Unión tubular giratoria estanca.

Unión tubular giratoria estanca de propósito general, que permite la unión entre partes tubulares de manera que no se ve reducido el diámetro nominal de la conducción general y proporciona la capacidad de giro relativo o total entre partes de manera coaxial,

pudiendo estar sometida a elevadas cargas tanto radiales como axiales.

Unión tubular giratoria estanca.

Sector de la técnica 5

La presente invención es de propósito de aplicación general en cualquier sector industrial, agrícola o doméstico que precise, en la conducción de fluidos de cualquier naturaleza, de un dispositivo que permita una rotación relativa o total entre los conductos portadores del fluido manteniendo la estanqueidad de la unión en todo momento, pudiendo estar dicho 10 movimiento de giro propiciados por la propia presión del fluido o por mecanismos de accionamiento o influencia externos.

Estado de la técnica

Es conocido el uso de uniones tubulares con capacidad de giro relativo entre partes o giro total de una de las partes destinadas a la conducción de fluidos en un amplio abanico de aplicaciones industriales y agrícolas, siendo denominadas como juntas rotativas, cabezales giratorios, anillos de giro, etc.

La finalidad de estos elementos de unión es la de permitir un giro en un tramo de la tubería de conducción del fluido de manera que resulta una parte tubería de conducción fija y otro giratorio, quedando la continuidad de la pared de la tubería interrumpida en el punto de giro, pero a la vez asegurando la estanqueidad de la unión en mayor o menor medida mediante algún elemento como retenes, juntas de estanqueidad, estopadas o 25 similar.

A raíz de las investigaciones del solicitante de esta invención sobre los dispositivos hechos hasta el momento con estas características cabe destacar las siguientes referencias: 30

- E00309189 (18.10.2000) ES2223408 T3 (01.03.2005) DEUBLIN COMPANY. Unión giratoria a alta temperatura.

- E05255266 (26.08.2005) ES2309679 T3 (16.12.2008) DEUBLIN COMPANY. 35 Dispositivo de estanqueidad para tubo de perforación.

- E05255612 (14.09.2005) ES2296100 T3 (16.04.2008) DEUBLIN COMPANY. Unión giratoria para dirigir un fluido de intercambio de calor.

- E03257988 (18.12.2003) ES2311087 T3 (01.02.2009) DEUBLIN COMPANY. Conexión para refrigerante fluido.

- E06252577 (17.05.2006) ES2389247 T3 (24.10.2012) DEUBLIN COMPANY (100.0%) . Unión giratoria multifluido. 45

- E10193039 (30.11.2010) ES2426786 T3 (25.10.2013) DEUBLIN COMPANY (100.0%) . Unión giratoria con sello controlado de manera selectiva.

- E12170365 (17.05.2006) ES2466026 T3 (09.06.2014) DEUBLIN COMPANY 50 (100.0%) . Unión giratoria multifluido.

Relativas a un tipo de unión giratoria denominada comercialmente por el fabricante "juntas rotativas" y que básicamente presentan un diseño genérico basado en la inclusión de 2 rodamientos radiales de 1 hilera de bolas cuyos anillos externos van alojados en una cajera exterior y con los anillos interiores en contacto solidario con el eje de giro, se consigue el cierre estanco de la unión en el punto de giro mediante la aplicación de lo que 5 se denomina comercialmente sello o cierre mecánico, que suele ser el resultado de la unión de 2 anillos rozantes de manera coaxial con las caras en contacto sometidas a un extremo pulido y que actúan bajo la presión de uno o varios muelles, siendo que una de las caras permanece fija mientras que la otra recibe el movimiento de giro.

Presentan estas uniones un a excepcional aptitud de estanqueidad, una elevada capacidad de giro a altas r.p.m., alta capacidad térmica y elevada robustez. Actualmente son fabricadas tanto en diámetros nominales de paso de fluido que van desde los DN-5 mm hasta los DN-150 mm como fabricaciones estándar y con posibilidad de fabricar bajo pedido especial cualquier diámetro superior. 15

Para pequeños diámetros el peso de estas uniones es contenido, pero para una unión de este tipo en un diámetro de, p. ej. DN-65, fácilmente se alcanza un peso de 27 Kg. más los racores de conexión, resultando un conjunto muy pesado para el que obligatoriamente por condiciones de diseño de la máquina donde vaya ensamblado debe preverse un 20 soporte adecuado, que a su vez también será de un peso elevado debido a las características de resistencia mecánica y robustez que debe presentar.

Esto no es un problema en grandes máquinas estacionarias como pueden ser tornos, centros de mecanizado, turbinas, etc, donde generalmente se aplican estas uniones para 25 la refrigeración de un eje central de giro, para el engrase de partes giratorias y similares.

Es un problema un elevado peso en el momento en que este tipo de unión debe pasar a formar parte de un conjunto móvil (la inercia del elemento donde va instalado se incrementa) y más aún si este dispositivo debe ser transportado por una persona, como 30 puede ser el caso de una aplicación de junta rotativa unida a un cabezal o tobera de proyección para limpieza general de depósitos, para utilización en aplicaciones de riegos o para su integración en cualquier mecanismo de propósito general que sea móvil o transportable.

También cabe citar en este punto la patente de invención ES 2213414 A1, referente a un "difusor para caldos y pastas de uva" en el que se emplea una disposición de rodamientos radiales entre el eje giratorio y la parte fija de manera que se distancian entre sí para evitar la flexión del eje, quedando asegurada la estanqueidad mediante un retén de geometría específica que oprime lateralmente al eje en la zona donde se 40 produce el giro. Esta disposición presenta una muy buena aptitud para el giro radial, pero no ante cargas axiales moderadas, ya que esto produce un desgaste prematuro de las pistas de los rodamientos radiales de manera que se generan desajustes inmediatos que impiden el correcto funcionamiento del conjunto.

Este tipo de unión se fabrica habitualmente en DN-50, DN-65 y DN-80 y está enfocada al sector vitivinícola, encontrando su aplicación más extendida en la fabricación de difusores para caldo y pasta empleados en los procesos de remontado en las vinificaciones de uvas tintas, así como en una aplicación especial para la limpieza general de los depósitos de almacenamiento acoplando a esta junta giratoria una tobera específica que proyecta 50 un caudal de limpieza en las zonas deseadas del depósito. Es en esta aplicación de limpieza donde encuentra el dispositivo una mayor limitación técnica ya que requiere en el eje una carga axial que acorta la vida de los rodamientos radiales en gran medida. Además, el hecho de tener que anclar la parte fija que asegura los rodamientos en su parte exterior a la cúpula del depósito condiciona la aplicación al empleo de algunos ejes de trabajo de tal longitud que generan un par torsor en el centro de giro de los 5 rodamientos de manera que disminuye la capacidad de rodadura de estos por el mismo motivo de que no soportan carga axial moderada.

Son también de uso extendido y probado los denominados "cabezales de limpieza" basados en el acoplamiento de dos tramos de tubería de manera coaxial, quedando el 10 giro del tramo rotario asegurado por la disposición de rodamientos de bolas de manera que el eje giratorio se apoya sobre las bolas que recorren las pistas de rodadura practicadas en la parte fija del dispositivo, resolviendo así de una manera eficaz la capacidad de giro, pero quedando determinada la vida útil o giro eficaz al desgaste de las propias bolas de rodadura, que en un plazo relativamente breve pierden el diámetro 15 apropiado para un giro correcto y requieren de sustitución. Además este tipo de dispositivos requieren de una ausencia total de partículas de suciedad en las pistas de rodadura, que podrían verse bloqueadas con facilidad. La estanqueidad de la unión puede o no estar asegurada por cualquier tipo de sello mecánico, retén o junta elástica. Es esta ejecución casi idéntica a la citada patente ES 2213414 A1. 20

Así mismo, son fabricados este tipo de cabezales con el sistema de giro basado en los denominados rodamientos hidrodinámicos, que basan su capacidad de giro en la formación de una película de líquido a presión que impide el contacto directo entre las partes móviles de manera que el propio fluido hace flotar estos rodamientos permitiendo 25 el deseado giro. Esta condición precisa de una pureza extrema en el fluido que atraviesa el dispositivo, de manera que en el momento que éste contiene algún tipo de sustancia sólida o de densidad elevada en suspensión, aparecen dificultades en el giro.

También son conocidos los cabezales giratorios empleados en los pívots de riego 30 agrícola, en los que se establece una parte fija de la conducción de fluido que queda anclada a la denominada "torreta", en cuyo extremo superior se inserta con holgura un tramo de conducción acodado que conducirá el fluido hacia los brazos de cobertura de riego, asegurándose la estanqueidad de la unión giratoria mediante una junta elástica conocida comercialmente como "anillo torreta...

1. Unión tubular giratoria estanca, de propósito de aplicación general en cualquier unión entre tuberías de conducción de fluido que precise permitir un movimiento de giro relativo o total entre ambas partes de la conducción, que presenta una disposición particular de 5 rodamientos (3) cuyos elementos rodantes (6) son rodillos cónicos, elementos de sujeción (1, 7, 9, 13, 15, 16) entre partes (1 y 2) de la unión y elementos de cierre (10, 12) caracterizada porque las denominadas pistas interiores (4) de los rodamientos (3) van ancladas al denominado eje primario (1) entre los topes axiales (15) de manera coaxial y las denominadas pistas exteriores (5) de los rodamientos (3) van alojadas coaxialmente 10 en un elemento denominado cajera (7) quedando ambas pistas exteriores (5) distanciadas entre sí por un casquillo separador (16) , siendo que entre las pistas exteriores (5) y las pistas interiores (4) se interponen los denominados elementos rodantes (6) que son de geometría troncocónica y ruedan con holgura por las tallas de rodadura (8) alojadas en sendas pistas (4 y 5) . 15

2. Unión tubular giratoria estanca, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de unión (9) entre cajera (7) y eje secundario (2) posiciona al eje secundario (2) de manera coaxial con el eje primario (1) a una distancia preferida (dse) haciendo solidario al eje secundario (2) con la cajera (7) . 20

3. Unión tubular giratoria estanca, según reivindicación 1, caracterizada porque el eje secundario (2) está provisto de un retén (10) que ejerce un apriete radial sobre el eje primario (1) , de manera que dicho retén (10) gira solidario con el eje secundario (2) .