ES2627941T3 - Disposición de anillo de apoyo para una junta de alta presión - Google Patents

Disposición de anillo de apoyo para una junta de alta presión Download PDF

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Wilfried Knauf
Peter Weber
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Abstract

Disposición de anillo de apoyo para una junta de alta presión, en donde la junta de alta presión, junto con la disposición de anillo de apoyo, está prevista para un cierre de recipiente axialmente insertable o pivotable hacia adentro (1) que está dispuesto en una parte cilíndrica de un recipiente de alta presión, en donde la junta de alta presión con ayuda de la disposición de anillo de apoyo obtura radialmente la parte cilíndrica del recipiente de alta presión, y sobre la disposición de anillo de apoyo y la junta de alta presión se ejerce una presión máxima de hasta 10.000 bares por medio de un fluido, presentando visto desde el lado del fluido lo siguiente: - Una fijación axial de la disposición (6), - un anillo de empaquetadura (4, 5) puesto en contacto sobre el cierre del recipiente (1), en donde el anillo de empaquetadura (4, 5) está pretensado radialmente, - por lo menos un anillo de apoyo que en su lado perpendicular al eje del cierre del recipiente (1) presenta una superficie frontal (7), caracterizada porque - se provee por lo menos una disposición de anillo de apoyo (8) que está formada por lo menos por dos piezas conformadas y perfiladas que se apoyan mutuamente (2, 3), - en donde las piezas conformadas están juntas en contacto mutuo y en sus lados mutuamente adyacentes presentan superficies cónicas y paralelas entre sí (12), y - una de las superficies contrarias cónicas y paralelas (12) comienza en la superficie frontal (7), - y entre las superficies contrarias cónicas y paralelas entre sí (12) se provee una zona de transición (11).

Description

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DESCRIPCION
Disposicion de anillo de apoyo para una junta de alta presion
La presente invencion se refiere a una disposicion de anillo de apoyo para una obturacion de alta presion, en la que la obturacion de alta presion junto con la disposicion de anillo de apoyo esta prevista para un cierre de recipiente axialmente insertable o pivotable hacia adentro, que se dispone en la parte cilmdrica de un recipiente de alta presion, en el que la obturacion de alta presion con ayuda de la disposicion de anillo de apoyo obtura radialmente la parte cilmdrica del recipiente de alta presion, y en el que sobre la disposicion de anillo de apoyo y la obturacion de alta presion se ejerce una presion maxima de hasta 10.000 bares por medio de un fluido.
El documento US 4.570.944 se refiere a una disposicion de anillo de apoyo para un embolo de presion que se puede poner en movimiento de vaiven, en la que la disposicion de anillo de apoyo esta formada por un anillo de obturacion de baja presion, un anillo de levas y un anillo de obturacion de alta presion, con lo que se puede ejercer una presion de hasta aproximadamente 350 bares sobre un fluido. Todos los anillos aqu mencionados tienen un efecto obturador.
En el tratamiento de alta presion de productos, los productos se someten a un medio de alta presion dentro de una camara de alta presion, y se tratan con una presion de hasta 10.000 bares. Sobre una obturacion de alta presion actuan diferentes fuerzas, tales como tension por presion, tension por traccion, etc., con una alta frecuencia de carga. Adicionalmente, se puede producir una dilatacion sustancial o la compresion del recipiente y el cierre del recipiente, lo que entre otras cosas puede causar fugas, grietas u otras aberturas, en las que puede penetrar la obturacion. Por lo tanto, se usan elementos adicionales, tales como construcciones de anillo de apoyo, para cerrar la grieta, etc., bajo presion y de esa manera apoyar correspondientemente la obturacion de alta presion (US-A-30258 151).
Por lo tanto, el objetivo de la presente invencion consiste en proveer una disposicion de anillo de apoyo para una obturacion de alta presion que este prevista para un cierre de recipiente axialmente insertable o pivotable hacia adentro y dispuesto en una parte cilmdrica de un recipiente de alta presion, en el que la obturacion de alta presion con ayuda de la disposicion de anillo de apoyo obtura radialmente la parte cilmdrica del recipiente de alta presion, y en el que sobre la disposicion de anillo de apoyo y obturacion de alta presion se ejerce una presion maxima de hasta 10.000 bares por medio de un fluido.
Este objetivo se logra a traves de una disposicion de anillo de apoyo (8) para una obturacion de alta presion, en la que la obturacion de alta presion junto con la disposicion de anillo de apoyo (8) esta prevista para un cierre de recipiente axialmente insertable o pivotable hacia adentro (1) que se dispone dentro de una parte cilmdrica de un recipiente de alta presion, en el que la obturacion de alta presion con ayuda de la disposicion de anillo de apoyo (8) obtura radialmente la parte cilmdrica del recipiente de alta presion, y en el que sobre la disposicion de anillo de apoyo (8) y la obturacion de alta presion (4, 5) se ejerce una presion maxima de hasta 10.000 bares por medio de un fluido, y que, visto desde el lado del fluido, presenta lo siguiente:
• Una fijacion axial de la disposicion (6),
• un anillo de obturacion (4, 5) puesto en contacto sobre el cierre del recipiente (1), en el que el anillo de obturacion (4, 5) esta pretensado radialmente,
• por lo menos un anillo de apoyo que en su lado perpendicular al eje del cierre del recipiente (1) presenta una superficie frontal (7), en lo que
• se provee por lo menos una disposicion de anillo de apoyo (8) que esta formada por lo menos por dos piezas perfiladas conformadas que se apoyan mutuamente (2, 3),
• en la que las piezas conformadas se disponen mutuamente adyacentes y en sus lados mutuamente adyacentes presentan superficies contrarias conicas y paralelas entre sf (12), y
• una de las superficies contrarias conicas y paralelas entre sf (12) comienza en la superficie frontal (7).
Una disposicion de anillo de apoyo (8) en principio puede estar integrada por cualquier cantidad de piezas conformadas que se quiera, siempre y cuando se logre el efecto de apoyo de las mismas para las obturaciones de alta presion. De manera ventajosa, la disposicion de anillo de apoyo (8) se disena con dos piezas conformadas perfiladas que se apoyan mutuamente. Las piezas conformadas se ponen en contacto mutuo, y en sus lados mutuamente adyacentes presentan superficies contrarias conicas y paralelas entre sf (12).
Debido a la construccion en la que las piezas de la disposicion de anillo de apoyo (8) presentan superficies conicas y paralelas entre sf en sus lados mutuamente adyacentes, las piezas de la disposicion de anillo de apoyo (8) pueden deslizarse para ponerse en contacto mutuo y de esta manera se previene la formacion de fugas, grietas u otras aberturas entre el cierre del recipiente (12) y el recipiente.
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Para prevenir que partes del anillo de obturacion puedan escurrirse o extrusionarse dentro de la grieta resultante de la dilatacion, la superficie contraria conica y paralela (12) comienza en la superficie frontal (7). Debido a que las superficies contrarias conicas y paralelas (12) se deslizan para ponerse en contacto mutuo, de esta manera no se produce ninguna grieta.
Por lo menos una de las piezas conformadas puede estar formada por el cierre del recipiente mismo (1). Esta pieza conformada se apoya en la otra pieza conformada de la disposicion de anillo de apoyo (8) por medio de superficies contrarias conicas y paralelas (12).
Una de las piezas conformadas tambien puede estar formada por un componente separable del cierre del recipiente (1). Mientras el componente separable del cierre del recipiente (1) presente la misma caractenstica, es decir, superficies contrarias conicas y paralelas, el componente separable causara el mismo efecto. El componente separable puede estar formado, por ejemplo, por un anillo que presenta superficies contrarias conicas y paralelas.
La superficie frontal (7) de una de las piezas conformadas esta dispuesta de manera perpendicular al eje del cierre del recipiente (1). Obviamente, la superficie frontal (7) tambien puede presentar otra forma, por ejemplo, en promedio puede estar dispuesta con una inclinacion de 90 ± 30° con respecto al eje del cierre del recipiente (1).
El cono de las superficies contrarias conicas y paralelas (12) puede presentar un angulo de inclinacion de 40° a 80° con respecto al eje del cierre del recipiente (1). Entre las superficies contrarias conicas y mutuamente paralelas (12) se provee una zona de transicion (11), en la que la zona de transicion (11) se configura de tal manera que las piezas conformadas despues de aliviarse la presion vuelven a estar mutuamente adyacentes, como lo estaban en la posicion inicial antes de acumularse la presion.
Por ejemplo, la zona de transicion (11) puede ser ligeramente conica o curvada, de tal manera que las piezas conformadas en la zona de transicion (11) forman un espacio abombado hacia arriba y otro espacio abombado hacia abajo, en el que la zona de transicion (11) tambien puede presentar cualquier otra forma que se quiera, siempre y cuando cumpla su funcion.
Preferentemente, la zona de transicion (11) puede configurarse de tal manera que la pieza conformada exterior (3) y la pieza conformada interior (2) en la zona de transicion (11) presenta superficies mutuamente paralelas. Estas superficies paralelas tambien pueden ser paralelas al eje del cierre del recipiente (1), en lo que la pieza conformada exterior (3) se refiere a la pieza mas alejada del eje del cierre del recipiente (1), y la pieza conformada interior (2) se refiere a la pieza mas cercana al eje del cierre del recipiente (1) en comparacion con la pieza conformada exterior (3).
De manera ideal, la pieza conformada exterior (3) en el lado orientado hacia el anillo de obturacion (4) presenta un plano inclinado de introduccion.
La disposicion de anillo de apoyo (8) puede estar formada por mas de dos piezas, en lo que la pieza conformada exterior (3) - un anillo - a su vez puede estar formada, por ejemplo, por dos anillos parciales que se ensamblan entre sf, debido a que se configura con una ranura (9) que se extiende radialmente en la direccion circunferencial y una entalladura continua en la direccion circunferencial de la circunferencia exterior, en lo que las partes ranuradas del anillo se mantienen unidas en la entalladura mediante un dispositivo tensor (10). El dispositivo tensor (10 permite que las partes ranuradas del anillo vuelvan a unirse con seguridad despues de aliviarse la presion.
La entalladura provista en la direccion circunferencial del anillo, en su circunferencia exterior, puede disenarse de diferentes maneras, dependiendo del dispositivo tensor (10). La seccion transversal de la entalladura puede tener, por ejemplo, una forma rectangular, redonda, ovalada u otra forma geometrica, en la que se pueden mantener unidas las partes ranuradas del anillo por medio de un dispositivo tensor (10).
El dispositivo tensor (10) puede ser, por ejemplo, un anillo de material polimerico o elastomero. Adicionalmente, como elementos apropiados para el dispositivo tensor (10) pueden servir, por ejemplo, un cable de alambre apropiado o un arrollamiento de cable, cuerda o una grapa elastica.
Esta prevista una fijacion axial de la disposicion (6). Esta fijacion puede estar formada por un anillo / un anillo frontal.
Con una presion de hasta 10.000 bares, las dos piezas conformadas (2, 3) debenan estar hechas de una aleacion altamente resistente. Para esto es ventajoso, si la pieza conformada exterior (3) presenta un modulo E (modulo de elasticidad) menor que el del recipiente y/o del cierre del recipiente (1).
Por lo menos una de las piezas conformadas preferentemente esta hecha de una aleacion de cobre o una aleacion de titanio. Por lo menos una de las piezas conformadas preferentemente esta hecha de acero.
La obturacion de alta presion con la disposicion de anillo de apoyo (8) preferentemente esta fijada sobre el cierre del recipiente (1).
La Fig. 1a representa una obturacion de alta presion con la disposicion de anillo de apoyo (8) sobre un cierre de recipiente (1).
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La Fig. 1b es una ampliacion de la seccion A de la Fig. 1a.
La Fig. 1c es una representacion detallada de la obturacion de alta presion con la disposicion de anillo de apoyo (8).
La Fig. 2 representa la disposicion de anillo de apoyo (8) con los dos anillos parciales (2, 3).
La Fig. 3a representa un anillo exterior ranurado.
La Fig. 3b representa la entalladura con el dispositivo tensor (10).
En las Figs. 1a, 1b, 1c se representa la obturacion de alta presion y la disposicion de anillo de apoyo (8) sobre el cierre del recipiente (1). Visto desde el lado del fluido, la obturacion de alta presion y la disposicion de anillo de apoyo (8) comprenden un anillo frontal (6), un anillo de obturacion (4) puesto en contacto sobre el cierre del recipiente (1), en el que el anillo de obturacion (4) presenta una ranura en forma de C, y la ranura comprende una junta torica (5). Adyacente al anillo de obturacion (4) se provee una disposicion de anillo de apoyo (8) que esta formada por dos anillos parciales, es decir, un anillo de apoyo interior (2) y un anillo de apoyo exterior (3). Los dos anillos parciales se disponen en contacto mutuo. El anillo frontal (6) esta provisto con agujeros y dispositivos de fijacion. Mediante los dispositivos de fijacion en el anillo frontal (6), la obturacion de alta presion y la disposicion de anillo de apoyo (8) se sujetan axialmente sobre el cierre del recipiente (1).
En la Fig. 2, el anillo de apoyo interior (2) / la pieza conformada interior y el anillo de apoyo exterior (3) / la pieza conformada exterior presentan superficies mutuamente paralelas (12) en sus lados adyacentes entre sf, y estas superficies paralelas (12) comienzan en la superficie frontal (7), en lo que el anillo de apoyo interior (2) / la pieza conformada interior y el anillo de apoyo exterior (3) / la pieza conformada exterior en sus lados mutuamente adyacentes presentan respectivamente un cono con un mismo angulo de inclinacion, y entre las superficies mutuamente paralelas se provee una zona de transicion (11), en la que la zona de transicion (11) esta configurada de tal manera que el anillo de apoyo interior (2) / la pieza conformada interior y el anillo de apoyo exterior (3) / la pieza conformada exterior en la zona de transicion (11) presentan superficies paralelas entre sf Debido a esta forma de realizacion, se logra una mejor distribucion de la carga axial sobre la anchura del anillo y adicionalmente se define con precision la posicion radial en estado despresurizado.
En la Fig. 2 solo se representa una posibilidad de realizacion de la disposicion de anillo de apoyo (8). Sin embargo, los anillos de apoyo tambien pueden estar dispuestos de tal manera que la superficie frontal (7) del anillo de apoyo interior (2) / la pieza conformada interior del anillo de obturacion (4) y la superficie frontal (7) del anillo de apoyo exterior (3) / la pieza conformada exterior se disponen de manera adyacente al cierre del recipiente (1). Esto no tiene influencia sobre el efecto de apoyo de la disposicion de anillo de apoyo ensamblada (8).
En las Fig. 3a, 3b se representa el anillo de apoyo exterior ranurado (3) / la pieza conformada exterior en diferentes perspectivas. La Fig. 3a muestra la ampliacion del sitio ranurado (seccion B) del anillo de apoyo exterior (3) / de la pieza conformada exterior, en lo que la ranura (9) se extiende radialmente en la direccion circunferencial. La tension de traccion que actua sobre el anillo de apoyo exterior (3) se elimina en gran parte debido a esta forma de realizacion.
En la direccion circunferencial del anillo de apoyo exterior (3) / de la pieza conformada exterior se provee una entalladura en la circunferencia exterior, en la que las partes ranuradas del anillo de apoyo exterior (3) / que la pieza conformada exterior se sujetan por medio de un dispositivo tensor (10), tal como, por ejemplo, un anillo de material polimerico. La Fig. 3b muestra una posible entalladura junto con el dispositivo tensor (10) con una seccion transversal rectangular.
Lista de caracteres de referencia
1 Cierre del recipiente
2 Anillo de apoyo interior / pieza conformada interior
3 Anillo de apoyo exterior / pieza conformada exterior
4 Anillo de obturacion
5 Junta torica
6 Fijacion axial / anillo frontal
7 Superficie frontal
8 Disposicion de anillo de apoyo
9 Ranura
10 Dispositivo tensor
11 Zona de transicion
12 Superficie contraria conica y paralela

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Disposicion de anillo de apoyo para una junta de alta presion, en donde la junta de alta presion, junto con la disposicion de anillo de apoyo, esta prevista para un cierre de recipiente axialmente insertable o pivotable hacia adentro (1) que esta dispuesto en una parte cilmdrica de un recipiente de alta presion, en donde la junta de alta presion con ayuda de la disposicion de anillo de apoyo obtura radialmente la parte cilmdrica del recipiente de alta presion, y sobre la disposicion de anillo de apoyo y la junta de alta presion se ejerce una presion maxima de hasta 10.000 bares por medio de un fluido, presentando visto desde el lado del fluido lo siguiente:
    • Una fijacion axial de la disposicion (6),
    • un anillo de empaquetadura (4, 5) puesto en contacto sobre el cierre del recipiente (1), en donde el anillo de empaquetadura (4, 5) esta pretensado radialmente,
    • por lo menos un anillo de apoyo que en su lado perpendicular al eje del cierre del recipiente (1) presenta una superficie frontal (7), caracterizada porque
    • se provee por lo menos una disposicion de anillo de apoyo (8) que esta formada por lo menos por dos piezas conformadas y perfiladas que se apoyan mutuamente (2, 3),
    • en donde las piezas conformadas estan juntas en contacto mutuo y en sus lados mutuamente adyacentes presentan superficies conicas y paralelas entre sf (12), y
    • una de las superficies contrarias conicas y paralelas (12) comienza en la superficie frontal (7),
    • y entre las superficies contrarias conicas y paralelas entre sf (12) se provee una zona de transicion (11).
  2. 2. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque por lo menos una de las piezas conformadas esta formada por el propio cierre del recipiente (1).
  3. 3. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque por lo menos una de las piezas conformadas esta formada por un componente separable del cierre del recipiente (1).
  4. 4. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque la superficie frontal (7) esta dispuesta de manera perpendicular al eje del cierre del recipiente (1).
  5. 5. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque la superficie frontal (7) en promedio se encuentra dispuesta con una inclinacion de 90 ± 30° con respecto al eje del cierre del recipiente (1).
  6. 6. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada porque el cono presenta un angulo de inclinacion de 40° a 80° con respecto al eje del cierre del recipiente (1).
  7. 7. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque la zona de transicion (11) se configura de tal manera que las piezas conformadas despues de aliviarse la presion vuelven a ponerse en contacto mutuo como en la posicion inicial antes de acumularse la presion.
  8. 8. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizada porque la zona de transicion (11) preferentemente se configura de tal manera que las piezas conformadas en la zona de transicion (11) presentan superficies paralelas entre sf
  9. 9. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque por lo menos una de las piezas conformadas presenta una ranura (9) que se extiende radialmente en la direccion circunferencial, asf como una entalladura continua en la direccion circunferencial de la circunferencia exterior, en donde las partes ranuradas se mantienen unidas en la entalladura por medio de un dispositivo tensor (10).
  10. 10. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque por lo menos una de las piezas conformadas esta hecha de una aleacion altamente resistente y presenta un modulo E menor que el del recipiente y del cierre del recipiente (1).
  11. 11. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizada porque por lo menos una de las piezas conformadas preferentemente esta hecha de una aleacion de cobre o de una aleacion de titanio.
  12. 12. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizada porque por lo menos una de las piezas conformadas preferentemente esta hecha de acero.
  13. 13. Disposicion de anillo de apoyo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la junta de alta presion con la disposicion de anillo de apoyo (8) preferentemente esta fijada sobre el cierre del recipiente (1).
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