ES2612710T3 - Conjunto de sellado y método para formar un conjunto de sellado - Google Patents

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ES2612710T3 ES14175624.7T ES14175624T ES2612710T3 ES 2612710 T3 ES2612710 T3 ES 2612710T3 ES 14175624 T ES14175624 T ES 14175624T ES 2612710 T3 ES2612710 T3 ES 2612710T3
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Abstract

Una combinación de un primer componente, un segundo componente y un conjunto (52) de sellado para proporcionar un sellado entre el primer componente y el segundo componente, comprendiendo el conjunto (52) de sellado: una superficie (70) interna acoplada al primer componente y que define un eje (72) del conjunto de sellado; una superficie (74) externa acoplada al segundo componente; un cuerpo (56) de sellado que se extiende entre la superficie (70) interna y la superficie (74) externa, incluyendo el cuerpo (56) de sellado una sección (76) interna del cuerpo que se extiende hacia fuera desde la superficie (70) interna, una sección (78) externa del cuerpo que se extiende hacia dentro desde la superficie (74) externa, y una sección (80) central del cuerpo que se extiende entre la sección (76) interna del cuerpo y la sección (78) externa del cuerpo, definiendo el cuerpo (56) de sellado una sección transversal generalmente en forma de S; definiendo el cuerpo (56) de sellado una altura H igual a una distancia radial entre la superficie (70) interna y la superficie (74) externa; incluyendo la sección (76) interna del cuerpo un punto de referencia A; teniendo el cuerpo (56) de sellado una configuración inicial y una configuración instalada, donde la sección (76) interna del cuerpo está desviada axialmente con respecto a la sección (78) externa del cuerpo de modo que el punto de referencia A está desplazado una distancia de desviación O entre la configuración inicial y la configuración instalada; y el cuerpo (56) de sellado tiene una razón desviación-altura O/H, donde la razón desviación-altura es 0,05 a 0,4.

Description

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DESCRIPCION
Conjunto de sellado y metodo para formar un conjunto de sellado Campo tecnico
Esta divulgacion se refiere en general a conjuntos de sellado usados en juntas flexibles y a metodos para formar tales conjuntos de sellado.
Antecedentes
Las juntas flexibles se usan en gran variedad de aparatos, tales como maquinas, para conectar componentes que pueden moverse uno en relacion con otro. Un tipo de junta flexible es una junta esferica, en la que dos componentes estan conectados para dar lugar a movimientos compuestos mediante un cojinete semiesferico que tiene un munon montado en su interior. Pueden disponerse un par de conjuntos de sellado anulares a cada lado del munon para proteger la junta frente a residuos o dano desde el entorno.
El sellado puede ser particularmente ventajoso cuando la junta se usa en determinadas aplicaciones, tales como en maquinas no de carretera donde el entorno puede incluir altos niveles de polvo y residuos. Un camion para minena, por ejemplo, puede usar una suspension por enlace de cuatro barras para conectar un arbol trasero a un bastidor. Pueden usarse juntas esfericas en los extremos opuestos de cada enlace para conectar o bien el bastidor o bien un alojamiento de arbol, y cada junta esferica, a su vez, puede usar dos conjuntos de sellado para sellar el munon. Por consiguiente, una suspension por enlace de cuatro barras puede incluir dieciseis conjuntos de sellado, estando previsto cada conjunto de sellado para resistir las deformaciones posiblemente grandes experimentadas durante el funcionamiento del camion para minena, normalmente de gran escala, al tiempo que protege el munon frente al entorno.
Durante el funcionamiento, los enlaces pueden pivotar para permitir al alojamiento de arbol moverse en relacion al bastidor. El pivotado de los enlaces puede provocar un movimiento de rotacion relativo alrededor de un pasador de munon de cada junta y un movimiento de pivotado transversal al movimiento de rotacion. Los conjuntos de sellado se deforman durante el movimiento de pivotado transversal, lo que puede reducir la vida de servicio de los conjuntos de sellado. Los conjuntos de sellado convencionales incluyen normalmente un par de anillos de retencion interno y externo con un elemento de sellado elastomerico que se extiende radialmente entre los mismos. Tal configuracion de sellado no ha mostrado una vida de servicio satisfactoria cuando se expuso a los movimientos de pivotado experimentados durante el funcionamiento de la maquina. Se dan a conocer conjuntos de sellado convencionales por ejemplo en los documentos US 4 553 760 A, US 4 385 673 A, US 2008/181719 A1 y US 2006/171775 A1.
Algunos conjuntos de sellado convencionales intentan reducir la cantidad de tension experimentada durante el funcionamiento estampando radialmente el elemento de sellado. El estampado radial implica normalmente comprimir la superficie externa del elemento de sellado hacia dentro para pretensar el elemento de sellado. Aunque el estampado radial puede reducir de manera eficaz parte de la tension durante el funcionamiento, tal reduccion de tension puede ser insuficiente para determinadas aplicaciones en las que los elementos de sellado pueden experimentar una deformacion significativa, requiere al menos una etapa adicional durante la fabricacion, y es excesivamente costoso.
Los problemas mencionados anteriormente pueden superarse proporcionando una combinacion de un primer componente, un segundo componente y un conjunto de sellado para proporcionar un sellado entre el primer componente y el segundo componente, segun la reivindicacion 1, y un metodo para formar un conjunto de sellado para proporcionar un sellado entre un primer componente y un segundo componente segun la reivindicacion 6. En las reivindicaciones dependientes se reivindican realizaciones preferidas.
Sumario de la divulgacion
Segun determinados aspectos de esta divulgacion, se proporciona un conjunto de sellado para proporcionar un sellado entre un primer componente y un segundo componente, que tiene una superficie interna acoplada al primer componente, y que define un eje de conjunto de sellado, definiendo la superficie interna una cara de contacto interna, y una superficie externa acoplada al segundo componente, definiendo la superficie externa una cara de contacto externa. Un cuerpo de sellado se extiende entre la superficie interna y la superficie externa, incluyendo el cuerpo de sellado una seccion interna del cuerpo que se extiende hacia fuera desde la superficie interna, una seccion externa del cuerpo que se extiende hacia dentro desde la superficie externa, y una seccion central del cuerpo que se extiende entre la seccion interna del cuerpo y la seccion externa del cuerpo, definiendo el cuerpo de sellado una seccion transversal generalmente en forma de S.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el conjunto de sellado tiene una configuracion inicial en la que la cara de contacto interna esta separada de la cara de contacto externa mediante una distancia de desviacion inicial I, en donde la distancia de desviacion inicial I es aproximadamente 3 a 22 mm.
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En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el cuerpo de sellado define una altura H igual a una distancia radial entre la superficie interna y la superficie externa, y un grosor T igual a un grosor promedio de la seccion central del cuerpo, donde el cuerpo de sellado tiene una razon altura-grosor H/T de aproximadamente 3 a 9.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, la razon altura-grosor H/T es aproximadamente 5 a 8.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el grosor T del cuerpo de sellado es aproximadamente 6 a 19 mm.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, la distancia de desviacion I es aproximadamente 5 a 16 mm.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, un conjunto de sellado para proporcionar un sellado entre un primer componente y un segundo componente, incluye una superficie interna acoplada al primer componente, y que define un eje de conjunto de sellado, una superficie externa acoplada al segundo componente y un cuerpo de sellado que se extiende entre la superficie interna y la superficie externa, incluyendo el cuerpo de sellado una seccion interna del cuerpo que se extiende hacia fuera desde la superficie interna, una seccion externa del cuerpo que se extiende hacia dentro desde la superficie externa, y una seccion central del cuerpo que se extiende entre la seccion interna del cuerpo y la seccion externa del cuerpo, definiendo el cuerpo de sellado una seccion transversal generalmente en forma de S. El cuerpo de sellado define una altura H igual a una distancia radial entre la superficie interna y la superficie externa, la seccion interna del cuerpo incluye un punto de referencia A, y el cuerpo de sellado tiene una configuracion inicial y una configuracion instalada, donde la seccion interna del cuerpo esta desviada axialmente con respecto a la seccion externa del cuerpo de modo que el punto de referencia A esta desplazado una distancia de desviacion O entre la configuracion inicial y la configuracion instalada.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el cuerpo de sellado tiene ademas una razon desviacion-altura O/H, donde la razon desviacion-altura es 0,05 a 0,4.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, la razon desviacion- altura O/H es aproximadamente 0,1 a 0,3.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, la razon desviacion- altura O/H es aproximadamente 0,2.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, se proporciona una junta de conexion que tiene un pasador acoplado a un primer componente, definiendo el pasador un eje central, un casquillo acoplado al pasador y que define un centro de rotacion, y un segundo componente. Un conjunto de sellado proporciona un sellado entre el primer componente y el segundo componente e incluye una superficie interna acoplada al primer componente, una superficie externa acoplada al segundo componente, y un cuerpo de sellado que se extiende entre la superficie interna y la superficie externa, incluyendo el cuerpo de sellado una seccion interna del cuerpo que se extiende hacia fuera desde la superficie interna, una seccion externa del cuerpo que se extiende hacia dentro desde la superficie externa, y una seccion central del cuerpo que se extiende entre la seccion interna del cuerpo y la seccion externa del cuerpo, definiendo el cuerpo de sellado una seccion transversal generalmente en forma de S. El cuerpo de sellado define una altura H igual a una distancia radial entre la superficie interna y la superficie externa. La seccion central del cuerpo define un centroide C ubicado sustancialmente en un punto central geometrico de la seccion central del cuerpo, estando dispuesto el centroide C a lo largo de una lmea de referencia angular L que interseca el eje central del pasador, estando dispuesta la lmea de referencia angular L a un angulo a con respecto al eje central del pasador. El centroide C esta ubicado ademas a una distancia radial Y desde el eje central del pasador.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el angulo a es aproximadamente 51 a 61 grados.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, una razon altura- distancia radial H/Y es aproximadamente 0,4
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el angulo a es aproximadamente 56 grados.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el cuerpo de sellado define un grosor T igual a un grosor promedio de la seccion central del cuerpo, y en el que el grosor T es aproximadamente 6 a 19 mm.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el cuerpo de sellado define un grosor T igual a un grosor promedio de la seccion central del cuerpo, y en el que el cuerpo de sellado tiene una razon altura-grosor H/T de aproximadamente 3 a 9.
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En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, se proporciona un metodo para formar un conjunto de sellado para proporcionar un sellado entre un primer componente y un segundo componente que incluye moldear un elemento de sellado a partir de un material elastico para que tenga una configuracion inicial, teniendo el elemento de sellado una superficie interna acoplada al primer componente y que define un eje de conjunto de sellado, una superficie externa acoplada al segundo componente, una seccion interna del cuerpo que se eXtiende hacia fuera desde la superficie interna, una seccion externa del cuerpo que se extiende hacia dentro desde la superficie externa, y una seccion central del cuerpo que se extiende entre la seccion interna del cuerpo y la seccion externa del cuerpo. La seccion externa del cuerpo, la seccion central del cuerpo, y la seccion interna del cuerpo tienen una configuracion generalmente en forma de S, estando dispuesta la superficie interna en una primera posicion axial a lo largo del eje del conjunto de sellado en relacion con la superficie externa en la configuracion inicial. El metodo incluye ademas colocar el elemento de sellado en una configuracion pretensada desplazando la superficie interna axialmente a lo largo del eje del conjunto de sellado a una segunda posicion axial en relacion con la superficie externa, donde la segunda posicion axial esta desviada de la primera posicion axial una distancia de desviacion O.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, la distancia de desviacion O es aproximadamente 3 a 22 mm.
En otro aspecto de la divulgacion que puede combinarse con cualquiera de estos aspectos, la distancia de desviacion O se da en un sentido axial positivo.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, la distancia de desviacion O se da en un sentido axial negativo.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, la distancia de desviacion O es aproximadamente 11 mm.
En otro aspecto de la divulgacion que se puede combinar con cualquiera de estos aspectos, el cuerpo de sellado define un grosor T igual a un grosor promedio de la seccion central del cuerpo, y en el que el grosor T es aproximadamente 6 a 19 mm.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista en alzado lateral de un camion para minena que incorpora conjuntos de sellado dados a conocer en el presente documento.
La figura 2 es una vista en perspectiva de una suspension por enlace de cuatro barras acoplada a un bastidor del camion de la figura 1.
La figura 3 es una vista en alzado lateral, en seccion transversal, de un extremo de un enlace usado en la suspension por enlace de cuatro barras de la figura 2 que muestra una junta esferica y un conjunto de sellado.
La figura 4A es una vista en alzado lateral ampliada de una parte de un conjunto de sellado en una configuracion inicial.
La figura 4B es una vista en alzado lateral ampliada del conjunto de sellado de la figura 4A situado en una configuracion pretensada.
Descripcion detallada
La figura 1 ilustra una maquina tal como un camion 10 no de carretera. La maquina 10 puede tener cualquier construccion adecuada, y puede incluir un bastidor 12 y un instrumento tal como un cuerpo 14 basculante de transporte de material montado de manera pivotante en el bastidor 12. Una cabina 16 para operario opcional puede estar montada en la parte delantera del bastidor 12 por encima de un recinto para el sistema de potencia tal como un recinto 18 de motor. Una o mas fuentes de potencia, tales como turbinas, motores, batenas, celulas de combustible o condensadores (no mostrados) , pueden estar alojadas dentro del recinto 18 de motor para proporcionar potencia a una pluralidad de ruedas 19, que soportan el camion sobre el terreno. Un arbol 20 trasero puede estar acoplado a y puede rotar con las ruedas 19, y puede accionarse mediante la fuente de potencia.
El arbol 20 trasero puede portarlo un alojamiento 22 de arbol suspendido del bastidor 12. Opcionalmente y como se muestra de la mejor manera en la figura 2, el alojamiento 22 de arbol puede acoplarse al bastidor mediante una suspension por enlace de cuatro barras que incluye cuatro enlaces 24. Cada enlace 24 incluye un primer extremo acoplado de manera pivotante al bastidor 12 y un segundo extremo acoplado de manera pivotante al alojamiento 22 de arbol. La suspension por enlace de cuatro barras permite al arbol 20 trasero moverse de manera vertical y en rotacion (asf como una cantidad limitada de movimiento lateral) con respecto al bastidor 12 al tiempo que reduce la cantidad de esfuerzos de torsion y flexion que pueden transmitirse al bastidor 12 durante el funcionamiento de la maquina.
Por ejemplo, en un metodo de acoplamiento, un enlace mecanico, tal como una junta esferica, puede acoplarse a cada extremo de cada enlace 24. La junta esferica prevista en un extremo del enlace 24 puede juntar el enlace 24
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con el bastidor 12, mientras que la junta esferica prevista en un extremo opuesto del enlace 24 puede juntar el enlace 24 con el alojamiento de arbol. Como se muestra de la mejor manera en la figura 3, la junta 26 esferica puede incluir un pasador 28 que se extiende entre y lo portan un par de soportes 30 laterales (ilustrados en lmeas discontinuas en la figura 3, por motivos de claridad) formados o bien en el bastidor 12 o bien en el alojamiento 22 de arbol. La junta 26 incluye ademas un conjunto 32 de cojinete esferico que tiene un anillo 34 de rodadura externo y una bola 36 interna. El anillo 34 de rodadura y la bola 36 tienen superficies 38, 40 de cojinete esfericas complementarias, respectivamente, que tienen un centro de revolucion comun en 42. El anillo 34 de rodadura puede tener una construccion dividida o en dos piezas para facilitar el montaje de la bola 36. El anillo 34 de rodadura se monta en una cavidad 44 formada en el enlace 24. El anillo 34 de rodadura puede quedar retenido dentro de la cavidad 44 usando cualquier medio convencional, tal como un par de anillos 46 de fijacion a presion montados a cada lado del mismo.
La bola 36 tiene una superficie 48 de cojinete cilmdrica externa que recibe el pasador y monta, de manera que puede rotar y moverse de manera alterativa, el enlace 24 para un movimiento de rotacion alrededor de y un movimiento axial muy limitado a lo largo de un eje 50 central del pasador 28. El movimiento de rotacion tambien puede producirse entre las superficies 38, 40 esfericas complementarias, sin embargo las superficies esfericas proporcionan normalmente un movimiento de pivotado del enlace 24 en relacion con los soportes 30 alrededor del centro 42 de las superficies.
Se proporcionan un par de conjuntos 52 de sellado anulares para sellar el lubricante dentro de la junta 26. Cada conjunto 52 de sellado se monta entre el enlace 24 y el pasador 28 en uno respectivo de los lados opuestos del conjunto 32 de cojinete esferico para sellar de manera continua la junta 26 durante el funcionamiento de la misma. Como se muestra de la mejor manera en la figura 3, cada conjunto 52 de sellado incluye un anillo 54 de montaje externo, un cuerpo 56, y un anillo 58 de montaje interno. Todo el cuerpo 56 puede tener una construccion unitaria de un material duro, resistente al desgaste y elastico. Por ejemplo, el cuerpo 56 puede estar formado por un elastomero adecuado, tal como, por ejemplo, cloropreno, uretano, nitrilo, o caucho natural. Los anillos 54, 58 de montaje externo e interno pueden construirse a partir de acero.
Los inventores han encontrado configuraciones de conjunto de sellado y un proceso para formar el conjunto de sellado que reducen significativamente la tension en el cuerpo 56 de sellado durante el uso, aumentando de ese modo la vida de servicio. Las figuras 4A y 4B proporcionan vistas en seccion transversal ampliadas de una mitad superior de un cuerpo 56 de sellado. El cuerpo 56 de sellado incluye una superficie 70 interna generalmente cilmdrica que se extiende alrededor de un eje 72 del conjunto de sellado y acoplada al anillo 58 de montaje interno (figura 3) . El cuerpo 56 de sellado tambien incluye a una superficie 74 externa generalmente cilmdrica acoplada al anillo 54 de montaje externo. La superficie 70 interna incluye una cara 71 de contacto interna y la superficie 74 externa incluye una cara 75 de contacto externa. Las caras 71, 75 de contacto interna y externa estan configuradas para engancharse a partes de la junta 26 esferica cuando se instalan. Una seccion 76 interna del cuerpo anular se extiende hacia fuera desde la superficie 70 interna y una seccion 78 externa del cuerpo anular se extiende hacia dentro desde la superficie 74 externa. Una seccion 80 central del cuerpo se extiende entre la seccion 76 interna del cuerpo y la seccion 78 externa del cuerpo. El cuerpo 56 de sellado generalmente tiene una configuracion en forma de "S".
El cuerpo 56 de sellado en forma de S puede tener una configuracion inicial que le permite reducir la tension durante el funcionamiento al tiempo que aun protege y sella suficientemente la junta 26 esferica frente a los residuos. Basandose en pruebas y analisis, los inventores han encontrado que el cuerpo 56 de sellado puede moldearse en una configuracion inicial en la que la cara 71 de contacto interna esta separada de la cara 75 de contacto externa una distancia de desviacion inicial "I". El modelado y el analisis indican que la distancia de desviacion inicial "I" puede ser de aproximadamente 3 a 22 mm. La distancia de desviacion inicial "I" puede darse en cualquiera de los sentidos axiales. Es decir, la distancia de desviacion inicial "I" puede darse en un sentido axial negativo (hacia la derecha segun se muestra en la figura 4B) o en un sentido axial positivo (hacia la izquierda segun se muestra en la figura 4B) . El cuerpo 56 de sellado ilustrado en la figura 4A tiene una distancia de desviacion inicial "I" en el sentido axial negativo. Ademas del intervalo de distancias de desviacion iniciales "I" indicado anteriormente, la distancia de desviacion inicial "I" puede ser de aproximadamente 5 a 16 mm. Adicionalmente, la distancia de desviacion inicial "I" puede ser de aproximadamente 11 mm.
De manera adicional o alternativa, el cuerpo 56 de sellado en la configuracion inicial puede tener un grosor de sellado que esta dimensionado de manera proporcional a una altura de seccion transversal de sellado para reducir la tension al tiempo que se mantiene un sellado suficiente. Como se muestra de la mejor manera en la figura 3, la altura de sellado "H" es la distancia radial entre la superficie 70 interna y la superficie 74 externa. Por consiguiente, la altura "H" es la extension a lo largo de la cual se extiende el cuerpo 56 de sellado entre los componentes. La figura 3 tambien ilustra un grosor de alma "T" del cuerpo 56 de sellado. El grosor de alma "T" es sustancialmente igual a un grosor promedio de la seccion 80 central del cuerpo. Los inventores han encontrado que los cuerpos de sellado que tienen una razon altura-grosor H/T de aproximadamente 3 a 9 proporcionan una flexibilidad suficiente para permitir el movimiento de la junta 26 esferica al tiempo que protege la junta frente a residuos y reduce la tension dentro del cuerpo 56 de sellado. En algunas realizaciones, la razon altura-grosor H/T es de aproximadamente 5 a 8.
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De manera adicional o alternativa, el cuerpo 56 de sellado en forma de S puede pretensarse modificandolo con respecto a la configuracion inicial en una configuracion instalada que alivia adicionalmente la tension durante el funcionamiento. En la figura 4A, el cuerpo 56 de sellado se muestra en una configuracion inicial, que puede ser la forma en la que esta conformado o moldeado inicialmente el cuerpo 56. En la configuracion inicial de la realizacion a modo de ejemplo, la superficie 70 interna se dispone en una primera posicion axial a lo largo del eje 72 del conjunto de sellado con respecto a la superficie 74 externa. El cuerpo 56 puede situarse entonces en una configuracion pretensada mostrada en la figura 4B. En la configuracion pretensada a modo de ejemplo, la superficie 70 interna esta desplazada axialmente hacia la izquierda con respecto a la superficie 74 externa, como puede resultar evidente de la mejor manera al comparar la posicion inicial P1 del punto de referencia A (figura 4A) con la posicion desviada P2 del punto de referencia A (figura 4B) . La distancia axial entre las posiciones P1 y P2 define una distancia de desviacion "O". Tal como se muestra mediante las flechas en la figura 4b, el movimiento de la superficie 70 interna hacia la izquierda segun se muestra es un desplazamiento positivo, mientras que el movimiento hacia la derecha es un desplazamiento negativo. Puede seleccionarse una razon de la altura H del cuerpo de sellado con respecto a la distancia de desviacion O para reducir la tension en el cuerpo 56 de sellado. Mas espedficamente, en determinadas realizaciones, la razon altura-desviacion H/O puede ser de aproximadamente 0,05 a 0,4. En otras realizaciones, la razon altura-desviacion H/O puede ser de aproximadamente 0,1 a 0,3. En realizaciones adicionales, la razon altura- desviacion H/O es de aproximadamente 0,2. La distancia de desviacion O puede darse o bien en el sentido axial positivo (hacia la izquierda en la figura 4B) o bien en el sentido axial negativo (hacia la derecha en la figura 4B) .
El cuerpo 56 puede situarse en la configuracion pretensada durante el ensamblaje de la junta 26. Mas espedficamente, con el cuerpo 56 en la configuracion inicial y los anillos 54, 58 de montaje externo e interno unidos, el anillo 58 de montaje interno puede moverse lateralmente hasta que se engancha con un tope de superficie interna, tal como el lateral de la bola 36. El anillo 54 externo puede deslizarse entonces hasta engancharse con un tope de superficie externa, tal como un escariado 45 (figura 3) formado en el enlace 24. El escariado 45 puede estar dimensionado para un ajuste por presion con el anillo 54 externo.
Los inventores han identificado otra relacion mas que proporciona un cuerpo 56 de sellado en forma de S que tiene una tension reducida durante el funcionamiento. Esta relacion usa la posicion relativa del cuerpo 56 de sellado con respecto al centro 42 de la bola y la altura H del cuerpo 56 de sellado. Para identificar la posicion del cuerpo 56 de sellado en relacion con el centro 42 de la bola, se proporciona una lmea de referencia angular "L" en la figura 3 que se extiende desde el centro 42 de la bola hasta un centroide "C" ubicado sustancialmente en un punto central geometrico de la seccion 80 central del cuerpo. La lmea de referencia angular L y el eje 50 central que discurre a traves del centro 42 forman un angulo a que indica generalmente una posicion del cuerpo 56 de sellado con respecto al centro 42. De manera adicional, se define una distancia radial "Y" del cuerpo 56 de sellado como la distancia radial desde el eje 50 central hasta el centroide C. Segun determinadas realizaciones, los inventores han encontrado que el angulo a debe ser de aproximadamente 51 a 61 grados y una razon altura-distancia radial H/Y debe ser de aproximadamente 0,4. En otra realizacion, el angulo a puede ser de aproximadamente 56 grados mientras se mantiene la razon altura-distancia radial H/Y de aproximadamente 0,4. De manera adicional, el grosor T del cuerpo 56 de sellado tambien puede seleccionarse de modo que la razon altura-grosor H/T sea de aproximadamente 5 a 8, como se comento anteriormente.
Aplicabilidad industrial
En general, los conjuntos de sellado dados a conocer anteriormente pueden usarse para proteger juntas moviles. Las juntas moviles pueden usarse para conectar componentes usados en diversos tipos de aparatos y/o maquinas. Por ejemplo, pueden usarse conjuntos de sellado para proteger las juntas esfericas de un camion no de carretera. Los conjuntos de sellado dados a conocer en el presente documento pueden proporcionar una vida de servicio ampliada durante el funcionamiento.
A continuacion se proporcionan detalles de realizaciones a modo de ejemplo adecuadas para aplicaciones en camiones grandes. Los cuerpos de sellado a modo de ejemplo pueden tener una altura H de aproximadamente 56 mm, un grosor T de aproximadamente 6 a 19 mm, y una distancia de desviacion O de aproximadamente 3 a 22 mm o bien en el sentido axial positivo o bien en el sentido axial negativo. De manera adicional, los cuerpos de sellado pueden colocarse con respecto a un centro de la bola de modo que tengan un angulo a de aproximadamente 56 grados y una distancia radial Y de aproximadamente 130 mm. Por consiguiente, los cuerpos de sellado a modo de ejemplo entran dentro de los intervalos de razon altura-grosor H/T, razon desviacion-altura O/H y razon altura- distancia radial y de angulo a especificados anteriormente.
Se llevo a cabo un analisis de elementos finitos (FEA) en varios de los cuerpos de sellado para camiones grandes a modo de ejemplo especificados anteriormente. Segun el analisis, los cuerpos de sellado para camiones grandes que tienen las especificaciones anteriores demostraron suficiente flexibilidad, suficiente proteccion frente a residuos y una tension reducida durante el funcionamiento.
De manera adicional, se analizaron diversas distancias de desviacion O para un cuerpo de sellado que tiene una altura H de aproximadamente 56 mm. El FEA indico que el desplazamiento axial crea un pretensado en el cuerpo que contrarresta mejor las tensiones encontradas durante el funcionamiento, reduciendo de ese modo los niveles de esfuerzo resultantes en el cuerpo. El analisis indico que un desplazamiento axial de aproximadamente 3 a 22 mm en cualquiera de los sentidos axiales proporciono un pretensado ventajoso.
Se analizaron cuerpos de sellado que teman multiples grosores diferentes T con distancias de desviacion O variables. Mas espedficamente, se analizaron cuerpos de sellado que teman grosores T que oscilaban entre aproximadamente 6 y 19 mm a distancias de desviacion que oscilaban entre aproximadamente 3 y 22 mm en cualquiera de los sentidos axiales. Se determino sorprendentemente que, para cada grosor T dado, la tension se 5 minimizo con aproximadamente la misma distancia de desviacion O. Segun el analisis, una distancia de desviacion O de aproximadamente 3 a 22 mm resulto ventajosa. En otras realizaciones, una distancia de desviacion O de aproximadamente 5 a 16 mm resulto ventajosa. Adicionalmente, una distancia de desviacion O de aproximadamente 11 mm proporciono una reduccion de tension ventajosa para cada grosor T. Ademas, generalmente se encontro que la tension disminma a medida que se reduda el grosor T. En aplicaciones para camiones grandes, se determino que 10 un grosor T de aproximadamente 10 a 15 mm proporciono una reduccion de tension suficiente al tiempo que se mantema un grosor suficiente para la proteccion frente a residuos encontrados en condiciones fuera de carretera tfpicas.
Durante el FEA se estimaron tensiones para dos condiciones de cuerpo de sellado extremas. Mas espedficamente, se analizaron modelos de los cuerpos de sellado en condiciones de inclinacion positiva y negativa en las que la 15 superficie externa se hace rotar aproximadamente 6 grados por encima de la horizontal y la superficie externa se hace rotar aproximadamente 6 grados por debajo de la horizontal, respectivamente. Entonces se determinaron y analizaron las tensiones resultantes en los cuerpos de selladlo.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Una combinacion de un primer componente, un segundo componente y un conjunto (52) de sellado para proporcionar un sellado entre el primer componente y el segundo componente, comprendiendo el conjunto (52) de sellado:
    una superficie (70) interna acoplada al primer componente y que define un eje (72) del conjunto de sellado; una superficie (74) externa acoplada al segundo componente;
    un cuerpo (56) de sellado que se extiende entre la superficie (70) interna y la superficie (74) externa, incluyendo el cuerpo (56) de sellado una seccion (76) interna del cuerpo que se extiende hacia fuera desde la superficie (70) interna, una seccion (78) externa del cuerpo que se extiende hacia dentro desde la superficie (74) externa, y una seccion (80) central del cuerpo que se extiende entre la seccion (76) interna del cuerpo y la seccion (78) externa del cuerpo, definiendo el cuerpo (56) de sellado una seccion transversal generalmente en forma de S;
    definiendo el cuerpo (56) de sellado una altura H igual a una distancia radial entre la superficie (70) interna y la superficie (74) externa;
    incluyendo la seccion (76) interna del cuerpo un punto de referencia A;
    teniendo el cuerpo (56) de sellado una configuracion inicial y una configuracion instalada, donde la seccion (76) interna del cuerpo esta desviada axialmente con respecto a la seccion (78) externa del cuerpo de modo que el punto de referencia A esta desplazado una distancia de desviacion O entre la configuracion inicial y la configuracion instalada; y
    el cuerpo (56) de sellado tiene una razon desviacion-altura O/H, donde la razon desviacion-altura es 0,05 a 0,4.
  2. 2. La combinacion de la reivindicacion 1, en la que la razon desviacion-altura O/H es 0,1 a 0,3.
  3. 3. La combinacion de la reivindicacion 1, en la que la razon desviacion-altura O/H es 0,2.
  4. 4. La combinacion de la reivindicacion 1, en la que la distancia de desviacion O se da en una direccion axial positiva.
  5. 5. La combinacion de la reivindicacion 1, en la que la distancia de desviacion O se da en una direccion axial
    negativa.
  6. 6. Un metodo para formar un conjunto (52) de sellado para proporcionar un sellado entre un primer componente y un segundo componente, comprendiendo el metodo:
    moldear un cuerpo (56) de sellado a partir de un material elastico para que tenga una configuracion inicial, incluyendo el cuerpo (56) de sellado:
    una superficie (70) interna acoplada al primer componente y que define un eje (72) de conjunto de sellado; una superficie (74) externa acoplada al segundo componente,
    una seccion (76) interna del cuerpo que se extiende hacia fuera desde la superficie (70) interna;
    una seccion (78) externa del cuerpo que se extiende hacia dentro desde la superficie (74) externa; y
    una seccion (80) central del cuerpo que se extiende entre la seccion (76) interna del cuerpo y la seccion (78) externa del cuerpo;
    donde la seccion (78) externa del cuerpo, la seccion (80) central del cuerpo, y la seccion (76) interna del cuerpo tienen una configuracion generalmente en forma de S, y
    donde la superficie (70) interna esta dispuesta en una primera posicion axial a lo largo del eje (72) del conjunto de sellado en relacion con la superficie (74) externa en la configuracion inicial; y
    colocar el cuerpo (56) de sellado en una configuracion pretensada desplazando la superficie (70) interna axialmente a lo largo del eje (72) del conjunto de sellado a una segunda posicion axial en relacion con la superficie (74) externa, donde la segunda posicion axial esta desviada de la primera posicion axial una distancia de desviacion O.
  7. 7. El metodo de la reivindicacion 6, en el que la distancia de desviacion O es 3 a 22 mm.
  8. 8. El metodo de la reivindicacion 6, en el que la distancia de desviacion O se da en una direccion axial positiva.
  9. 9. El metodo de la reivindicacion 6, en el que la distancia de desviacion O se da en una direccion axial negativa.
  10. 10. El metodo de la reivindicacion 6, en el que la distancia de desviacion O es 11 mm.
    11 El metodo de la reivindicacion 6, en el que el cuerpo (56) de sellado define un grosor T igual a un grosor promedio de la seccion (80) central del cuerpo, y en el que el grosor T es de 6 a 19 mm.
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