ES2749206T3 - Conjunto de estanqueidad con un dispositivo de enfriamiento - Google Patents

Abstract

Conjunto de estanqueidad comprendiendo un dispositivo de enfriamiento, en particular una junta de estanqueidad mecánica, comprendiendo el conjunto de estanqueidad un primer anillo rotante (1) y un segundo anillo fijo (2) que son empujados el uno contra el otro por una fuerza, formándose una superficie de estanqueidad (3) entre el primer y el segundo anillo (1, 2), estando previsto un dispositivo de enfriamiento en el segundo anillo fijo (2), comprendiendo el dispositivo de enfriamiento una primera región de absorción de calor (4) que está en contacto directo con el segundo anillo (2) y una segunda región de disipación de calor (5) así como unos elementos de resorte (6) que comprenden al menos dos puntos de transferencia (7) que empujan la región de absorción de calor (4) de manera permanente contra el segundo anillo (2), estando los elementos de resorte (6) realizados a través de una lámina termoconductora, caracterizado por el hecho de que la región de absorción de calor (4), la región de disipación de calor (5) y el elemento de resorte (6) están fabricados a partir de un solo material, en particular en una sola pieza.

Description

DESCRIPCION

Conjunto de estanqueidad con un dispositivo de enfriamiento

La invención se refiere a un conjunto de estanqueidad con un dispositivo de enfriamiento, en particular un sello me­ cánico.

Un sello mecánico se emplea para el sellado entre una pieza rotante, por ejemplo un árbol, y una pieza fija, por ejemplo una carcasa. En el empleo de una bomba centrifuga, un sello mecánico permite obturar el fluido en el inte­ rior de la carcasa contra el entorno, con una elevada presión del fluido.

El sello mecánico se compone de un primer anillo rotante, conectado con el árbol y un segundo anillo fijo conectado con la carcasa, siendo ambos empujados el uno contra el otro mediante la fuerza del resorte, para reforzar el efecto de sellado.

La superficie de contacto entre el primer y el segundo anillo está cargada fuertemente de fricción que es reducida por la selección de materiales apropiados y un procesamiento cuidadoso de las superficies. Sin embargo, causada por el sistema, la fricción en esta superficie no puede evitarse. El calor que resulta es molesto para el conjunto de estanqueidad. La disipación del calor a partir de la región de la superficie deslizante suele ser objeto de la investiga­ ción de todos los fabricantes de sellos mecánicos.

El calor resultante puede ser evacuado mediante un agente de enfriamiento, alimentado explícitamente. A este efec­ to conviene en particular el agua que debe ser llevada lo más cerca posible a la superficie de sellado. El documento DE 2409 954 A1 enseña un sistema de conductos en el entorno directo de un sello mecánico, con el cual se trata mantener el agente de enfriamiento en un contacto lo más largo posible con las regiones calentadas.

El documento DE 4238932 A1 muestra un sello mecánico en el cual el enfriamiento debe ser obtenido por el hecho de proveer unos nervios de enfriamiento en el lado del aire de la junta. Dicha ampliación de la superficie debe mejo­ rar una disipación de calor.

Para la protección del fluido de transporte contra el calor que es liberado en la junta existe aun la posibilidad de una separación en el espacio, tal como ello se muestra en el documento DE 101 20409 A1. La junta es separada de la bomba y la región entre los dos es equipada de dispositivos de enfriamiento. Ello, sin embargo, requiere un espacio más amplio que no siempre existe en la medida correspondiente.

El documento JP 2011 058517 A muestra un sello mecánico, en el cual la parte fija está provista de un dispositivo de enfriamiento.

El documento WO 2009/067143 A1 muestra un sello mecánico con una capa de un medio caloportador.

El documento JP 2007032652 A muestra un sello mecánico con un cuerpo de enfriamiento.

El documento US 5375852 A muestra una junta con un medio caloportador.

El documento US 3419279 A muestra un sello mecánico con un líquido de enfriamiento.

El documento DE 1982170 muestra un conjunto de estanqueidad según el concepto general de la reivindicación 1. Común para todas las propuestas es el problema de la diferencia de expansión de calor en caso de calentamiento. Ya que la junta es calentada enormemente en una región muy limitada, se producen también unos efectos locales. En el interior de los dos anillos, este problema ya está solucionado muy bien, pero el acoplamiento de un dispositivo de enfriamiento con el anillo a ser enfriado representa un reto especial que apenas es considerado en el estado de la técnica mencionado.

El objeto de la invención es crear un dispositivo de enfriamiento para un conjunto de estanqueidad que consiste de un primer anillo rotante y un segundo anillo fijo que son empujados el uno contra el otro por una fuerza, formando una superficie de estanqueidad que sea fácil a fabricar y que funcione de manera fiable.

Se soluciona el objeto a través de un conjunto de estanqueidad con un dispositivo de enfriamiento, en particular un sello mecánico, comprendiendo el conjunto de estanqueidad un primer anillo rotante y un segundo anillo fijo que son empujados el uno contra el otro por una fuerza, formándose una superficie de estanqueidad entre el primer y el se­ gundo anillo, estando previsto un dispositivo de enfriamiento en el segundo anillo fijo, comprendiendo el dispositivo de enfriamiento una primera región de absorción de calor que está en contacto directo con el segundo anillo y una segunda región de disipación de calor, así como unos elementos de resorte que comprenden al menos dos puntos de transferencia que empujan la región de absorción de calor de manera permanente contra el segundo anillo. De esta manera se permite un enfriamiento continuo del segundo anillo. En caso de que el conjunto entero se expande con el calentamiento, el dispositivo de absorción de calor es empujado por los elementos de resorte de manera con­ tinua contra el segundo anillo, de tal modo que el enfriamiento sea asegurado.

La región de los resortes es realizada a través de una lámina termoconductora. Ésta aporta tanto una buena conduc­ tividad de calor como también un efecto muelle suficiente.

Los dispositivos de absorción de calor, de disipación de calor y el elemento de resorte están fabricados a partir de un solo material, particularmente en una sola pieza. Ello tiene la ventaja de que en el interior del dispositivo de enfria­ miento no se debe esperar una diferencia de expansión. Todos los componentes se dilatan de modo homogéneo. En caso de una conducción de calor rápida en el interior del dispositivo de enfriamiento se deberían evitar las tensiones. A través del elemento de resorte las fases de transición se suavizan de modo adicional. La transmisión de calor desde un componente hacia el otro es afectada esencialmente a través de una forma apropiada del punto de trans­ ferencia.

En una forma de realización de la invención, los espacios intermedios en el dispositivo de enfriamiento son llenados de un material termoconductor, en particular de una pasta térmica o de almohadillas termoconductoras. Ello aumen­ ta el efecto del enfriamiento de manera adicional, ya que las regiones de las barreras térmicas pueden ser reducidas de manera considerable. En una forma de realización en una sola pieza del dispositivo de enfriamiento, la región de los resortes es fabricada por ejemplo por un corte térmico, por láser o por chorro de agua a partir de un material completo, o el dispositivo de enfriamiento entero es configurado en un proceso de impresión tridimensional. De mo­ do alternativo, el dispositivo de enfriamiento puede fabricarse en una forma de realización en varias piezas.

En una forma de realización adicional, un agente de enfriamiento circula alrededor de la región de la disipación de calor y/o los espacios intermedios, mediante lo cual se puede crear un buen gradiente térmico que puede mejorar claramente el enfriamiento del conjunto de estanqueidad. Ello se mejora de manera adicional si se prevén en la región de la disipación de calor unos dispositivos de enfriamiento, particularmente cuerpos de enfriamiento y/o tubos de enfriamiento, que aumentan la superficie hacia el entorno más frio. Adicionalmente, mediante la configuración geométrica de los cuerpos de enfriamiento, es posible generar de modo enfocado unos torbellinos que prolongan el tiempo de permanencia del agente circulante, de tal modo que se mejora el efecto de enfriamiento.

La selección de los materiales influye claramente sobre el efecto del enfriamiento. Los dispositivos de absorción de calor, de disipación de calor y el elemento de resorte están fabricados a partir de materias con una alta conductivi­ dad térmica, en particular son apropiadas las de cobre, de plata o de aleaciones que contienen los mismos, pero también el galio o el indio son el objeto de la investigación actual, como también por ejemplo diversos compuestos de carbono. Cuanto mejor sea la conducción de calor de las materias utilizadas, más fácil será el enfriamiento del conjunto de estanqueidad.

En una forma de realización adicional, el dispositivo de absorción de calor se compone de segmentos individuales que son empujados contra el segundo anillo. De esta manera se reducen adicionalmente unas diferencias geométri­ cas de corto plazo en la fase del calentamiento. Los segmentos individuales son empujados en cada caso por ele­ mentos de resorte propios contra el segundo anillo, para mantener un buen contacto térmico.

Unas formas de realización ventajosas adicionales pueden desprenderse de la combinación de los distintivos men­ cionados y no se indican de manera separada aquí.

El invento se describe en detalle con la ayuda de un ejemplo de realización. El dibujo muestra un dispositivo de enfriamiento de un conjunto de estanqueidad según la invención, en una representación esquemática sencilla. El primer anillo rotante 1 conectado con el árbol rotante y el segundo anillo fijo 2 conectado con la carcasa conforman conjuntamente la superficie de estanqueidad 3. Por motivos de transparencia, el resorte que empuja ambos anillos el uno sobre el otro no está representado. Desde el segundo anillo fijo 2, el calor debe ser transferido hacia el dispositi­ vo de absorción de calor 4. Éste, por su lado, transferirá el calor hacia un dispositivo de disipación de calor 5. La transferencia térmica entre el segundo anillo y el dispositivo de absorción de calor 4 depende sustancialmente del contacto entre los componentes. Dicho contacto no debe disminuirse por la diferencia de expansión térmica del segundo anillo 2 y del dispositivo de absorción de calor 4, ya que en el caso contrario ya no puede transferirse el calor y el conjunto de estanqueidad es dañado. Para mantener el contacto constantemente bien, y sobre todo en el caso de un principio de calentamiento de los componentes, el dispositivo de absorción de calor 4 es empujado me­ diante un elemento de resorte 6 contra el segundo anillo 2, apoyándose el elemento de resorte 6 en el dispositivo de disipación de calor 5. Los puntos de transferencia 7 tambien son esenciales para el efecto del dispositivo de enfria­ miento. Tanto el material como la geometría de los puntos de transferencia 7 deben ser elegidos de tal manera que la energía entre los componentes de dispositivo de absorción de calor 4, elemento de resorte 5 y dispositivo de disi­ pación de calor 6 pueda ser transferida sin obstáculos.

Lista de referencias

1. primer anillo (rotante)

2. segundo anillo (fijo)

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Conjunto de estanqueidad comprendiendo un dispositivo de enfriamiento, en particular una junta de estanqueidad mecánica, comprendiendo el conjunto de estanqueidad un primer anillo rotante (1) y un segundo anillo fijo (2) que son empujados el uno contra el otro por una fuerza, formándose una superficie de estanqueidad (3) entre el primer y el segundo anillo (1, 2), estando previsto un dispositivo de enfriamiento en el segundo anillo fijo (2), comprendiendo el dispositivo de enfriamiento una primera región de absorción de calor (4) que está en contacto directo con el se­ gundo anillo (2) y una segunda región de disipación de calor (5) así como unos elementos de resorte (6) que com­ prenden al menos dos puntos de transferencia (7) que empujan la región de absorción de calor (4) de manera per­ manente contra el segundo anillo (2), estando los elementos de resorte (6) realizados a través de una lámina termoconductora,

caracterizado por el hecho de que

la región de absorción de calor (4), la región de disipación de calor (5) y el elemento de resorte (6) están fabricados a partir de un solo material, en particular en una sola pieza.

2. Conjunto de estanqueidad de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que unos espacios intermedios en el dispositivo de enfriamiento están rellenos de un material termoconductor.

3. Conjunto de estanqueidad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la región de disipación de calor y/o los espacios intermedios son llenados y/o atravesados por un agente de enfriamiento.

4. Conjunto de estanqueidad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que unos dispositivos de disipación de calor, en particular unos cuerpos de enfriamiento y/o tubos de enfriamiento, están previstos en la región de disipación de calor.

5. Conjunto de estanqueidad de acuerdo con una de las revendicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la región de absorción de calor (4), la región de disipación de calor (5) y el elemento de resorte (6) son fabrica­ dos a partir de materias de conductividad térmica elevada, en particular de cobre, de plata o de aleaciones que con­ tienen los mismos.

6. Conjunto de estanqueidad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la región de absorción de calor (4) está formada a partir de segmentos individuales que son empujados contra el segundo anillo.