ES2215869T3 - Junta de estanqueidad. - Google Patents
Junta de estanqueidad.Info
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Abstract
Junta de estanqueidad (1) destinada a ser instalada entre dos piezas mecánicas concéntricas, pudiendo una primera de estas piezas estar animada con un movimiento alternativo con respecto a la segunda pieza que puede permanecer fija, siendo posible disponer dicha junta en una garganta (30) anular practicada en la primera pieza en movimiento, que comprende: - por lo menos un elemento anular de estanqueidad (3) cuya superficie periférica puede apoyarse contra la superficie de la segunda pieza, y - por lo menos un elemento anular extensor (4) de material elástico de tipo elastómero que ejerce una presión radial sobre el elemento anular de estanqueidad, caracterizada: - porque el elemento anular de estanqueidad de sección sensiblemente rectangular, presenta en su cara periférica (7) una garganta central (9) de sección transversal triangular con un pequeño ángulo de despulla encuadrado por dos gargantas (12) de perfil semicircular, definiendo las uniones de estas gargantas dos aristas de estanqueización (14) y dos superficies de estanqueización (15) que se extienden desde cada una de las gargantas semicirculares (12) hasta dos extremos laterales de su cara periférica (7), y - porque el elemento anular extensor (4) presenta una sección cuadrangular.
Description
Junta de estanqueidad.
La presente invención se refiere a una junta de
estanqueidad entre dos piezas de revolución concéntricas.
Numerosos mecanismos utilizan un cilindro en el
que desliza un pistón que separa dos cámaras. Se trata en
particular de accionadores neumáticos o hidráulicos con
desplazamiento lineal o helicoidal o de elevadores.
Se debe prever una estanqueidad radial, a nivel
del pistón, para impedir el paso del fluido neumático o hidráulico
de una cámara a la otra.
Esta estanqueidad reviste una importancia
considerable en numerosas aplicaciones en las que un elevador
simple o de doble efecto debe asegurar un mantenimiento de presión
y/o un mantenimiento de posición en particular en el caso de un
elevador lineal.
La precisión del mantenimiento en posición del
vástago solidario del pistón, depende, en efecto, de la capacidad
del elevador para mantener una diferencia de presión constante
entre cada una de sus cámaras.
Además, los medios de estanqueidad deben
presentar un bajo coeficiente de rozamiento, de manera que
solamente se necesite una pequeña diferencia de presión, entre las
dos cámaras, para poner en movimiento el pistón.
Además, los medios de estanqueidad no deben
inducir fenómenos de vibraciones durante el desplazamiento del
pistón.
Para realizar la estanqueidad, entre la
superficie de un pistón y la de un cilindro, es conocido realizar
una garganta anular en el pistón. Esta garganta está destinada a
alojar una junta.
Esta junta puede estar constituida por un
elemento extensor anular de material elastómero, dispuesto contra
el fondo de la garganta practicada en el pistón y por un elemento
anular de estanqueidad de material simétrico tal como PTFE
susceptible de entrar en contacto contra la superficie del
cilindro.
Estos dos elementos están dispuestos de manera
concéntrica, en contacto entre sí.
El elemento extensor tiene la función de
transformar la presión axial ejercida por el fluido, en una presión
radial que aplica el elemento de rozamiento contra la superficie a
estanqueizar.
Las juntas de este tipo presentan globalmente
buenas propiedades de estanqueización. Una junta de este tipo está
representada en particular en el documento DE 199 07 883.
Sin embargo, en toda la gama de presiones y
principalmente a baja y media presión y/o después de un número
importante de ciclos de movimientos del pistón, se pueden constatar
unos movimientos del pistón debidos a la aparición de fugas y/o a
la formación de una película de fluido entre la superficie del
elemento de rozamiento y la superficie del cilindro a
estanqueizar.
Un objetivo de la invención es por lo tanto
proponer una junta para piezas mecánicas concéntricas animadas con
un movimiento alternativo una con respecto a la otra que presente
una mejor estanqueidad y una mayor duración de vida.
La junta según la invención presenta las
características de la reivindicación principal.
Esta junta realiza una estanqueidad dinámica y
estática.
La estanqueidad estática, es decir cuando no
existe movimiento relativo de una pieza con respecto a la otra, se
realiza principalmente por las superficies de estanqueización.
La estanqueidad dinámica, es decir cuando las
piezas están en movimiento una con respecto a la otra, se realiza
por la deformación del elemento anular que ejerce una presión
radial sobre el elemento anular de estanqueidad.
A nivel de la intercara de contacto entre la cara
periférica del elemento anular de estanqueidad y la superficie de
la pieza fija, las aristas de estanqueización y las superficies de
estanqueización crean cada una un pico de presión ortogonal a la
intercara de contacto. Estos picos de presión forman cada uno una
barrera para la formación de una película de fluido entre la
superficie periférica del anillo de estanqueización y la superficie
de la pieza fija.
Preferentemente, el ángulo de despulla, entre
cada una de las superficies que forman la garganta central y el
plano de la cara periférica del elemento anular de estanqueidad,
está comprendido entre 1 y 5º.
Ventajosamente, el elemento anular de
estanqueidad presenta dos superficies anulares achaflanadas que
unen su superficie periférica a cada una de sus superficies
laterales.
Estas superficies achaflanadas facilitan el
montaje de la pieza móvil provista de la junta en la pieza
fija.
Según una característica ventajosa, cada una de
las caras laterales del elemento anular de estanqueidad presenta
por lo menos una ranura radial.
Preferentemente, cada una de las caras laterales
presenta cuatro ranuras radiales dispuestas a 45º unas de
otras.
Preferentemente, cada una de las ranuras radiales
presenta una pared de fondo que se extiende oblicuamente desde cada
una de las aristas inferiores del elemento anular de
estanqueidad.
De forma ventajosa, el elemento anular extensor
presenta una sección transversal trapezoidal cuya base menor define
una superficie que se apoya contra la superficie interior del
elemento anular de estanqueidad.
La sección transversal trapezoidal permite, bajo
una presión axial, un ligero ensanchamiento del elemento anular
extensor en su zona de contacto con el elemento anular de
estanqueidad.
Para una mejor comprensión, la invención será
descrita a continuación haciendo referencia al plano anexo que
representa, a título de ejemplo no limitativo, una forma de
realización preferida de la junta de estanqueidad a la que se
refiere la invención, en el que:
la figura 1 es una vista en perspectiva con
arrancado parcial de esta junta,
la figura 2 es una vista en sección de la junta
montada en un pistón de un elevador, y
la figura 3 es una vista en sección de un
elevador que comprende la junta.
Como lo muestra la figura 1, la junta 2 comprende
un elemento anular de estanqueidad 3 y un elemento anular extensor
4. Estos dos elementos concéntricos están en contacto de superficie
uno con respecto al otro.
El elemento anular de estanqueidad está realizado
en un material sintético, que presenta un bajo coeficiente de
rozamiento tal como un politetrafluoroetileno.
El elemento anular de estanqueidad presenta una
sección transversal sensiblemente rectangular, que presenta dos
caras laterales planas 6, una cara periférica 7 y una cara interior
8 plana.
La cara periférica 7 del anillo 3, presenta, en
su centro, una garganta central 9 de sección transversal
triangular, con un pequeño ángulo de despulla.
A ambos lados de la garganta central 9, la cara
periférica 7 presenta dos gargantas semicirculares 12 simétricas de
sección transversal semicircular.
La unión de la garganta central 9 con cada una de
las dos gargantas semicirculares 12, está realizada por dos aristas
de estanqueidad 14.
Dos superficies de estanqueidad 15 se extienden
desde cada una de las gargantas semicirculares 12 hasta los
extremos laterales de la cara periférica 7.
Dos superficies achaflanadas 17 simétricas
realizan la unión de la cara periférica 7 y de cada una de las
caras laterales 6.
Cada una de las caras laterales 6 presenta cuatro
ranuras radiales 18, dispuestas a 90º unas de otras, que se
extienden sobre la totalidad de la altura del elemento anular de
estanqueidad.
Cada una de las ranuras 18 radiales presenta una
pared de fondo que se extiende oblicuamente desde cada una de las
aristas inferiores del elemento anular de estanqueidad 3.
El elemento anular extensor 4 está realizado en
un material elastomérico susceptible de una cierta deformación
cuando está sometido a una carga mecánica.
El elemento anular extensor presenta una sección
transversal trapezoidal, que presenta dos caras laterales
convergentes 21, una cara periférica 22 y una cara interior 23.
El funcionamiento de la junta es el
siguiente.
La figura 2 muestra la junta que realiza la
estanqueidad de un elevador que comprende un cilindro 25 en el que
se desplaza un pistón 26 que delimita dos cámaras 28, 29. Cada una
de estas cámaras 28, 29 contiene un fluido 27 susceptible de
transmitir una presión.
Una garganta normalizada 30 está practicada en el
pistón 26. Esta garganta 30, delimitada por una superficie de fondo
31 y dos superficies laterales 32, presenta una sección transversal
rectangular de anchura ligeramente superior a la de la junta.
La junta 2 está montada en la garganta 30, de tal
modo que el elemento anular extensor 4 reposa contra la superficie
de fondo 31 de la garganta 30, estando el elemento anular de
estanqueidad 3 superpuesto radialmente al elemento anular extensor
4. La cara periférica 7 del elemento anular de estanqueidad está
entonces en contacto con la superficie del cilindro 25.
La estanqueidad estática, es decir cuando el
pistón 26 está inmóvil con respecto al cilindro 25, entre las dos
cámaras 28, 29 se realiza principalmente por las superficies de
estanqueización 15.
La estanqueidad dinámica, es decir cuando el
pistón se pone en movimiento por una diferencia de presión entre
los fluidos presentes en cada una de las cámaras 28, 29 se realiza
de la siguiente manera.
Como lo muestra la figura 2, el fluido 27
presente en la cámara 28 ejerce una presión axial sobre la cara
lateral 6 del elemento anular de estanqueidad y de la cara lateral
21 del elemento anular extensor.
Bajo el efecto de la presión, el elemento anular
extensor 4 se deforma, y ejerce una presión radial de superficie
sobre el elemento anular de estanqueidad 3. Esta presión se ejerce
según una distribución uniforme, debido a la forma trapezoidal del
elemento anular extensor 4.
El elemento anular de estanqueidad 3 se aplica
por tanto contra la superficie del cilindro 25 de manera
sensiblemente uniforme.
A nivel de la intercara entre la cara periférica
7 del elemento anular de estanqueidad y la superficie del cilindro
25, las aristas de estanqueización 14 y las superficies de
estanqueización 15 crean cada una un pico de presión ortogonal a la
intercara de contacto. Estos picos de presión forman unas barreras
para la formación de una película de fluido entre la superficie
periférica 7 del elemento anular de estanqueidad y la superficie del
cilindro 25.
Durante la inversión del movimiento del pistón,
el fluido presente en la cámara 29 ejerce una presión sobre el
pistón 26 y, por lo tanto, sobre la cara de la junta 9 que está en
contacto con la cara lateral de la garganta.
Las ranuras 18 permiten un reparto más rápido del
fluido contra la pared lateral 21 del elemento anular extensor.
Unas pruebas han demostrado que esta junta
presenta una estanqueidad superior a la de las juntas conocidas y
ello, durante una vida útil superior a la de las juntas
conocidas.
La invención proporciona así una junta que
presenta las numerosas ventajas indicadas anteriormente en términos
de prestaciones y de longevidad.
Resulta evidente que la invención no está
limitada a la forma de realización descrita más arriba a título de
ejemplo sino que abarca, por el contrario, todas las variantes de
realización avaladas por las reivindicaciones. Así, la junta podría
comprender dos elementos anulares extensores dispuestos uno al lado
del otro si la longitud de la junta lo necesita.
Claims (7)
1. Junta de estanqueidad (1) destinada a ser
instalada entre dos piezas mecánicas concéntricas, pudiendo una
primera de estas piezas estar animada con un movimiento alternativo
con respecto a la segunda pieza que puede permanecer fija, siendo
posible disponer dicha junta en una garganta (30) anular practicada
en la primera pieza en movimiento, que comprende:
- -
- por lo menos un elemento anular de estanqueidad (3) cuya superficie periférica puede apoyarse contra la superficie de la segunda pieza, y
- -
- por lo menos un elemento anular extensor (4) de material elástico de tipo elastómero que ejerce una presión radial sobre el elemento anular de estanqueidad,
caracterizada:
- -
- porque el elemento anular de estanqueidad de sección sensiblemente rectangular, presenta en su cara periférica (7) una garganta central (9) de sección transversal triangular con un pequeño ángulo de despulla encuadrado por dos gargantas (12) de perfil semicircular, definiendo las uniones de estas gargantas dos aristas de estanqueización (14) y dos superficies de estanqueización (15) que se extienden desde cada una de las gargantas semicirculares (12) hasta dos extremos laterales de su cara periférica (7), y
- -
- porque el elemento anular extensor (4) presenta una sección cuadrangular.
2. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1, caracterizada porque el ángulo de despulla, entre cada
una de las superficies que forman la garganta central (9) y la cara
periférica (7) del elemento anular de estanqueidad, está
comprendido entre 1 y 5º.
3. Junta de estanqueidad según la reivindicación
1 o la reivindicación 2, caracterizada porque el elemento
anular de estanqueidad presenta dos superficies anulares
achaflanadas (17) que unen su cara periférica (7) a cada una de sus
caras laterales (6).
4. Junta de estanqueidad según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque cada una de las
caras laterales (6) del elemento anular de estanqueidad presenta
por lo menos una ranura radial (18).
5. Junta de estanqueidad según la reivindicación
4, caracterizada porque cada una de las caras laterales (6)
presenta cuatro ranuras radiales (18) dispuestas a 45º unas de
otras.
6. Junta de estanqueidad según la reivindicación
4 ó 5, caracterizada porque cada una de las ranuras radiales
(18) presenta una pared de fondo que se extiende oblicuamente desde
cada una de las aristas inferiores del elemento anular de
estanqueidad.
7. Junta de estanqueidad según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el elemento
anular extensor (4) presenta una sección transversal trapezoidal
cuya base menor define una superficie que se apoya contra la
superficie inferior del elemento anular de estanqueidad.
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