislante térmico está realizado en cerámica, tal como óxido de aluminio; y/o en el que las superficies de deslizamiento están recubiertas por un material antifricción, tal como óxido de aluminio; y/o en el que el protector aislante térmico tiene un ángulo hacia la dirección axial.

13. Procedimiento para sellar un tubo giratorio (101) con un conjunto de junta (100) , presentando dicho tubo un vacío interior (102) para el transporte de un medio a alta temperatura en el mismo, una dirección axial (103) , y una dirección radial (104) , comprendiendo el procedimiento

disponer un sellado mediante una articulación giratoria (105) que tiene dos superficies de deslizamiento anulares axialmente opuestas (106, 107) , perteneciendo la primera superficie de deslizamiento (106) a un primer extremo del tubo (108) alineado en la dirección axial y perteneciendo la segunda superficie de deslizamiento (107) a un segundo extremo del tubo (109) alineado en la dirección axial, pudiendo girar entre sí el primer y el segundo extremo del tubo,

permitir un movimiento de deslizamiento mediante por lo menos uno cojinete (110) que está alineado axialmente entre el primer y el segundo extremo del tubo, estando situado el cojinete en la periferia en la dirección radial del tubo,

disponer aislamiento mediante un protector aislante térmico (111) que está situado radialmente entre las superficies de deslizamiento y el por lo menos un cojinete y extendiéndose sustancialmente en la dirección axial para cubrir una parte de un extremo del tubo en dicha dirección axial, protegiendo de este modo el cojinete del medio a alta temperatura y/o de calor del mismo.

14. Sistema (200) que comprende por lo menos dos conjuntos de junta (100) según las reivindicaciones 1-12 para una unidad de colector solar (207) que comprende un colector móvil (201) para girar en un intervalo angular (202) , un tubo receptor móvil (203) , un tubo de transporte fijo (204) , pudiendo girar el tubo receptor respecto al tubo de transporte en dicho intervalo angular, comprendiendo dicho sistema

un tubo de unión (205) que une el tubo receptor y el tubo de transporte, comprendiendo el tubo de unión por lo menos un segmento de tubo (206) , los por lo menos dos conjuntos de junta sellan los extremos del tubo del por lo menos un segmento de tubo al tubo receptor y el tubo de transporte, de manera que se obtiene una circulación de un medio calentado entre el tubo receptor y el tubo de transporte durante el giro en dicho intervalo angular.

15. Uso de un conjunto de junta (100) según las reivindicaciones 1-12 en una unidad de colector solar que comprende un colector móvil (201) para girar en un ángulo (202) , un tubo receptor móvil (203) , un tubo de transporte fijo (204) , girando el tubo receptor respecto al tubo de transporte en dicho intervalo angular, utilizándose el conjunto de junta en un tubo de unión (205) que une el tubo receptor y el tubo de transporte, comprendiendo el tubo de unión por lo menos un segmento de tubo (206) , utilizándose el conjunto de junta para sellar los extremos del tubo del por lo menos un segmento de tubo al tubo receptor y el tubo de transporte, de manera que se obtiene una circulación de un medio calentado entre el tubo receptor y el tubo de transporte durante el giro en dicho intervalo angular.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden 5 excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción 10 • DE 4417994 A1