ES2233377T3 - Una disposicion de cierre y un elemento de cierre para la misma. - Google Patents

Abstract

Una disposición de cierre para cerrar un espacio, que se extiende entre zonas (H, L) de alta y baja presión y se define entre una primera parte (10) de un aparato y una superficie cilíndrica de una segunda parte (13) del aparato, siendo la primera y la segunda partes (10, 13) del aparato mutuamente móviles recíprocamente a lo largo del eje (25) de la superficie cilíndrica, comprendiendo la disposición de cierre un elemento anular de cierre (14) hecho de un material elástico que tiene una superficie periférica radialmente externa (22, 23) que se extiende entre una primera y una segunda superficies terminales axialmente opuestas frente a las zonas (H, L) de alta y baja presión, respectivamente, y una superficie periférica radialmente interna (18, 20) para contactar herméticamente con la superficie cilíndrica de la segunda parte (13) del aparato en una zona de contacto (19), comprendiendo la superficie interna una primera zona (18) que se extiende entre la primera superficie terminal del elemento de cierre y la zona de contacto (19), y una segunda zona (20) para definir con la superficie cilíndrica un primer espacio que se extiende entre la zona de contacto (19) y la segunda superficie terminal (30) del elemento de cierre (14) y ensancharse desde la zona de contacto hacia la zona (L) de baja presión, teniendo la primera zona (18) un diámetro mínimo que supera sensiblemente el diámetro máximo de la segunda zona (20), y medios anulares (15) de compresión para oprimir la superficie periférica interna (18, 20) del elemento de cierre (14) en estrecho contacto con la superficie cilíndrica de la segunda parte (13) del aparato en la zona de contacto (19), caracterizada porque la vista axial seccionada de la segunda zona de superficie interior periférica (20) define un contorno convexo redondeado con un radio o radios de curvatura comprendido/s en el intervalo de 0, 15 a 1, 5 de la longitud axial total del elemento de cierre (14) y escogiéndose de manera que mejore las características decierre del elemento de cierre (14).

Description

Una disposición de cierre y un elemento de cierre para la misma.

La presente invención se refiere a una disposición de cierre y a un elemento de cierre para la misma, la cual se extiende entre zonas de alta y baja presión y se define entre una primera parte de un aparato y una superficie cilíndrica de una segunda parte del aparato, siendo la primera y la segunda partes del aparato mutuamente recíprocamente móviles a lo largo del eje de dicha superficie cilíndrica.

Como ejemplo, la parte del aparato puede ser una parte de una carcasa o un cilindro, y la segunda parte del aparato puede ser el vástago de un pistón unido a un pistón de doble efecto. Una disposición de cierre de este tipo se describe, por ejemplo, en WO 92/15807. Esta disposición de cierre conocida comprende un elemento anular de cierre de un material elástico y un anillo de compresión, tal como un anillo tórico, que rodea el elemento anular de cierre. La superficie periférica radialmente exterior del elemento anular de cierre se extiende entre las superficies terminales axialmente opuestas primera y segunda enfrentadas a las antedichas zonas de alta y baja presión, respectivamente. El elemento anular de cierre tiene también una superficie periférica interna radialmente para acoplarse cerrando con la superficie cilíndrica de la segunda parte del aparato en una zona de contacto del mismo. El objeto del anillo de compresión es presionar la zona de contacto de la superficie periférica interna del elemento de cierre en forma de contacto de cierre hermético con la superficie cilíndrica de la segunda parte del aparato. Esto significa que idealmente la zona de contacto anular entre el anillo de compresión y la superficie periférica externa del elemento anular de cierre debe situarse radialmente opuesta a la zona de contacto entre el elemento de cierre y la superficie cilíndrica de la segunda parte del aparato.

En la práctica real, sin embargo, la diferencia de presiones entre las zonas de alta y baja presión varía considerablemente, y una creciente diferencia de presiones tiende a forzar el anillo de compresión y, en consecuencia, también la zona de contacto entre el anillo de compresión y el elemento anular de cierre en una dirección hacia la zona de baja presión. Con el fin de mantener sensiblemente la presión de cierre entre la zona de contacto de la parte de superficie periférica interna del elemento de cierre y la superficie cilíndrica de la segunda parte del aparato cuando el anillo de compresión es forzado hacia la zona de baja presión, la superficie periférica externa del elemento de cierre se achaflana en su extremo de baja presión. Así, el elemento anular de cierre de la disposición de cierre conocida tiene una superficie periférica externa que define un ángulo obtuso en una vista de sección axial.

Se ha visto que el anillo de compresión, que puede ser, por ejemplo, un anillo tórico hecho de un material elstomérico, tiene un periodo de vida útil relativamente corto, porque con el tiempo el anillo de compresión resulta deformado permanentemente.

La presente invención presenta una disposición de cierre del tipo descrito en DE-C-3.521.525, US-A-5.249.813 y US-A-1.490.716 y que proporciona un rendimiento mejorado y un prolongado periodo de vida útil.

Se ha visto que en las disposiciones de cierre conocidas el rendimiento del medio de compresión, que puede comprender un anillo de compresión, disminuye con el tiempo porque durante el funcionamiento el anillo de compresión es comprimido en contacto con un borde anular más bien agudo definido por la superficie periférica externa del elemento de cierre y correspondiente al vértice del ángulo obtuso. Se ha visto que el periodo de vida útil de la disposición de cierre según la invención resulta considerablemente prolongado en comparación con el tiempo de vida útil de las disposiciones de cierre conocidas cuando el contorno convexo de la superficie periférica externa del elemento anular de cierre es redondeada, como se ha descrito más arriba.

El radio de curvatura de aquellos redondeos preferentemente no supera el doble de la longitud o anchura total del elemento anular de cierre, y en la realización actualmente preferida el radio o los radios de curvatura es/son por lo menos 0,6 y preferentemente unos 0,85 de la longitud axial total del elemento anular de cierre.

El contorno convexo de la superficie periférica externa del elemento de cierre puede extenderse a lo largo de la longitud o anchura axial total del elemento de cierre. Sin embargo, cuando la distancia radial entre la superficie periférica externa del elemento de cierre y la superficie cilíndrica de la segunda parte del aparato es gradualmente decreciente hacia la segunda superficie terminal del elemento de cierre o hacia la zona de baja presión, el anillo de compresión puede tender a ser forzado o extruido en el espacio definido entre la segunda superficie terminal del elemento de cierre y una superficie adyacente opuesta de la primera parte del aparato. Con objeto de contrarrestar la citada tendencia, el contorno de sección axial convexa de la parte de superficie periférica externa puede fundirse continuadamente en un contorno seccional cóncavo adyacente a la segunda superficie terminal del elemento de cierre. En tal caso, el contorno convexo puede fundirse en el contorno cóncavo en una inflexión separada de la segunda superficie terminal por una distancia que está entre 0,05 y 0,25 de la longitud o anchura axial total del elemento de cierre. La parte terminal del contorno seccional adyacente a la segunda superficie terminal del elemento de cierre y el eje longitudinal de la disposición de cierre define preferentemente allí entre un ángulo de -10º a +45º. Así, la parte terminal del contorno seccional y el eje longitudinal de la disposición de cierre puede converger, pero preferentemente diverge hacia la zona de baja presión.

La superficie periférica radialmente interna del elemento de cierre comprende una primera parte, que se extiende entre la primera superficie terminal del elemento de cierre y la zona de contacto, y que tiene un diámetro mínimo que supera sensiblemente el diámetro máximo de la segunda parte de la superficie periférica interna que define el citado espacio que gradualmente se ensancha o diverge. Así, la zona de contacto se define como una parte intermedia entre las partes primera y segunda. Con ello se asegura que la presión dirigida radialmente hacia dentro aplicada por el anillo de impresión se concentra en una zona predeterminada.

El elemento de cierre y el anillo de compresión de la disposición de cierre según la invención pueden retenerse en sus posiciones mutuas de cualquier manera adecuada. En la realización preferida, sin embargo, el elemento anular de cierre y el anillo de compresión están dispuestos en un canal o surco anular que se forma en la primera parte del aparato y define una abertura anular opuesta a la superficie cilíndrica de la segunda parte del aparato, teniendo dicho canal una pared de fondo para acoplarse de manera estanca con el anillo de compresión, y paredes laterales primera y segunda opuestas a las superficies terminales primera y segunda, respectivamente, del elemento de cierre.

Según una nueva realización de la disposición de cierre, la superficie periférica externa del elemento de cierre puede definir un contorno axial convexo que tiene una primera parte adyacente a la primera superficie terminal del elemento de cierre y una segunda parte adyacente a la segunda superficie terminal del elemento de cierre, estando interconectadas la primera y la segunda parte por una parte intermedia, y la altura o anchura radial de la sección transversal del elemento anular de cierre pueden entonces ser máximas en dicha sección intermedia. Escogiendo debidamente las posiciones mutuas reales de la parte intermedia de la superficie periférica externa y la parte de contacto de la superficie periférica interna del elemento de cierre y la parte de contacto de la superficie periférica interna del elemento de cierre, la fuerza radial de compresión aplicada al anillo de compresión puede optimizarse en orden a obtener un óptimo efecto de cierre. En una realización preferida, la primera parte por lo menos a lo largo de una longitud axial de entre 0,3 y 0,7 de la longitud axial total del elemento de cierre medida a partir de la segunda superficie terminal define un ángulo de entre 0º y 20º con el eje longitudinal del elemento de cierre.

Según un segundo aspecto, la presente invención propone un elemento anular de cierre tal como se define en la reivindicación 17.

La vista en sección axial de por lo menos una parte de la superficie periférica externa del elemento anular de cierre, que se destina a ponerse en contacto con el anillo de compresión, puede definir un contorno convexo tal que, en un estado libre de esfuerzos del elemento de cierre, la distancia radial entre dicha parte de la superficie periférica externa y la parte más interior radialmente de la superficie periférica interna va disminuyendo en dirección axial hacia la segunda superficie terminal, siendo el radio o los radios de curvatura de la forma convexa por lo menos 0,4 de la longitud o anchura axial total del elemento anular de cierre. Dado que una forma convexa no tiene bordes agudos el tiempo de vida útil del elemento de cierre y del anillo de compresión que coopera con él se prolonga.

WO 92/15807 describe una disposición de cierre que comprende un elemento anular de cierre. El elemento de cierre tiene una superficie periférica radialmente interna que está dividida en tres partes axiales, a saber, una primera parte adyacente a la zona de alta presión, una parte intermedia que forma una zona de contacto predeterminada, y una segunda parte adyacente a la zona de baja presión. La primera parte se define por una zona escalonada que tiene un diámetro interno que supera prácticamente el diámetro externo de una superficie cilíndrica de una segunda parte del aparato o del vástago de un pistón. La zona de contacto intermedia predeterminada se destina a estar en acoplamiento de cierre con la superficie cilíndrica exterior de la varilla del pistón, y la segunda parte es una superficie cónica que define un espacio que se ensancha o diverge junto con la superficie cilíndrica externa de la varilla del pistón. En la disposición de cierre conocida, la línea divisoria entre la zona de contacto y la segunda parte de la superficie periférica interna del elemento de cierre se define por un borde anular. No obstante, cuando la diferencia de presiones supera cierto valor, por ejemplo, del orden de 300 bar, y/o cuando la temperatura deviene excesivamente alta, el elemento de cierre puede tender a inclinarse alrededor del citado borde o a deformarse de modo que aquella parte de la segunda zona de la superficie periférica interna del elemento anular de cierre se pone en contacto con la superficie cilíndrica externa de la segunda parte del aparato. Esto puede traducirse no sólo en un efecto de cierre menos eficaz, sino también en los llamados daños por extrusión del elemento de cierre. Estos problemas se resuelven con la disposición según la reivindicación 1.

El medio anular de compresión puede comprender, por ejemplo, un anillo de compresión que contacta con la superficie periférica radialmente externa del elemento de cierre. La superficie periférica externa del elemento anular de cierre puede tener una forma de sección transversal lineal o convexa. Alternativamente, la superficie periférica externa del elemento de cierre puede comprender una parte de superficie cóncava que contacta con una parte de superficie complementaria convexa del medio anular de compresión.

El medio anular de compresión puede ser un anillo de compresión hecho de un material elastomérico y de sección transversal llena. El anillo de compresión puede entonces dividirse en un par de elementos anulares axialmente yuxtapuestos. Alternativamente, el medio de compresión puede ser metálico, tal como un alambre arrollado helicoidalmente. Además, el elemento anular de cierre no necesita ser una sola parte uniforme, sino que puede dividirse en dos o más partes que tienen zonas de superficies complementarias mutuamente acopladas. Dichos partes de los elementos de cierre pueden estar separadas o bien enlazadas y pueden hacerse a base de materiales que tengan características diferentes.

Según otra realización, los medios de compresión pueden colocarse dentro de un alojamiento que se define en el elemento anular de cierre y que se abre en la primera superficie terminal del elemento de cierre. Por ejemplo, el medio de compresión puede entonces ser un elemento anular metálico elástico que tenga una sección transversal en forma de U con tendencia a abrir el alojamiento y con ello dilatar la sección transversal del elemento de cierre radialmente.

En la realización preferida, el radio o los radios de curvatura está/n dentro del intervalo de 0,15 a 1,5, preferentemente 0,2 a 0,6 y más preferentemente en un 0,3 aproximadamente de la longitud o la anchura axial total del elemento de cierre. Escogiendo un contorno axial de la superficie periférica interna del elemento anular de cierre con dicho contorno redondeado convexo predeterminado, pueden obtenerse características mejoradas de cierre, especialmente en el caso de una excesiva diferencia de presiones entre las zonas de alta y baja presión y/o a elevadas temperaturas.

Como se ha mencionado antes, la superficie periférica interna del elemento anular de cierre puede dividirse en tres partes, cada una de las cuales se extiende a lo largo de una parte de la longitud axial total del elemento anular de cierre. Como ejemplo, la sección de superficie interna que define el espacio que se ensancha y es adyacente a la segunda superficie terminal del elemento de cierre no tiene preferentemente una longitud axial que pase del 0,3 de la longitud axial total del elemento de cierre. El contacto de la zona de la superficie periférica interna se sitúa preferentemente dentro del intervalo de longitudes axiales de 0,2 a 0,6 de la longitud axial total del elemento de cierre medido desde dicha segunda superficie terminal. Además, esa zona de contacto define preferentemente un contorno convexo y redondeado con un radio o radios de curvatura comprendido/s en el intervalo de 2 a 5 veces la longitud axial total del elemento de cierre. La superficie periférica externa del elemento anular de cierre puede configurarse tal como se ha explicado más arriba.

A continuación se describirá con detalle la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 es una vista parcial seccionada de una disposición de cierre conocida.

La figura 2 es una vista parcial seccionada de una disposición de cierre según la invención.

Las figuras 3 a 8 son vistas parciales seccionadas que muestran diversas realizaciones de la parte del elemento de cierre indicada con un círculo C en la figura 2.

La figura 9 es una vista parcial seccionada de otra realización de la disposición de cierre según la invención.

Las figuras 10 y 11 son vistas parciales seccionadas de diversas realizaciones de la parte del elemento de cierre indicada con un círculo C en la figura 9.

La figura 12 es una vista parcial seccionada de otra realización de la disposición de cierre según la invención.

Las figuras 13 a 15 son vistas parciales seccionadas de diversas realizaciones de la parte de la disposición de cierre indicada con un círculo C en la figura 13, y

Las figuras 16 a 19 son vistas parciales seccionadas de otras realizaciones de la disposición de cierre según la invención.

La figura 1 muestra una disposición de cierre conocida del tipo descrito en WO 92/15807. La disposición de cierre representada en la figura 1 comprende una pared de carcasa 10 que tiene un orificio pasante 11 formado en ella. En la pared 10 se forma un canal o surco 12 que se abre en el orificio 11. Un elemento cilíndrico 13, tal como un vástago de pistón, se extiende a través del orificio pasante 11 y puede realizar un movimiento axial alternativo con relación a la pared 10. El orificio 11 se extiende entre un lado H que está a alta presión y un lado L que está a baja presión. Como ejemplo, el elemento 13 puede ser el vástago de un pistón que tenga su extremo de alta presión unido a un pistón de doble efecto que se halla dentro de un cilindro (no representado) y la pared 10 puede entonces ser una parte del cuerpo de un cilindro.

Un elemento anular de cierre o anillo de cierre 14 que tiene una superficie periférica interna en contacto con la superficie cilíndrica externa del vástago 13 del pistón está situado dentro del canal anular 12. Este canal contiene también un anillo de compresión 15, tal como un anillo tórico de un material elastomérico o un anillo que comprende medios elásticos. El anillo de compresión 15 está rodeando el elemento anular de cierre 14 y se halla en contacto con la superficie periférica externa del mismo de modo que oprime el elemento de cierre 14 hacia dentro con un contacto de cierre hermético con la superficie externa del vástago del pistón.

El canal anular 12 se define entre un par de paredes terminales opuestas 16 y 17 primera y segunda, respectivamente, que están situadas adyacentes a los lados H y L de alta y baja presión, respectivamente. Como que la presión en el lado H de alta presión es normalmente mucho mayor que la presión en el lado de baja presión, el elemento anular de cierre 14 y el anillo de compresión 15 están habitualmente aplicados con cierre de contacto hermético con la segunda pared terminal 17, como se indica en los dibujos. La superficie periférica interna del elemento anular de cierre 14 se puede dividir en tres partes axiales, a saber, una primera parte escalonada 18 adyacente a la primera superficie terminal 16 del canal 12, una parte intermedia 19 de contacto y una segunda parte divergente adyacente a la segunda superficie terminal 17 del canal 12. La primera parte escalonada 18 tiene un diámetro interno sensiblemente superior al diámetro externo del vástago 13 del pistón, la parte de contacto 19 es oprimida en cierre hermético de contacto con la superficie externa del vástago 13 del pistón, y la segunda parte divergente 20 define, junto con la superficie externa del vástago 13 del pistón, un espacio que se ensancha o diverge hacia el lado L de baja presión o la segunda superficie terminal 17 del canal 12.

El objeto de la disposición de cierre propuesta es impedir o compensar las fugas de líquido desde el lado H de alta presión al lado L de baja presión a través del espacio anular 21 que se define entre la superficie cilíndrica externa del vástago 13 del pistón y la superficie interna del orificio 11. El objeto de la primera sección escalonada 18 es obtener la misma presión de líquido en los lados interno y externo de esta parte axial del elemento de cierre 14, de modo que en cierta medida se equilibre la presión del líquido en el lado de alta presión sobre el elemento de cierre 14 y el anillo de compresión 15. La presión del líquido en el lado H de alta presión, sin embargo, tiende a forzar el anillo elastomérico de compresión 15 hacia el lado L de baja presión y deformar la configuración transversal del anillo de acuerdo con la forma del espacio libre disponible dentro del canal 12. El líquido puede ser que pase desde el lado de alta presión al lado de baja presión y con ello supere la zona de contacto 19 durante un golpe de presión en el cual el vástago 13 del pistón se desplaza hacia la derecha de la figura 1. Sin embargo, cuando se invierte la dirección del movimiento del vástago del pistón, el líquido fugado se desplaza a través de un espacio convergente y puede ser que supere la zona de contacto 19, especialmente cuando la diferencia de presiones entre los lados de alta y baja presión se ha reducido sensiblemente.

La superficie periférica radialmente externa del elemento anular de cierre 14 puede dividirse en dos secciones axiales, a saber, una primera sección o zona contactora 22 normalmente en contacto con el anillo de compresión 15, y una segunda sección o zona de alivio 23. En la realización conocida representada en la figura 1 el contorno axial de la superficie periférica externa del elemento de cierre define un ángulo obtuso que forma un borde anular 24 de la superficie periférica externa del elemento de cierre. Además, mientras que la sección contactora 22 se extiende prácticamente paralela al eje central del vástago del pistón la zona de alivio 23 converge con el eje 25, de manera que defina un espacio 26 entre el elemento de cierre 14, el anillo de compresión y la segunda superficie terminal 17 del canal 12.

Durante el funcionamiento, el vástago 13 del pistón se mueve alternativamente respecto a la carcasa o pared 10 y la diferencia de presiones entre el lado H de alta presión y el lado L de baja presión varía considerablemente. Por lo tanto la deformación del anillo elastomérico de compresión o anillo tórico varía todo el tiempo, de modo que el espacio 26 disponible resulta más o menos lleno por el anillo de compresión. Debido al chaflán formado por la parte 23 de alivio de la presión, la presión dirigida radialmente hacia dentro y aplicada al elemento de cierre 14 por el anillo de compresión 15 se concentra prácticamente opuesta a la parte de contacto 19 aún cuando el anillo de compresión 15 se comprima en el espacio libre 26. Se ha visto, sin embargo, que el anillo de compresión 15 tiene que ser substituido con relativa frecuencia a fin de mantener las características de la disposición de cierre. Esto se debe probablemente a los movimientos relativos del elemento de cierre 14 y del anillo de compresión 15 alrededor del borde anular 24 entre la parte de contacto 22 y la parte de alivio 23 de la superficie periférica exterior del elemento de cierre 14.

La figura 2 muestra una realización de la disposición de cierre según la invención que corresponde a la disposición antes descrita con referencia a la figura 1 con la salvedad que la superficie periférica externa del elemento de cierre 14 se ha modificado en la zona inscrita en un círculo C en la figura 2. En la figura 3 el borde anular 24 ha sido substituido por un contorno redondeado convexo 28 que tiene un radio de curvatura de valor aproximadamente 0,85 x l, donde l es la longitud axial total del elemento de cierre 14. En la realización representada en la figura 4, la zona de alivio 23 define un contorno redondeado que termina en una parte achaflanada 29. La figura 5 muestra una realización en que el contorno de la parte 23 de alivio de la presión es un arco de círculo que interconecta la zona de contacto 22 y la superficie terminal 30 del elemento de cierre 14, que se halla haciendo tope con la segunda superficie terminal 17 del canal 12. Las figuras 6 a 8 muestran realizaciones en que el contorno convexo definido por las partes 22 y 23 se funde en una zona cóncava 31 adyacente a la superficie terminal 30. En las figuras 6 y 7 el contorno convexo 28 se funde en la zona cóncava 31 de modo que la inclinación tangente varía gradualmente. En la figura 8, sin embargo, la zona cóncava 31 define un ángulo agudo.

En una disposición de cierre del tipo representado en la figura 2, que tiene un elemento anular de cierre 14 conformado de acuerdo con alguna de las figuras 3 a 8, la vida útil del anillo de compresión 15 se prolonga sensiblemente y la eficacia de cierre de la disposición de cierre aumenta.

La figura 9 muestra una realización correspondiente a la versión representada en la figura 2. La única diferencia estriba en la forma de la superficie periférica externa del elemento de cierre 14. El elemento de cierre 14 de la figura 9 se indica asimismo en la figura 10. El elemento de cierre 14 representado en las figuras 9 y 10 difiere del presentado en la figura 2 en que en las figuras 9 y 10 la superficie de contacto 22, así como la zona 23 de alivio de la presión, define ángulos agudos con el eje longitudinal 25 del vástago 13 del pistón, mientras que la zona de contacto 22 es prácticamente paralela al eje 25 en la realización de la figura 2. En la figura 10 el espesor radial máximo o altura del elemento de cierre 14 resulta intermedio de la zona de contacto 22 y la zona de alivio 23. No obstante, en la realización representada en la figura 11 el espesor radial o altura del elemento de cierre 1 aumenta gradualmente hacia la superficie terminal 30.

En la realización de la figura 12, la superficie periférica externa del elemento de cierre 14 se representa como una superficie circular cilíndrica. Debe entenderse, no obstante, que esa superficie puede tener cualquiera de las formas presentadas en las figuras 3 a 8, 10 y 11. En la versión de la figura 12 el contorno de la zona divergente 20 de la superficie periférica interna del elemento de cierre 14 tiene un contorno convexo redondeado que se escoge para mejorar las características del elemento de cierre. En la realización de las figuras 13 y 14 el contorno axial de la zona divergente 20 es totalmente convexo. En la realización de la figura 15, sin embargo, la zona convexa divergente 20 se funde en una zona cóncava 32 que reduce el riesgo de extrusión del material formante del elemento de cierre 14 en el espacio 21.

Las figuras 16-19 son vistas parciales en sección correspondientes a las representadas en las figuras 2, 9 y 12, e ilustran otras realizaciones de la disposición de cierre según la invención. En las diversas versiones las partes similares se han designado con los mismos números de referencia.

En la realización de la figura 16, la zona de contacto 22 de la superficie periférica exterior del elemento de cierre 14 define una parte de superficie cóncava que es complementaria de la parte de superficie convexa de tope del anillo de compresión 15, y la segunda zona o parte 23 de alivio de la presión puede contactar o situarse muy próxima a la pared periférica interna del canal 12. En las figuras 16 a 19, la primera zona 18 de la superficie periférica interna del elemento de cierre 14 no está escalonada, sino que define una superficie interna troncocónica que forma con el eje longitudinal 25 un ángulo que supera claramente el ángulo formado por la zona divergente 20.

La realización ilustrada en la figura 17 es similar a la de la figura 16. Sin embargo, en la figura 17 el elemento anular de cierre 14 se divide en dos partes anulares 33 y 34 respectivamente, mutuamente acopladas. Estas dos partes se pueden hacer de materiales diferentes que presenten características distintas. Las zonas de superficie complementaria adyacentes de las partes anulares 33 y 34 pueden unirse entre sí mediante una capa de un adhesivo 35 o por otros medios para que formen un elemento de cierre 14 de una sola pieza, o bien dichas partes 33 y 34 pueden ser separadas.

En la realización de la figura 18, la zona de contacto 22 del elemento de cierre 14 que está en contacto con el anillo de compresión 15 define un alojamiento anular con una abertura opuesta a la primera pared terminal 16 del canal 12. La pared periférica radialmente externa del elemento de cierre puede contactar o situarse muy próxima o adyacente a la pared periférica interna del canal 12.

La realización de la disposición de cierre representada en la figura 19 difiere de la de la figura 18 por el hecho de que en la figura 19 el anillo elastomérico de compresión de la figura 18 ha sido substituido por un anillo de compresión 36 que tiene una sección transversal en forma de U. El anillo de compresión 36 puede hacerse de metal, plástico o cualquier otro material elástico. Cuando se monta el anillo de compresión 36 en el alojamiento formado en el elemento de cierre 14 por la zona de contacto 22, las ramas de la sección en forma de U son empujadas elásticamente una hacia otra. Esto significa que en su estado montado el anillo de compresión 36 está empujando la zona de contacto 19 del elemento de cierre 14 hasta ponerla en contacto de cierre hermético con el vástago 13 del pistón, y al mismo tiempo la superficie periférica externa del elemento de cierre es empujado hacia la superficie periférica interna adyacente del canal 12.

Debe comprenderse que las diversas realizaciones descritas más arriba podrían combinarse de cualquier manera que se desee. Además, el canal o surco anular 12 en el que se alojan el elemento de cierre 12 y el anillo de compresión 15 podría formarse en la superficie cilíndrica externa de un pistón o elemento similar, y que dicho pistón podría cooperar con una pared o perforación cilíndrica.

Claims (28)

1. Una disposición de cierre para cerrar un espacio, que se extiende entre zonas (H, L) de alta y baja presión y se define entre una primera parte (10) de un aparato y una superficie cilíndrica de una segunda parte (13) del aparato, siendo la primera y la segunda partes (10, 13) del aparato mutuamente móviles recíprocamente a lo largo del eje (25) de la superficie cilíndrica, comprendiendo la disposición de cierre

un elemento anular de cierre (14) hecho de un material elástico que tiene una superficie periférica radialmente externa (22, 23) que se extiende entre una primera y una segunda superficies terminales axialmente opuestas frente a las zonas (H, L) de alta y baja presión, respectivamente, y una superficie periférica radialmente interna (18, 20) para contactar herméticamente con la superficie cilíndrica de la segunda parte (13) del aparato en una zona de contacto (19), comprendiendo la superficie interna una primera zona (18) que se extiende entre la primera superficie terminal del elemento de cierre y la zona de contacto (19), y una segunda zona (20) para definir con la superficie cilíndrica un primer espacio que se extiende entre la zona de contacto (19) y la segunda superficie terminal (30) del elemento de cierre (14) y ensancharse desde la zona de contacto hacia la zona (L) de baja presión, teniendo la primera zona (18) un diámetro mínimo que supera sensiblemente el diámetro máximo de la segunda zona (20), y

medios anulares (15) de compresión para oprimir la superficie periférica interna (18, 20) del elemento de cierre (14) en estrecho contacto con la superficie cilíndrica de la segunda parte (13) del aparato en la zona de contacto (19),

caracterizada porque la vista axial seccionada de la segunda zona de superficie interior periférica (20) define un contorno convexo redondeado con un radio o radios de curvatura comprendido/s en el intervalo de 0,15 a 1,5 de la longitud axial total del elemento de cierre (14) y escogiéndose de manera que mejore las características de cierre del elemento de cierre (14).

2. Una disposición de cierre según la reivindicación 1, caracterizada porque el medio anular de compresión comprende un anillo de compresión (15) en contacto con la superficie periférica radialmente externa del elemento de cierre (14).

3. Una disposición de cierre según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la superficie periférica externa del elemento anular de cierre comprende una parte de superficie cóncava en contacto con una parte de superficie convexa complementaria del medio anular de compresión.

4. Una disposición de cierre según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el elemento anular de cierre (14) se divide en dos o más partes (33, 34) que presentan partes de superficies complementarias mutuamente acopladas.

5. Una disposición de cierre según la reivindicación 1, caracterizada porque el medio de compresión (15) se sitúa en el interior de un alojamiento que se define en el elemento anular de cierre (14) y que se abre en la primera superficie terminal del elemento de cierre.

6. Una disposición de cierre según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el radio o los radios de curvatura de la zona (20) de la segunda superficie periférica interna está/n en el intervalo de 0,2 a 0,6 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14).

7. Una disposición de cierre según la reivindicación 6, caracterizada porque el radio de curvatura es aproximadamente 0,3 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14).

8. Una disposición de cierre según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la zona de contacto (19) se sitúa en el intervalo de longitudes axiales de entre 0,2 y 0,6 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14) medida desde la segunda superficie terminal (30).

9. Una disposición de cierre según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la vista axial seccionada de la zona de contacto (19) de la superficie periférica interna define un contorno convexo redondeado con un/os radio/s de curvatura comprendido/s en el intervalo de 2 a 5 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14).

10. Una disposición de cierre según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el espacio divergente definido por la zona (20) de la segunda superficie interna con el contorno redondeado se extiende desde la segunda superficie terminal (30) a lo largo de una longitud axial que no supera 0,3 veces la longitud axial total del elemento de cierre.

11. Una disposición de cierre según una de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizada porque la vista axial seccionada de por lo menos una parte de la superficie periférica externa (22, 24) del elemento anular de cierre (14) que se pone en contacto con el anillo de compresión (15) define un contorno convexo tal que, en un estado sin tensiones del elemento de cierre, la distancia radial entre la parte de la superficie periférica externa y la parte más radialmente interna de la superficie periférica interna disminuye en dirección axial hacia la segunda superficie terminal (30) y la zona (L) de baja presión, siendo el/los radio/s de curvatura del contorno convexo por lo menos 0,4 veces la longitud o anchura axial total del elemento anular de cierre.

12. Una disposición de cierre según la reivindicación 11, caracterizada porque el/los radio/s de curvatura es/son por lo menos 0,6 y preferentemente unas 0,85 veces la longitud axial total del elemento anular de cierre (14).

13. Una disposición de cierre según las reivindicaciones 11 o 12, caracterizada porque el contorno convexo axial seccionado de la parte de superficie periférica exterior se funde en un contorno cóncavo seccionado (31) adyacente a la segunda superficie terminal (30) del elemento de cierre (14).

14. Una disposición de cierre según la reivindicación 13, caracterizada porque el contorno convexo se funde en el contorno cóncavo en una inflexión separada de la segunda superficie terminal (30) por una distancia que es de 0,05 a 0,25 veces la longitud o anchura axial total del elemento de cierre (14).

15. Una disposición de cierre según las reivindicaciones 13 o 14, caracterizada porque una parte terminal del contorno seccionado adyacente a la segunda superficie terminal (30) del elemento de cierre (14) y al eje longitudinal (25) de la disposición de cierre define allí entre un ángulo de 10º a 45º.

16. Una disposición de cierre según una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque el elemento anular de cierre (14) y el anillo de compresión (15) están situados dentro de un canal o surco anular (12) que está formado en la primara parte (10) del aparato y define una abertura anular opuesta a la superficie cilíndrica de la segunda parte (13) del aparato, teniendo dicho canal una pared de fondo para contactar herméticamente con el anillo de compresión y paredes laterales opuestas primera y segunda (16, 17) situadas en oposición a las superficies terminales primera y segunda, respectivamente, del elemento de cierre (14).

17. Un elemento anular de cierre (14) de un material elástico, que se extiende entre zonas (H, L) de alta y baja presión y que se define entre una primera parte (10) de aparato y una superficie cilíndrica de una segunda parte (13) de aparato, siendo estas primera y segunda partes de aparato mutuamente móviles recíprocamente a lo largo del eje (25) de la superficie cilíndrica, teniendo el elemento de cierre una superficie periférica radialmente externa (22, 23) que se extiende entre las superficies terminales primera y segunda enfrentadas a las zonas (H, L) de alta y baja presión respectivamente, y una superficie periférica radialmente interna (18, 20) para contactar herméticamente con la superficie cilíndrica de la segunda parte (13) de aparato en una zona de contacto (19), comprendiendo la superficie una primera parte (18) que se extiende entre la primera superficie terminal del elemento de cierre y la zona de contacto (19), y una segunda parte (20) para definir, con la superficie cilíndrica, un primer espacio que se extiende entre la zona de contacto (19) y la segunda superficie terminal (30) del elemento de cierre (14) y que se ensancha desde la zona de contacto hacia la zona (L) de baja presión, teniendo la primera parte (18) un diámetro mínimo que supera substancialmente el diámetro máximo de la segunda parte (20),

caracterizado porque la sección axial seccionada de la parte (20) de la segunda superficie periférica interna define un contorno redondeado convexo con un/os radio/s de curvatura comprendido/s en el intervalo de 0,15 a 1,5 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14) y escogiéndose de modo que mejore las características de cierre del elemento de cierre (14).

18. Un elemento de cierre según la reivindicación 17, caracterizado porque el/los radio/s de curvatura de la sección (20) de la segunda superficie periférica interna se halla/n en el intervalo de 0,2 a 0,6 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14).

19. Un elemento de cierre según la reivindicación 18, caracterizado porque el radio de curvatura es aproximadamente 0,3 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14).

20. Un elemento de cierre según la reivindicación 19, caracterizado porque la zona de contacto (19) se sitúa dentro de la gama de longitudes axiales de o,2 a 0,6 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14) medida desde dicha segunda superficie terminal (30).

21. Un elemento de cierre según una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque la vista axial seccionada de la zona de contacto (19) de la superficie periférica interna define un contorno convexo redondeado con un/os radio/s de curvatura dentro del intervalo de 2 a 5 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14).

22. Un elemento de cierre según una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque el espacio que se ensancha definido por la segunda superficie interna (20) con el contorno redondeado se extiende desde la segunda superficie terminal (30) a lo largo de una longitud axial no superior a 0,3 veces la longitud axial total del elemento de cierre (14).

23. Un elemento de cierre según una de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque la vista axial seccionada de por lo menos parte de la superficie periférica externa del elemento anular de cierre (14) que se destina a ponerse en contacto con un anillo circundante de compresión (15) define un contorno convexo tal que, en un estado sin tensiones del elemento de cierre, la distancia radial entre aquella parte de la superficie periférica externa y la parte radialmente más interna de la superficie periférica interna disminuye en una dirección axial hacia la segunda superficie terminal (30) y la zona (L) de baja presión, siendo el/los radio/s de curvatura del contorno convexo por lo menos 0,4 veces la longitud o anchura axial del elemento anular de cierre (14).

24. Un elemento de cierre según la reivindicación 23, caracterizado porque el/los radio/s de curvatura equivale/n a por lo menos 0,6 y preferentemente 0,85 veces la longitud axial del elemento anular de cierre (14).

25. Un elemento de cierre según las reivindicaciones 23 o 24, caracterizado porque el contorno convexo axial seccionado de la parte de superficie periférica exterior se funde continuadamente en un contorno cóncavo seccionado (31) adyacente a la segunda superficie terminal (30) del elemento de cierre (14).

26. Un elemento de cierre según la reivindicación 25, caracterizado porque el contorno convexo se funde en el contorno cóncavo en una inflexión separada de la segunda superficie terminal (30) una distancia que va de 0,05 a 0,25 veces la longitud o anchura axial total del elemento de cierre (14).

27. Un elemento de cierre según las reivindicaciones 25 o 26, caracterizado porque una parte terminal del contorno seccional adyacente a la segunda superficie terminal (30) y el eje longitudinal (25) de la disposición de cierre definen allí entre un ángulo de -10º a +45º.

28. Un elemento de cierre según una de las reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque el elemento anular de cierre (14) y el anillo de compresión (15) se hallan situados dentro de un canal o surco anular (12) formado en la primera parte de aparato (10) y define una abertura anular opuesta a la superficie cilíndrica de la segunda parte (13) de aparato, teniendo dicho canal una pared de fondo para contactar herméticamente con el anillo de compresión (15) y unas paredes laterales primera y segunda (16,17) situadas en oposición a las superficies terminales primera y segunda, respectivamente, del elemento de cierre (14).