ES2285034T3 - Juntas de estanqueidad. - Google Patents
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Abstract
Una junta hermética de gas (10) para proporcionar una junta entre un par de componentes (12, 18) giratorios en forma relativa, que comprende un primer miembro (30) de la cara de la junta, montado en una delación fija rotacionalmente, y sellada con respecto a uno de los mencionados componentes (12), y un segundo miembro (36) de la cara de la junta hermética, montado en una reilación rotacionalmente fija y sellada con respecto al otro componente (18), en donde el primer y segundo miembros de la cara de la junta (30, 36) son presionados entre sí por medios de resortes (46), ranuras (48), que están provistos en uno del mencionado primer y segundo miembros de la cara de la junta (30, 36), para crear una fuerza hidrodinámica opuesta a la carga aplicada por los medios de resorte (46), cuando un miembro de la cara de la junta gire con respecto al otro; y una junta hermética provista entre los componentes giratorios en forma relativa (12, 18), comprendiendo la junta hermética un elemento de sellado(98) montado en una relación de junta hermética con respecto a uno de los mencionados componentes (18), y siendo desplazable para el acoplamiento de sellado hermético con el otro componente (12), cuando los componentes (12, 18) sean estacionarios entre sí, caracterizada porque se proporcionan medios para ecualizar la presión a través de la junta hermética de gas (10), cuando el elemento de sellado (98) esté en acoplamiento de sellado con los otros mencionados componentes (12).
Description
Juntas de estanqueidad.
La presente invención está relacionada con las
juntas de estanqueidad, y en particular con las mejoras de las
juntas de estanqueidad para gases.
En las juntas de estanqueidad para gases, por
ejemplo, del tipo expuesto en los documentos EP 0499370 y EP
0578377, sobre las cuales está basada la reivindicación 1, están
provistas unas áreas de ranuras en una cara de un par de caras de
sellado opuestas, por lo que al rotar una de las caras de sellado
con respecto a la otra, se forma un acolchamiento del gas del
producto entre las caras de la junta hermética para lubrificar y
crear una junta hermética entre las caras de sellado. Cuando tales
caras no están rotando, el sistema se basa en un acoplamiento entre
las caras de sellado para proporcionar una junta estática. Incluso
aunque la cara de sellado ranurada tenga una formación de dique
circunferencial continuo que se acople a la otra cara de sellado
hermético, las juntas herméticas para gases de este tipo están
sujetas a fugas bajo condiciones estáticas. Al utilizarse en
aplicaciones de alta presión, por ejemplo en compresores de gases,
la expansión del gas conforme se produce una fuga a través de la
junta hermética para gases producirá el enfriamiento del gas, lo
cual puede conducir incluso a la liquefacción del gas. La presencia
de gas licuado en la junta hermética para gas es perjudicial para
la operación eficiente de la junta para gases bajo condiciones
dinámicas. Con el fin de abordar este problema se han utilizado
hasta la actualidad compresores auxiliares para hacer pasar un gas
caliente a través de la junta para gases. Un problema adicional con
las fugas bajo condiciones estáticas es que el gas de las fugas
tiene que ser ventilado a la atmósfera, con el efecto de
consecuencias negativas para el medioambiente.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, la junta hermética para gas para proporcionar una junta
entre un par de componentes relativamente giratorios comprende un
primer miembro de la cara de sellado montado en una relación fija
rotacional, y sellado con respecto a uno de los mencionados
componentes, y un segundo miembro de la cara de sellado montado en
una relación fija rotacional, en donde el primer y segundo miembros
de la cara de sellado están presionados entre sí mediante medios de
resortes, proporcionándose unas ranuras en uno de los mencionados
primer y segundo miembros de la cara de sellado, para crear una
fuerza hidrodinámica opuesta a la carga aplicada por los medios de
los resortes, cuando un miembro de la cara de sellado gire con
respecto a la otra; y una junta hermética provista entre los
componentes giratorios de forma relativa, en donde la junta
hermética comprende un elemento de sellado hermético montado en una
relación de sellado hermético con respecto a uno de los mencionados
componentes, y siendo desplazable en el acoplamiento de sellado
hermético con el otro componente, cuando los componentes sean
estacionarios entre sí, caracterizado porque tiene medios para
ecualizar la presión a través de la junta para gas, cuando los
elementos de sellado se encuentren en un acoplamiento de sellado
hermético con el mencionado otro componente.
De acuerdo con la presente invención, cuando los
componentes estén rotando en forma relativa entre sí, la junta
hermética se retraerá y la junta hermética se proporcionará entre
los componentes, por los medios de la junta hermética para gas, de
una forma convencional. No obstante, cuando los componentes sean
estacionarios entre sí, la junta hermética se desplazará en un
acoplamiento de sellado hermético con el otro componente,
proporcionando por tanto una junta estática entre los componentes.
La presión a través de la junta para gas puede entonces
ecualizarse, previniendo por tanto que pueda tener lugar una fuga, y
enfriando el gas del proceso.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la junta hermética comprende un pistón anular, el cual
está montado en forma deslizable en una carcasa coaxial de un
componente giratorio, siendo el pistón desplazable axialmente en un
acoplamiento hermético con una cara radial de un componente montado
para poder girar con el otro componente. El pistón puede ser
desplazado entre una posición retraída y acoplada mediante medios
hidráulicos, neumáticos o eléctricos.
Se expondrá a continuación una realización de la
invención, a modo solo de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra una junta de estanqueidad de
acuerdo con la presente invención;
la figura 2 muestra una junta de estanqueidad
mostrada en la figura 1, con una junta de estanqueidad en una
posición desplegada; y
la figura 3 muestra un compresor de gas con
juntas de estanqueidad en ambos lados de la cámara de
compresión.
La figura 1 muestra el conjunto 10 de la junta
de estanqueidad para el eje 12 de un compresor de gas,
proporcionando el conjunto 10 de la junta de estanqueidad la junta
entre la cámara 14 del compresor y el rodamiento 16 del eje.
El conjunto 10 de la junta está montado en un
conducto definido por una carcasa 18 coaxial del eje 12. El miembro
del manguito 20 está fijado al eje 12 para la rotación, y sellado
con respecto al mismo, por los medios de los elementos de junta
hermética 22 y 24. La formación de brida 26 se extiende radialmente
hacia fuera del miembro del manguito 20 en el extremo del mismo, y
adyacente a la cámara de compresión 14.
Se encuentra montado un primer miembro 30 de la
cara de la junta hermética sobre la cara de la formación de la
brida 26, remota desde la cámara del compresor 14, para la rotación
con la misma. El primer miembro de la cara de la junta está sellado
a la formación de la brida 216, por los medios del elemento de
sellado 32. El miembro anular 34 está montado sobre el diámetro
externo del miembro del manguito 20, en donde el miembro anular 34
está en contacto con el miembro 30 de la cara de la junta para
localiza el mismo axialmente.
El segundo miembro 36 de la cara de la junta
hermética está montado sobre un anillo de soporte 38, el cual está
situado en forma deslizante entre el miembro anular 34 y el miembro
anular 40 fijado a la carcasa 18. El anillo de soporte 38 está
sellado con respecto al miembro anular 40 por los medios del
elemento de sellado hermético 42 y al segundo miembro 36 de la cara
de la junta, por el elemento de sellado 44. La pluralidad de
resortes 46 de compresión separados anularmente, actúan entre el
miembro anular 40 y el anillo de soporte 38, para presionar el
segundo miembro 36 de la cara de la junta hermética hacia el primer
miembro 30 de la cara de la junta hermética.
El área ranurada 48 está provista en la parte
exterior de la cara 50 de sellado del primer miembro 30 de la cara
de sellado, de forma que con la rotación del eje 12, el gas
procesado será bombeado entre las caras 50 y 52 del primer y
segundo miembros 30 y 36 de la cara de sellado hermético, para
generar una carga que se oponga a la aplicada por los resortes 46,
creando un acolchamiento de gas, el cual lubrificará las caras de
sellado hermético y que proporcionará una junta de estanqueidad.
La formación de la chaveta 60 actúa entre el
miembro anular 34 y el miembro del manguito 20, para transmitir el
par motor en la zona intermedia. El tercer miembro 62 de la cara de
la junta hermética está montado de una forma similar en el primer
miembro 30 de la junta hermética a una formación de brida 64,
formada en el extremo del miembro anular 34 distante de la cámara
de compresión 14. El cuarto miembro 66 de la cara de la junta
hermética está montado de una forma similar en el segundo miembro 36
de la cara de la junta hermética, y está sellado con respecto a un
miembro anular 68 fijado al alojamiento 18. El cuarto miembro 66 de
la cara de la junta está presionado hacia el tercer miembro 62 de
la cara de la junta, por los medios de una pluralidad de resortes
70 de compresión separados angularmente. El primero y segundo y
tercer y cuarto miembros de la cara de la junta constituyen por
tanto un par de conjuntos de junta hermética para gas separados
axialmente entre sí, y definiendo una cámara sellada /72) entre los
mismos. El conducto de paso 74 de la cámara 72 permite que las
fugas de gas del producto que hayan pasado por el primer conjunto
30/36 de la junta de gas puedan ser eliminadas de la cámara 72,
siendo ventilado el gas de las fugas a la atmósfera, siendo
reciclado o mezclado con el gas combustible de accionamiento del
compresor.
Se proporciona un conjunto de laberinto 76 de la
junta fuera del conjunto 62/66 de la junta hermética para gas, para
prevenir que el lubrificante del rodamiento 16 pueda alcanzar el
conjunto 62/66 de la junta para gas. Alternativamente, pude
utilizarse en esta zona una junta hermética de contacto de anillo de
carbono.
La junta hermética de laberinto 80 está montada
entre el primer miembro 30 de la cara de la junta y la cámara del
compresor 14 sobre un miembro anular 82, el cual está fijado a la
carcasa 18 y sellada con respecto al mismo por los medios de
elementos de sellado 84 y 86. El miembro anular 82 define un
cilindro 90 anular cerrado, el cual se extiende coaxialmente en el
eje 12, y que abre la cara radial del miembro anular 82 remoto desde
la cámara del compresor 14. El pistón anular 92 está situado en el
cilindro 90, estando el pistón 92 sellado con respecto a las
paredes interiores y exteriores del cilindro 90, por los medios de
los elementos de sellado 94 y 96. El elemento 98 de sellado anular
está también provisto en el extremo exterior del pistón 92.
El cilindro 90 está conectado a una fuente de
gas bajo presión 110, por los medios de un conducto de paso 100,
por lo que la presión puede aplicarse al pistón 92 forzándolo
axialmente fuera del cilindro 90, de forma que el elemento de
sellado 98 sea forzado al acoplamiento de sellado con la superficie
de la formación de la brida 26, adyacente a la cámara del compresor
14, aislando por tanto el conjunto 30/36 de la junta hermética para
gas con respecto a la cámara 14 del compresor.
Tal como se muestra en la figura 3, las juntas
herméticas tal como se han descrito anteriormente se proporcionan
en ambos lados de la cámara del compresor 14. El gas bajo presión se
suministra selectivamente al cilindro 90 desde un acumulador 110
por medio de la tubería 112, o se ventila desde el cilindro 90 por
medio del enlace 114, por los medios de una válvula 116 de
sobrecarga controlada electrónicamente. La válvula 116 de sobrecarga
controlada electrónicamente tiene un interbloqueo electrónico que
previene la conexión del cilindro 90 al acumulador 110 cuando el
eje 12 esté girando. El acumulador 110 está cargado con el gas del
proceso desde el lado de descarga del compresor, a través de la
tubería 118 y de la válvula sin retorno 120.
Cuando el conjunto de junta hermética descrito
anteriormente, bajo el funcionamiento normal cuando el eje 12 está
girando, no se aplica presión al cilindro 90, y consecuentemente la
presión del gas del producto está actuando sobre el extremo libre
del pistón 92, forzándolo a alejarse de la formación de la brida 26,
de forma que el elemento de sellado 98 este libre de la cara
giratoria de la brida 26. Los conjuntos 30/36 de la junta hermética
de gas y 62/66, operan de una forma convencional para proporcionar
una junta hermética, siendo eliminada cualesquiera fugas del gas a
través del conjunto de la junta hermética de gas 30/36, siendo
eliminado de la cámara 72 por medio del conducto de paso 74.
Cuando el eje 12 es estacionario, el fluido bajo
presión se aplica al pistón 92, forzándolo al acoplamiento con la
cara adyacente de la formación de la brida 26, aislando por tanto el
conjunto 30/36 de la junta de gas del gas del producto en la cámara
de compresión 14. El gas entre el pistón 92 y el conjunto 30/36 de
la junta de gas puede ser entonces ventilado, a través del conducto
de paso 102, para eliminar la diferencia de presiones a través de
la junta de gas 30/36, y previniendo por tanto cualquier fuga a
través de la junta hermética de gas 30/36, y enfriando el gas del
producto con la expansión.
Para reinicializar el compresor, la cámara entre
el pistón 92 y el conjunto 30/36 de la junta de gas se
re-presuriza primeramente a través del conducto de
paso 102. La presión hidráulica en el cilindro 90 se ventila, de
forma que el pistón se retraiga bajo la presión del gas del proceso
en la cámara del compresor 14, y en donde el compresor pueda ser
arrancado de la forma normal, previniendo por tanto el desgaste en
el elemento de sellado 98.
Los distintos elementos de sellado 32, 24, 32,
42, 44, 62, 84, 86, 94, 96 y 98 ha sido ilustrados como anillas
tóricas elastoméricas. Pueden utilizarse, no obstante, otras formas
de elementos de sellado, por ejemplo juntas de polímeros accionadas
por resortes, en particular para las juntas 94, 96 y 98 en el pistón
92.
Aunque en el proceso de la realización anterior
se utiliza un gas del proceso para controlar la junta hermética,
puede utilizarse un suministro alternativo de gas, bien desde una
fuente presurizada o por los medios del compresor.
Alternativamente, puede utilizarse una fuente de fluido hidráulico
bajo presión.
En una realización alternativa, el movimiento
del pistón 92 entre sus posiciones de retracción y de despliegue
puede controlarse por medios electromagnéticos, por ejemplo con un
solenoide eléctrico. Preferiblemente, el solenoide al ser activado
podrá retener el pistón 92 en la posición retraída, siendo
presionado el pistón 92 a la posición de despliegue, de forma que
cuando el compresor pare, el solenoide puede desactivarse, de forma
que el pistón 92 se desplace al acoplamiento con la brida 26 para
formar una junta hermética.
Aunque la invención se ha descrito por medio de
un ejemplo, con referencia a una junta de gas doble, puede
utilizarse igualmente bien en una única junta de gas. Además de
ello, la junta hermética puede proporcionarse en el lado exterior
de la junta en lugar del lado interior, en donde la cámara formada
entre la junta de gas y la junta hermética se presuriza, para
equilibrar la presión a través de la junta de gas, impidiendo las
fugas a su través.
Claims (9)
1. Una junta hermética de gas (10) para
proporcionar una junta entre un par de componentes (12, 18)
giratorios en forma relativa, que comprende un primer miembro (30)
de la cara de la junta, montado en una delación fija
rotacionalmente, y sellada con respecto a uno de los mencionados
componentes (12), y un segundo miembro (36) de la cara de la junta
hermética, montado en una relación rotacionalmente fija y sellada
con respecto al otro componente (18), en donde el primer y segundo
miembros de la cara de la junta (30, 36) son presionados entre sí
por medios de resortes (46), ranuras (48), que están provistos en
uno del mencionado primer y segundo miembros de la cara de la junta
(30, 36), para crear una fuerza hidrodinámica opuesta a la carga
aplicada por los medios de resorte (46), cuando un miembro de la
cara de la junta gire con respecto al otro; y una junta hermética
provista entre los componentes giratorios en forma relativa (12,
18), comprendiendo la junta hermética un elemento de sellado (98)
montado en una relación de junta hermética con respecto a uno de los
mencionados componentes (18), y siendo desplazable para el
acoplamiento de sellado hermético con el otro componente (12),
cuando los componentes (12, 18) sean estacionarios entre sí,
caracterizada porque se proporcionan medios para ecualizar
la presión a través de la junta hermética de gas (10), cuando el
elemento de sellado (98) esté en acoplamiento de sellado con los
otros mencionados componentes (12).
2. Un junta hermética (10) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque la junta hermética
comprende un pistón anular (92) montado en forma deslizable en un
cilindro (90) definido por un componente estacionario (82) del
conjunto de la junta hermética, siendo el pistón (92) desplazable
axialmente hacia el acoplamiento de sellado con una cara radial de
un componente (26) montado para la rotación con un componente
rotacional (12).
3. Un junta de gas (10) de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizada porque el elemento de sellado
(98) está provisto sobre la cara del pistón (92), el cual se acopla
a la cara radial del componente (26) montado para la rotación con
el componente giratorio (12).
4. Una junta hermética de gas (10) según la
reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque la cara radial
está definida por un soporte (26) para un miembro de la cara de la
junta hermética (30) asociado con el componente giratorio (12).
5. Una junta hermética de gas (10), de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada porque la junta hermética está provista dentro
de la junta de gas (30, 36), proporcionándose unos medios (102)
para ventilar el espacio situado entre la junta hermética y la junta
de gas (30, 36), cunado la junta hermética se acople con el otro
componente (12).
6. Una junta de gas (10) de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada
porque la junta hermética está situada fuera de la junta de gas
(30, 36), proporcionándose medios para suministrar gas bajo presión
al espacio situado entre la junta hermética de gas (30, 36) y la
junta hermética cuando la junta hermética se acople al otro
componente (12).
7. Una junta de gas (10) de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada
porque el despliegue de la junta de gas está controlado por los
medios de gas o un fluido hidráulico bajo presión, con el
suministro de gas o de un fluido hidráulico a la junta hermética, y
ventilando el gas o el fluido hidráulico de la junta hermética,
controlándose por una válvula (116) de transferencia controlada
electrónicamente.
8. Una junta de gas (10) de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizada porque se proporciona un
interbloqueo electrónico para prevenir el suministro de gas o de
fluido hidráulico bajo presión a la junta hermética, cuando los
componentes (12, 18) estén girando entre sí.
9. Un junta de gas de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el
despliegue de la junta hermética está controlado por medios
electromagnéticos.
Applications Claiming Priority (2)
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