Retén frontal y procedimiento para la optimización de su comportamiento operativo.

Retén frontal (1) para la facilitación de un sellado lubricado por fluido entre un par de componentes giratorios uno en relación al otro,

en particular entre un componente estacionario (3) y un componente rotativo (2), con un primer anillo de deslizamiento (7) que respecto de uno de los componentes (3) está sujetado axialmente estático y fijo en términos de rotación y sellado, y un segundo anillo de deslizamiento (8) que respecto del otro componente (2) está sujetado fijo en términos de rotación y sellado, siendo el segundo anillo de deslizamiento (8) móvil axialmente en sentido hacia el primer anillo de deslizamiento (7), de manera que unas superficies enfrentadas del primer y segundo anillo de deslizamiento interactúan de tal manera, que entre los mismos se encuentra conformado un resquicio de sellado (14), estando previsto en uno de los anillos de deslizamiento al menos un canal (17), abriéndose el canal (17) del anillo de deslizamiento en un punto dentro del resquicio de sellado, conduciendo el canal (17) un fluido lubricante, siendo el fluido lubricante suministrado al resquicio de sellado (14) a través del canal (17) en función de las condiciones de trabajo controladas para optimizar el comportamiento operativo del retén (1), caracterizado porque al retén frontal (1) está integrado una dispositivo de impulsión (21) configurado como microbomba para la impulsión del fluido lubricante, estando un lado de salida (24) del dispositivo de impulsión (21) conectado con el canal (17) y un lado de entrada (25) del dispositivo de impulsión (21) conectado a través de otro canal (18) con un espacio (19) lleno de fluido.

Retén frontal y procedimiento para la optimización de su comportamiento operativo.

La invención se refiere a un retén frontal para la facilitación de un sellado lubricado por fluido, en particular lubricado por líquido, entre un par de componentes giratorios uno en relación al otro, en particular entre un componente estacionario y un componente rotativo, con un primer anillo de deslizamiento que respecto de uno de los componentes está axialmente sujetado estático y fijo así como sellado en términos de rotación, siendo el segundo anillo de deslizamiento móvil axialmente en sentido hacia el primer anillo de deslizamiento, de manera que unas superficies enfrentadas del primer y segundo anillo de deslizamiento interactúan de tal manera, que entre los mismos se encuentra conformado un resquicio de sellado, estando previsto en uno de los anillos de deslizamiento al menos un canal, abriéndose el canal del anillo de deslizamiento en un punto dentro del resquicio de sellado, conduciendo el canal un fluido lubricante, en particular un líquido lubricante, siendo el fluido lubricante suministrado al resquicio de sellado a través del canal en función de las condiciones operativas controladas para optimizar el comportamiento operativo del sellado. La invención se refiere, además, a un procedimiento para la optimización del comportamiento operativo de un retén frontal de este tipo.

En un retén frontal, al menos un par de anillos de deslizamiento interactuantes de manera obturadora forman, estando un anillo de deslizamiento rotativo conectado con un componente giratorio y un anillo de deslizamiento estático con un componente estático, entre sus superficies de sellado un resquicio de sellado estrecho que en operación normal del retén frontal es lubricado por fluido. En un retén frontal, un elemento pretensor, por ejemplo un elemento elástico, comprime un anillo de deslizamiento móvil axialmente contra un anillo de deslizamiento axialmente estático. Como retenes frontales encuentran aplicación anillos de deslizamiento tanto estáticos, móviles axialmente como estáticos axialmente. La presión de cierre que lleva a los anillos de deslizamiento a la interacción selladora es generada, habitualmente, mediante el elemento pretensor actuante sobre el retén móvil axialmente y una carga hidráulica provocada por el fluido que se está sellando. Ésta última depende de la presión del fluido y, por consiguiente, de las condiciones funcionales del retén frontal.

La marcha en seco es una de las causas esenciales de fallos de retenes frontales, en particular en retenes frontales para bombas centrífugas. Debido al aumento de temperatura en las superficies deslizantes se supera la temperatura de vaporización del fluido lubricante, lo que produce una gasificación de la película lubricante y una marcha en seco local. Como consecuencia de un desgaste incrementado y el calor de fricción producido, el sello colapsa térmicamente. Ello puede producir la rotura de los anillos de deslizamiento. Además de la pérdida del efecto sellador, también es perjudicial la posible inyección de fragmentos al fluido que debe ser sellado. Una contramedida usada frecuentemente es el enfriamiento del espacio de sellado. La instalación de un sistema refrigerante es costosa y tales sistemas deben ser diseñados para el punto de funcionamiento más desfavorable o sea que están sobredimensionados para el funcionamiento normal. Los retenes frontales de doble acción con fluidos especiales refrigerantes, selladores y lubricantes tienen inconvenientes comparables.

Mediante el documento DE 691 17 228 T2 se conoce un retén frontal de clase genérica. Dicho retén frontal se usa para el sellado de una bomba centrífuga en el paso de su árbol de bomba rotativo hacia fuera de una carcasa de bomba que conduce un fluido impelente. En un primer anillo de deslizamiento axialmente estático configurado como anillo de asiento o contranillo, se ha previsto un canal para un fluido bajo presión que en la superficie de sellado del anillo de deslizamiento se abre en un punto que se encuentra entre el extremo radial más externo y el extremo radial más interno de la superficie, que interactúa con la superficie de sellado del otro retén. Del lado atmosférico, el canal está conectado a una fuente externa de fluido bajo presión. Como fuente externa se usa un depósito de fluido en combinación con una bomba de membranas externa influenciare mediante una válvula reguladora electroneumática. Mediante un dispositivo de medición para el control de las condiciones de trabajo y una válvula de regulación de fluido, dispuesta fuera del retén frontal para el ajuste de la presión del fluido a suministrar a la superficie de sellado, se pretende optimizar el comportamiento operativo del sello. Esta disposición de retenes frontales sólo puede ser recambiada con grandes complicaciones de montaje. Además, se requiere un depósito de fluido exterior para tener en el proceso de arranque una suficiente lubricación de las superficies de sellado.

Por el documento EP 0 405 083 A1 se conoce un retén transversal terminal de un cilindro de flexión controlable con cuerpo transversal estático y cilindro hueco rotativo, que en la superficie de deslizamiento del anillo de deslizamiento presenta una cámara para la descarga hidráulica. Realmente, fuera de la cámara se ha previsto una ranura perimetral que está en contacto por medio de un canal con el lado de baja presión para desviar en el acto hacia el lado de baja presión las cantidades de líquido que ha penetrado radialmente de afuera desde el lado de baja presión.

El documento EP 1 079 156 A1 da a conocer un sello mecánico sin contacto para la fabricación sobre un árbol giratorio de un sello esencialmente estanco a los líquidos, con un primer anillo de sellado estático y un segundo anillo de sellado giratorio, así como medios para la entrada de un líquido de sellado entre las superficies de sellado de ambos anillos de sellado. Alrededor del segundo anillo de sellado se encuentra dispuesto un elemento de manguito conectado con el árbol giratorio. Entre el elemento de manguito y el segundo anillo de sellado se han previsto dos elementos de anillos de sellado elásticos distanciados axialmente, definiendo los elementos de anillos

de sellado un espacio anular entre el elemento de manguito y el segundo anillo de sellado, mientras que unos medios de contrasoporte dispuestos sobre el segundo anillo de sellado están conectados y ajustados a cada uno de los elementos de anillos de sellado elásticos para evitar un movimiento distanciador axial de los elementos de anillos de sellado elásticos respecto del segundo anillo de sellado. Además, para la entrada de un líquido de sellado bajo presión al espacio anular se han previsto medios para la compresión axial de los elementos de anillos de sellado elásticos, por lo cual los elementos de anillos de sellado se expanden radialmente y el segundo anillo de sellado es retenido firmemente dentro del elemento de manguito para, en lo esencial, reducir un martilleo neumático del segundo anillo de sellado.

La invención tiene el objetivo de desarrollar un retén frontal que con una recambiabilidad sencilla pueda ser operado, a ser posible de la manera más óptima posible en función de sus condiciones de trabajo.

El objetivo se consigue según la invención porque en el retén frontal está integrado una dispositivo de impulsión configurado como microbomba para la impulsión del fluido lubricante, estando un lado de salida o lado de presión del dispositivo de impulsión conectado con el canal que conduce al resquicio de sellado y un lado de entrada o lado de succión del dispositivo de impulsión conectado a través de otro canal con un espacio lleno de fluido. El dispositivo de impulsión, por medio del canal del lado de salida que conduce al resquicio de sellado transporta fluido lubricante al resquicio de sellado y previene el colapso de una película lubricante hidrodinámica en el resquicio de sellado. El retén frontal no es necesario que sea conectado con una fuente de presión externa y las conexiones de fluidos necesarios, sino que se recambia como un conjunto completo. Dado el caso, todavía se produce una conexión para la alimentación eléctrica del retén frontal o del dispositivo de impulsión que se encuentra en el mismo. Otra ventaja es la baja necesidad de espacio de un retén frontal de este tipo. El lado de entrada del dispositivo de impulsión puede estar conectado con un depósito de fluido previsto en el retén frontal o con otro espacio existente lleno de fluido existente dentro de la disposición. De tal manera, dentro del retén frontal puede está previsto un depósito de almacenamiento. En una bomba centrífuga, el lado de entrada del dispositivo de impulsión... [Seguir leyendo]

1. Retén frontal (1) para la facilitación de un sellado lubricado por fluido entre un par de componentes giratorios uno en relación al otro, en particular entre un componente estacionario (3) y un componente rotativo (2), con un primer anillo de deslizamiento (7) que respecto de uno de los componentes (3) está sujetado axialmente estático y fijo en términos de rotación y sellado, y un segundo anillo de deslizamiento (8) que respecto del otro componente (2) está sujetado fijo en términos de rotación y sellado, siendo el segundo anillo de deslizamiento (8) móvil axialmente en sentido hacia el primer anillo de deslizamiento (7), de manera que unas superficies enfrentadas del primer y segundo anillo de deslizamiento interactúan de tal manera, que entre los mismos se encuentra conformado un resquicio de sellado (14), estando previsto en uno de los anillos de deslizamiento al menos un canal (17), abriéndose el canal (17) del anillo de deslizamiento en un punto dentro del resquicio de sellado, conduciendo el canal (17) un fluido lubricante, siendo el fluido lubricante suministrado al resquicio de sellado (14) a través del canal (17) en función de las condiciones de trabajo controladas para optimizar el comportamiento operativo del retén (1), caracterizado porque al retén frontal (1) está integrado una dispositivo de impulsión (21) configurado como microbomba para la impulsión del fluido lubricante, estando un lado de salida (24) del dispositivo de impulsión (21) conectado con el canal (17) y un lado de entrada (25) del dispositivo de impulsión (21) conectado a través de otro canal (18) con un espacio (19) lleno de fluido.

2. Retén frontal según la reivindicación 1, caracterizado porque en uno de los anillos de deslizamiento (7, 8) está integrado un dispositivo de impulsión (21) miniaturizado, en particular un dispositivo de impulsión (21) micromecánico.

3. Retén frontal según la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de impulsión (21) y los canales (17, 18) están dispuestos en un anillo de deslizamiento estacionario (7), en particular en un anillo de deslizamiento (7) estacionario fijo axialmente.

4. Retén frontal según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de impulsión (21) está dispuesto en un lado de baja presión del anillo de deslizamiento (7) estacionario.

5. Retén frontal según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la microbomba es una bomba de membrana o una bomba peristáltica o una bomba de ruedas dentadas.

6. Retén frontal según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo de impulsión (21) presenta un principio de operación piezoeléctrico, neumático o electromagnético.

7. Retén frontal según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo de impulsión (21) presenta un principio de operación termoneumático, eléctrico, electrostático, térmico, acústico u óptico.

8. Retén frontal según la reivindicación 5, caracterizado por que el dispositivo de impulsión (21) es una bomba de membranas piezoeléctrica.

9. Retén frontal según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en el retén frontal (1) están dispuestos múltiples dispositivos de impulsión (21).

10. Retén frontal según la reivindicación 9, caracterizado porque dentro del retén frontal (1) están previstos múltiples canales (17) que desembocan en el resquicio de sellado (14), preferentemente distanciados uniformemente en sentido perimetral.

11. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Gleitringdichtung (1), vorzugsweise in oder nahe dem Dichtspalt (14), ein oder mehrere Sensoren (30, 37, 38, 39, 40) angeordnet sind, die la concha de tu madre erfassen.

12. Retén frontal según la reivindicación 11, caracterizado porque un sistema de mando (35) conectado con los sensores (30, 37, 38, 39, 40) determina el estado operativo del retén frontal (1) mediante las señales sensoriales e inicia una reacción en función del estado operativo del retén frontal (1), en particular controla y/o regula el dispositivo de impulsión (21) o los dispositivos de impulsión (21).

13. Retén frontal según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en el retén frontal (1) se encuentran previstos medios para la conversión en energía eléctrica de energía proveniente del medio ambiente.

14. Retén frontal según la reivindicación 13, caracterizado porque dentro del retén frontal (1) se han previsto componentes termoeléctricos, dinamoeléctricos o piezoeléctricos para la conversión de energía térmica, energía de rotación o energía de vibración en energía eléctrica.

15. Retén frontal según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque uno o más dispositivos de impulsión (21), uno o más sensores (30, 37, 38, 39, 40) y/o el sistema de mando (35) están alimentados eléctricamente mediante los medios para la conversión de energía proveniente del entorno.

16. Uso de un retén frontal según una de las reivindicaciones 1 a 15 como obturación para árboles de una máquina

hidrodinámica, en particular una bomba centrífuga (4).

17. Procedimiento para la operación de un retén frontal según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque uno o más sensores (30, 37, 38, 39, 40) detectan en un entorno del retén frontal (1), preferentemente en o

junto al resquicio de sellado (14), parámetros operativos del retén frontal (1).

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque un sistema de mando (35) conectado con el sensor (30, 37, 38, 39, 40) o los sensores (30, 37, 38, 39, 40) determina el estado operativo del retén frontal (1) mediante las señales sensoriales e inicia una reacción en función del estado operativo del retén frontal (1).

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque el sistema de mando (35) informa estados operativos inadmisibles y/o controla y/o regula uno o más dispositivos de impulsión (21).

20. Procedimiento según las reivindicaciones 18 o 19, caracterizado porque sistema de mando (35) optimiza el 20 comportamiento operativo del retén frontal (1) mediante algoritmos reajustados o por el aprendizaje.