ES2826989T3 - Disposición de junta de anillo deslizante con fuga mínima - Google Patents

Abstract

Disposición de junta de anillo deslizante, que comprende: - una junta mecánica con un anillo de deslizamiento giratorio (3) y un anillo de deslizamiento estacionario (2), - donde uno de los dos anillos de deslizamiento tiene una primera superficie deslizante (30), - en el que el otro de los dos anillos de deslizamiento tiene una segunda superficie deslizante (20) con un filo de sellado cerrado circunferencialmente (22), que se proyecta desde un área base (21) de la segunda superficie deslizante en la dirección hacia la primera superficie deslizante (30) por una altura (H), - en el que al menos un elemento de pretensión (4) pretensiona los anillos de deslizamiento entre sí, - en la que la segunda superficie deslizante (20) y el filo de sellado (22) tienen un recubrimiento de diamante en la segunda superficie deslizante (20), o en la que la segunda superficie deslizante (20) y el filo de sellado (22) tienen un recubrimiento de nitruro de boro cúbico en la segunda superficie deslizante (20), y caracterizada en que el filo de sellado (22) tiene un ancho (B) que se encuentra en un área entre 10 y 500 mm, y - entre la primera superficie deslizante (30) y la segunda superficie deslizante (20) se encuentra un donante de iones OH (10) y/o un donante de iones H+ (10).

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición de junta de anillo deslizante con fuga mínima

[0001] La presente invención se refiere a una disposición de junta de anillo deslizante con una fuga mínima, siendo la disposición de junta de anillo deslizante casi estanca y presentando como máximo una fuga atómica.

[0002] Las juntas de anillo deslizante se conocen por el estado de la técnica en diferentes configuraciones. Habitualmente, una junta de anillo deslizante comprende un anillo deslizante rotatorio y un anillo deslizante estacionario, que definen entre ellas una ranura de sellado (véase el documento WO-A-2014/161704). En la ranura de sellado está dispuesto habitualmente un lubricante, que puede ser gaseoso o líquido. Debido al principio, resulta por lo tanto siempre cierta fuga a través de la ranura de sellado. Para evitar que un producto a estanqueizar llegue al entorno, por lo tanto, las condiciones de las presiones se eligen en muchos casos de tal modo que una presión exterior se elige mayor que la presión del producto, de modo que la fuga va dirigida en dirección al producto. De forma alternativa, también se conocen llamadas disposiciones en tándem, en las que dos juntas de anillo deslizante están conectadas en serie. Entre las juntas de anillo deslizante conectadas en serie se introduce un fluido de cierre. Mediante diferentes medidas puede evitarse en este caso una fuga al entorno, también en caso de haber una presión del producto más elevada que la presión del fluido de cierre. No obstante, esto requiere respectivamente elevados costes de montaje e inversión. Además, en muchas aplicaciones no está previsto un espacio constructivo axial para la disposición de juntas en tándem.

[0003] Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar una disposición de junta de anillo deslizante que, con una estructura sencilla y una posibilidad de fabricación sencilla, económica, permita una estanqueización segura, presentando a pesar de ello solo una fuga mínima con un desgaste reducido de las superficies deslizantes y una larga vida útil de la disposición de junta de anillo deslizante.

[0004] Este objetivo se consigue mediante una disposición de junta de anillo deslizante con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas se refieren a variantes preferibles de la invención.

[0005] La disposición de junta de anillo deslizante según la invención con las características de la reivindicación 1 permite por primera vez en el campo de las juntas de anillo deslizante que prácticamente no se produce ninguna fuga en el funcionamiento. Como máximo se produce una fuga atómica, es decir, se presentan como fuga unos átomos individuales de un lubricante entre los anillos deslizantes o un producto a estanqueizar que se usa como lubricante. Por lo tanto, por primera vez es posible proporcionar juntas de anillo deslizante casi estancas. Puesto que en el funcionamiento prácticamente no se produce ninguna fuga, es posible renunciar a los grupos auxiliares de disposiciones de junta de anillo deslizante habituales en otros casos, como por ejemplo instalaciones de lubricantes o una segunda junta de anillo deslizante para asegurar. Por lo tanto, la disposición de junta de anillo deslizante según la invención ofrece por primera vez una auténtica alternativa a los llamados acoplamientos magnéticos, que permite una separación estanca a fluidos. Otra gran ventaja de la disposición de junta de anillo deslizante según la invención está en que no se genera prácticamente ningún calor en el funcionamiento. Gracias a ello, pueden suprimirse dispositivos para el enfriamiento de los anillos deslizantes. Además, también es posible un funcionamiento prácticamente sin desgaste de los anillos deslizantes. Estas ventajas sorprendentes e inusuales de juntas de anillo deslizante, que debido al principio, por la ranura de sellado, presentan prácticamente siempre una fuga, se consiguen porque uno de los dos anillos deslizantes presenta una primera superficie deslizante plana y el otro de los dos anillos deslizantes presenta una segunda superficie deslizante, que presenta un filo de sellado cerrado en toda la circunferencia, que sobresale de una zona base de la segunda superficie deslizante en dirección a la primera superficie deslizante. El filo de sellado forma una especie de dique de sellado y presenta una anchura en la superficie base en un intervalo de 10 a 500 mm. Por la anchura extremadamente pequeña, se ha elegido el término “filo de sellado”. Además, está previsto al menos un elemento de pretensión, en particular un elemento de resorte o similar, que pretensa los dos anillos deslizantes uno respecto al otro. La segunda superficie deslizante presenta demás un recubrimiento de diamante, estando hecho el filo de sellado en la segunda superficie deslizante completamente de diamante. Alternativamente, la segunda superficie deslizante presenta un recubrimiento de nitruro de boro cúbico y el filo de sellado está hecho completamente de nitruro de boro cúbico. Preferentemente, las dos superficies deslizantes están hechas del mismo material. Además, hay un fluido entre las superficies deslizantes, que está configurado para emitir iones OH- o iones H+.

[0006] Por lo tanto, en las condiciones arriba indicadas se forma un estado de fricción estable entre el filo de sellado y la superficie deslizante plana en el otro anillo deslizante con coeficientes de fricción extremadamente bajos inferiores a 0,02. En caso de haber una pretensión, la presencia de iones OH- o iones H+ hace en el funcionamiento que haya en parte una fricción de contacto entre el filo de sellado y el plano de la otra superficie deslizante. Gracias a ello es posible una distancia entre el filo de sellado y la otra superficie deslizante plana de pocos Á, en particular entre 2 a 7 Á. Por lo tanto, se proporciona una disposición de junta de anillo deslizante que no presenta una ranura de sellado típica, sino que proporciona gracias a una fuerza de pretensión una especie de presión de contacto entre el filo de sellado y la otra superficie deslizante plana, pudiendo conseguirse un estado de fricción estable con un coeficiente de fricción mínimo, que es prácticamente sin fugas gracias a la presencia de los iones OH- y/o de los iones H+. Esto solo funciona en combinación con la anchura reducida del filo de sellado, así como el donador de iones OH- o donador de iones H+ cerca del filo de sellado. Gracias al uso de diamante o de nitruro de boro cúbico para el filo de sellado este también es muy resistente y está concebido para una larga vida útil, a pesar de la anchura mínima. En este caso es muy sorprendente que, por su anchura extremadamente reducida, el filo de sellado no actúa como un filo de cuchillo y no corta la primera superficie deslizante plana opuesta.

[0007] La anchura del filo de sellado es preferentemente inferior o igual a 60 mm y está situada preferentemente en un intervalo de 40 mm a 60 mm. En este intervalo se ha mostrado que puede conseguirse una disposición de junta de anillo deslizante especialmente estanca.

[0008] También es preferible que la primera superficie deslizante, que está realizada plana, esté prevista de tal modo que la primera superficie deslizante presenta una rugosidad media Ra inferior o igual a 0,2 mm, preferentemente inferior o igual a 0,1 mm. Por un efecto de pulido pueden conseguirse en el funcionamiento rugosidades inferiores a 0,1 mm, por un contacto corto entre el filo de sellado y la superficie deslizante plana.

[0009] Es especialmente preferible un factor de carga k (factor k), que es una relación de una superficie cargada por presión entre las superficies deslizantes y el tamaño de las superficies opuestas entre las dos superficies deslizantes, en un intervalo de 0 a 0,3. Por este factor de carga k muy reducido, es posible una configuración sencilla de series de construcción y disposiciones de junta de anillo deslizante, puesto que solo la presión de contacto generada por la pretensión determina la presión máxima a estanqueizar.

[0010] También es preferible que la primera superficie deslizante plana presente una planeidad circular inferior o igual a 5 mm. Cuanto más plana sea la primera superficie deslizante plana tanto más reducida es también la fuga que se produce, que solo es atómica.

[0011] También es preferible que la primera superficie deslizante plana presente un recubrimiento de diamante o un recubrimiento de nitruro de boro cúbico. Son especialmente preferibles los emparejamientos en los que la primera y segunda superficie deslizante presentan respectivamente un recubrimiento de diamante o la primera y segunda superficie deslizante presentan respectivamente un recubrimiento de nitruro de boro cúbico. Con esto se consiguen los mejores resultados respecto a la estanqueidad y la vida útil de la disposición de junta de anillo deslizante.

[0012] De forma especialmente preferible, una forma geométrica del filo de sellado es circular. Un filo de sellado de este tipo puede fabricarse de forma relativamente sencilla y económica, manteniéndose constante un diámetro interior y un diámetro exterior del filo de sellado a lo largo de la circunferencia.

[0013] De forma alternativa, una forma geométrica del filo de sellado es ondulada y en particular sinusoidal. De este modo se obtiene un filo de sellado en forma de meandro, que presenta en conjunto una línea de sellado más larga que el filo de sellado circular.

[0014] También de forma alternativa, la forma geométrica del filo de sellado está realizada aproximadamente de forma almenada con zonas radialmente salientes y zonas radialmente entrantes. En este caso resultan bolsas en el lado radialmente exterior y en el lado radialmente interior del filo de sellado. Preferentemente, son constantes las longitudes de las bolsas en la dirección circunferencial. No obstante, es especialmente preferible que las bolsas presenten diferentes longitudes en la dirección circunferencial. Es preferentemente la bolsa orientada hacia el producto a estanqueizar la que está provista de una longitud circunferencial más larga. La bolsa opuesta está prevista con una longitud circunferencial más corta.

[0015] Otra alternativa preferible de la invención está en que el filo de sellado presenta una anchura variable en la dirección radial. La anchura está prevista preferentemente de tal modo que esté prevista una anchura que varía de forma regular. Gracias a ello puede mejorarse en particular un abastecimiento con iones OH- y/o iones H+.

[0016] Una estabilidad y estanqueización especialmente buenas se consiguen cuando el filo de sellado tiene una relación de una altura a una anchura del filo de sellado en el intervalo de 0,002 a 2, preferentemente de 0,5 a 1,5.

[0017] También es preferible que la segunda superficie deslizante, en la que está dispuesto el filo de sellado, presente adicionalmente estructuras de apoyo en una superficie base de la segunda superficie deslizante. Las estructuras de apoyo están previstas preferentemente solo en el lado base orientado hacia el producto a estanqueizar de la segunda superficie deslizante. Las estructuras de apoyo están hechas preferentemente del mismo material que el filo de sellado. Las estructuras de apoyo pueden estar dispuestas individualmente en la superficie total o las estructuras de apoyo están unidas con el filo de sellado.

[0018] Para permitir una redundancia del sellado, la disposición de junta de anillo deslizante según la invención presenta además preferentemente un segundo filo de sellado. El segundo filo de sellado presenta preferentemente una altura más reducida que el primer filo de sellado. El segundo filo de sellado puede presentar en este caso la misma forma geométrica que el primer filo de sellado o también otra forma geométrica. El segundo filo de sellado también está realizado en la segunda superficie deslizante.

[0019] Preferentemente, el medio donador, que proporciona los iones OH- y/o los iones H+, es líquido o gaseoso o una mezcla de gas y líquido. En este caso está prevista de forma especialmente preferible agua como donador de iones OH- y/o iones H+. Puede usarse agua pura o el agua puede ser parte de una mezcla.

[0020] El filo de sellado presenta preferentemente una altura inferior o igual a 20 mm.

[0021] También es preferible que la anchura del filo de sellado varíe entre 30 mm y 60 mm.

[0022] Además, la segunda superficie deslizante presenta una primera y una segunda zona que se estrecha, así como una zona plana. La zona plana está dispuesta entre las dos zonas que se estrechan. Las dos zonas que se estrechan son colindantes con la circunferencia interior o la circunferencia exterior del anillo deslizante. El filo de sellado está previsto en la zona plana de la segunda superficie deslizante. Por las zonas que se estrechan, resultan por lo tanto espacios más grandes en la circunferencia interior y en la circunferencia exterior del anillo deslizante, en los que hay fluido, de modo que en el funcionamiento hay una fuerza de cizallamiento reducida en los fluidos y por lo tanto una fricción interior reducida en los fluidos en la zona de la circunferencia interior y exterior de los anillos deslizantes.

[0023] De forma especialmente preferible, también el otro de los dos anillos deslizantes presenta la estructura con una primera y una segunda zona que se estrechan y una zona plana dispuesta entre ellas, que está opuesta al filo de sellado. De este modo, en los anillos deslizantes hay respectivamente dos zonas que se estrechan opuestas, de modo que el espacio en las zonas que se estrechan se vuelve cada vez más grande hacia el interior y hacia el exterior en la dirección radial de los anillos deslizantes, proporcionando solo la zona central las superficies deslizantes propiamente dichas. De este modo puede reducirse significantemente la resistencia al cizallamiento en las zonas circunferenciales interiores y exteriores de los anillos deslizantes.

[0024] Una primera y segunda anchura de las primeras y segundas zonas que se estrechan tiene preferentemente la misma anchura que una tercera anchura de la zona plana dispuesta entre las zonas que se estrechan. Por lo tanto, cada una de las tres zonas presenta en la superficie deslizante una tercera parte de la anchura total del anillo deslizante en la dirección radial.

[0025] También es preferible que el filo de sellado esté dispuesto de forma central en la zona plana.

[0026] A continuación, se describirán detalladamente unos ejemplos de realización preferibles de la invención haciéndose referencia al dibujo adjunto. En el dibujo, las piezas iguales o las que asumen la misma función están designadas con los mismos signos de referencia. En el dibujo muestran:

La figura 1 una vista esquemática en corte de una disposición de junta de anillo deslizante según un primer ejemplo de realización de la invención;

la figura 2 una vista esquemática de un recorte parcial, a escala ampliada de la disposición de junta de anillo deslizante de la figura 1;

la figura 3 una vista superior parcial esquemática de un anillo deslizante que presenta un filo de sellado; la figura 4 una vista esquemática en corte del anillo deslizante de la figura 3;

la figura 5 una vista superior esquemática del anillo deslizante de la figura 3;

la figura 6 una vista superior parcial esquemática de un anillo deslizante de una disposición de junta de anillo deslizante según un segundo ejemplo de realización de la invención;

la figura 7 una vista superior parcial esquemática de un anillo deslizante de una disposición de junta de anillo deslizante según un tercer ejemplo de realización de la invención;

la figura 8 una vista superior parcial esquemática de un anillo deslizante de una disposición de junta de anillo deslizante según un cuarto ejemplo de realización de la invención;

la figura 9 una vista superior parcial esquemática de un anillo deslizante de una disposición de junta de anillo deslizante según un quinto ejemplo de realización de la invención;

la figura 10 una vista superior parcial esquemática de un anillo deslizante de una disposición de junta de anillo deslizante según un sexto ejemplo de realización de la invención;

la figura 11 una vista superior esquemática de la figura 10, y

la figura 12 una vista esquemática en corte de una disposición de junta de anillo deslizante según un séptimo ejemplo de realización de la invención.

[0027] A continuación, se describirá detalladamente una disposición de junta de anillo deslizante 1 según un primer ejemplo de realización preferible de la invención, haciéndose referencia a las figuras 1 a 5.

[0028] Como puede verse en la figura 1, la disposición de junta de anillo deslizante 1 comprende una junta de anillo deslizante con un anillo deslizante rotatorio 3 y un anillo deslizante estacionario 2. Uno de los dos anillos deslizantes presenta una primera superficie deslizante plana y el otro de los dos anillos deslizantes presenta una segunda superficie deslizante con un filo de sellado 22 cerrado en la circunferencia. La junta de anillo deslizante estanqueiza entre un lado de producto 8 y un lado de atmósfera 9.

[0029] Como puede verse en particular en las figuras 2, 3 y 4, la primera superficie deslizante 30 plana está formada en el anillo deslizante rotatorio 3. En el anillo deslizante estacionario 2 está formada una segunda superficie deslizante 20 con el filo de sellado 22. Como puede verse en la figura 5, el filo de sellado 22 está dispuesto de forma central en la dirección radial del anillo deslizante estacionario 2. Es decir, una primera distancia A1 del filo de sellado 22 a la circunferencia interior del anillo deslizante estacionario es igual a una segunda distancia radial A2 del filo de sellado 22 a la circunferencia exterior del anillo deslizante estacionario 2.

[0030] Como puede verse en las figuras 3 y 4, el anillo deslizante estacionario 2 presenta una zona base 21 y el filo de sellado 22. El filo de sellado 22 divide por lo tanto la zona base 21 en una primera zona base parcial 21a y una segunda zona base parcial 21b. En este caso, son iguales las superficies de las primeras y segundas zonas base parciales 21a, 21b.

[0031] De forma alternativa, son iguales las anchuras de anillo de las primeras y segundas zonas base parciales.

[0032] Cabe añadir que en las figuras el filo de sellado 22 está representado a escala fuertemente ampliada, para facilitar la comprensión de la invención. El filo de sellado 22 presenta realmente una anchura B en un intervalo de 10 a 500 mm y presenta preferentemente una anchura B inferior o igual a 60 mm. Es decir, el filo de sellado 22 presenta una anchura B (véanse las figuras 3 y 4), que es inferior a una anchura media de un pelo humano, que es aproximadamente de 100 mm.

[0033] Como se muestra en la figura 4, el filo de sellado 22 presenta una altura H desde la zona base 21 situada en el intervalo de 3 a 5 mm.

[0034] En comparación con una anchura total B0 de la segunda superficie deslizante 20, la anchura B del filo de sellado 22 es inferior al 1 % de la anchura total B0, preferentemente inferior al 0,6 % de la anchura total B0 de la segunda superficie deslizante 20.

[0035] La primera superficie deslizante 30 está realizada de forma plana (véase la figura 2) y presenta preferentemente una planeidad circular inferior o igual a 0,5 mm. Además, la primera superficie deslizante 30 del anillo deslizante rotatorio 3 presenta una rugosidad media Ra inferior o igual a 0,02 mm, preferentemente inferior o igual a 0,01 mm. La primera superficie deslizante 30 está recubierta con un recubrimiento de diamante 12.

[0036] El anillo deslizante estacionario 2 está fijado en una carcasa 5 y el anillo deslizante rotatorio 3 está dispuesto mediante un tope de arrastre 6 en un árbol 7 y es giratorio con este.

[0037] Además, está previsto un elemento de pretensión 4, que ejerce una fuerza de pretensión F sobre el anillo deslizante rotatorio 3. De este modo, entre el anillo deslizante estacionario 2 y el anillo deslizante rotatorio 3 resulta una presión de contacto entre el filo de sellado 22 y la primera superficie deslizante 30 plana, que está situada preferentemente en un intervalo entre 10 x 105 Pa y 1.000 x 105 Pa.

[0038] La primera superficie deslizante 30 del anillo deslizante rotatorio 3 es preferentemente pulida, para presentar una rugosidad media lo más reducida posible.

[0039] Además el filo de sellado 22 está concebido de tal modo que una relación de la altura H a la anchura B está situada en un intervalo de 0,002 a 2.

[0040] Un factor de carga (factor k) de la junta de anillo deslizante está situado en un intervalo de 0 a 0,3. El factor de carga k es un parámetro geométrico sin dimensión, que define una relación de superficie de la junta de anillo deslizante y está definido como relación de la superficie hidráulicamente cargada respecto a la superficie de contacto en las superficies de anillo deslizante.

[0041] En este ejemplo de realización, tanto la primera superficie deslizante 30 como también la segunda superficie deslizante 20 presentan respectivamente un recubrimiento de diamante 11, 12. El filo de sellado 22 está hecho completamente de material de diamante. Alternativamente, la primera y la segunda superficie deslizante están hechas de nitruro de boro cúbico y también el filo de sellado 22 está hecho de forma alternativa por completo de nitruro de boro cúbico. Por lo tanto, el filo de sellado 22 pone a disposición una superficie de contacto 13 para el proceso de deslizamiento en la primera superficie deslizante 30.

[0042] Un espesor del recubrimiento de diamante 11, 12 en los anillos deslizantes es de aproximadamente 8 mm. La altura H del filo de sellado 22 es por lo tanto más reducido que el espesor del recubrimiento en un substrato que define el anillo base.

[0043] Además, entre las superficies de contacto de los anillos deslizantes está previsto un donador de iones OH- 10 y/o un donador de iones H+ 10. En este ejemplo de realización está previsto agua en este caso.

[0044] Gracias a la interacción de las medidas según la invención, es decir, el filo de sellado 22 muy estrecho, que se mueve en la primera superficie deslizante 30 plana y la presencia de un donador de iones OH- y/o de un donador de iones H+ en forma de agua y la fuerza de pretensión F, entre el filo de sellado 22 y la primera superficie deslizante 30 resulta una distancia de aproximadamente 3 Á. Los iones OH- o los iones H+ se fijan en este caso en sitios de enlace libres de los recubrimientos de diamante, de modo que la junta de anillo deslizante se mueve en un colchón de iones. Gracias a ello puede conseguirse un coeficiente de fricción mínimo por debajo de 0,003, de modo que es posible un funcionamiento prácticamente sin desgaste de la junta de anillo deslizante. En el funcionamiento se ajusta por lo tanto un equilibrio, pasando una fuga mínima por la rendija mínima inferior o igual a 3 Á. Por el coeficiente de fricción bajo, resulta también un calor de fricción reducido despreciable, de modo que tampoco es necesario tomar medidas respecto a un enfriamiento necesario de los anillos deslizantes. Por la fuga mínima no son necesarios sistemas de juntas cerrados, es decir, tampoco es necesario un dispositivo de abastecimiento para el abastecimiento de la junta de anillo deslizante con un lubricante o similar. Gracias a ello es posible realiza ahorros significantes respecto a las inversiones en el caso de sistemas de juntas de anillo deslizante.

[0045] Según la invención se indica por lo tanto por primera vez una solución que proporciona una disposición de junta de anillo deslizante prácticamente sin fugas o en la que se produce como máximo una fuga atómica apenas perceptible.

[0046] La figura 6 muestra una disposición de junta de anillo deslizante según un segundo ejemplo de realización de la invención. Como puede verse en la figura 6, el filo de sellado 2 no es circular en este ejemplo de realización, como en el primer ejemplo de realización, sino que presenta una forma almenada. En este caso, resultan primeras bolsas 23 dirigidas hacia el exterior en la dirección radial y segundas bolsas 24 dirigidas hacia el interior en la dirección radial. Como puede verse en la figura 6, las primeras y las segundas bolsas están previstas en diferentes tamaños. Las primeras bolsas 23 son más grandes que las segundas bolsas 24. En este caso, las primeras bolsas 23 presentan una primera longitud U1 en la dirección circunferencial, que es dos veces más grande que una segunda longitud U2 de las segunda bolsas 24 en la dirección circunferencial. La longitud de las bolsas en la dirección circunferencial se mide respectivamente en el pie de las bolsas. Las primeras y segundas bolsas 23, 24 en el filo de sellado 22 hacen que, a diferencia de una realización circular, mejora la puesta a disposición de iones OH- y/o iones H+ en las superficies deslizantes. Por lo tanto, el donador de iones OH- y/o el donador de iones H+ puede ser almacenado directamente de forma adyacente al filo de sellado 22. Además, gracias a la forma almenada del filo de sellado 22 una longitud total del filo de sellado es más larga en comparación con un filo circular. Por lo demás, se consiguen las mismas ventajas que en el primer ejemplo de realización.

[0047] La figura 7 muestra una disposición de junta de anillo deslizante según un tercer ejemplo de realización de la presente invención. En el tercer ejemplo de realización, el filo de sellado 22 está previsto de tal modo que el filo sellado 22 presenta una forma geométrica sinusoidal. Gracias a ello, también resultan primeras y segundas bolsas 23, 24 en el filo de sellado 22. También de este modo se consigue una longitud de sellado más larga en comparación con un filo de sellado circular. Las bolsas tienen la misma función que en el segundo ejemplo de realización.

[0048] La figura 8 muestra una disposición de junta de anillo deslizante según un cuarto ejemplo de realización de la presente invención. En el cuarto ejemplo de realización, el filo de sellado 22 presenta una anchura que varía de forma regular. Como puede verse en la figura 8, la anchura más estrecha del filo de sellado 22 está designada con el signo de referencia B1 y el punto respectivamente más ancho del filo de sellado 22 está designado con el signo de referencia B2. La anchura B1 pequeña corresponde en este caso a la mitad de la anchura B2 grande. La anchura variable está prevista de forma regular. Este filo de sellado 22 puede estar formado, por ejemplo, por dos curvas sinusoidales desplazadas 180° una respecto a la otra, que forman las paredes del filo de sellado 22.

[0049] La figura 9 muestra una disposición de junta de anillo deslizante con un anillo deslizante estacionario 2 según un quinto ejemplo de realización. Al igual que en el primer ejemplo de realización, el anillo deslizante estacionario 2 presenta un filo de sellado 22 circular. Además, en la primera y segunda zona base 21a, 21b están previstas adicionalmente estructuras de apoyo 25. Las estructuras de apoyo 25 presentan en este ejemplo de realización una forma base rectangular y presentan además una altura que es igual a la altura del filo de sellado 22. Las estructuras de apoyo garantizan en el funcionamiento que se evite un ladeo radial de los anillos deslizantes. Gracias a ello, en el funcionamiento puede garantizarse una ranura de sellado del orden de 3 Á. Las estructuras de apoyo 25 están previstas del mismo material que el recubrimiento del anillo deslizante estacionario 2, preferentemente de diamante. Las estructuras de apoyo 25 están previstas en este ejemplo de realización respectivamente de forma individual en la zona base 21. De forma alternativa, las estructuras de apoyo también pueden estar unidas con el disco de sellado 22.

[0050] Las figuras 10 y 11 muestran una disposición de junta de anillo deslizante con un anillo deslizante estacionario 2 según un sexto ejemplo de realización de la invención. Como puede verse en la figura 10, el anillo deslizante estacionario 2 presenta un primer filo de sellado 22 y un segundo filo de sellado 26. Los dos filos de sellado 22, 26 están previstos respectivamente circulares. El primer filo de sellado 22 presenta en este caso una mayor altura H1 que la altura H2 del segundo filo de sellado 26 (véase la figura 11). Por lo tanto, el segundo filo de sellado 26 sirve como filo de sellado de reserva, en caso de quedar dañado el primer filo de sellado 22. Como también puede verse en la figura 11, una primera anchura B11 del primer filo de sellado 22 es igual a una segunda anchura B12 del segundo filo de sellado 26. Los filos de sellado 22, 26 están previstos preferentemente de forma simétrica en el anillo deslizante estacionario 2.

[0051] La figura 12 muestra una disposición de junta de anillo deslizante según un séptimo ejemplo de realización de la invención. A diferencia de los ejemplos de realización anteriores, las superficies deslizantes del anillo deslizante estacionario 2 y del anillo deslizante rotatorio 3 presentan en este caso respectivamente tres zonas. Más concretamente, el anillo deslizante estacionario 2 presenta una primera zona que se estrecha 27 una segunda zona que se estrecha 28. Entre las dos zonas que se estrechan 27, 28 está prevista una zona base 21 plana, que presenta el filo de sellado 22 (véase la figura 12). Las dos zonas que se estrechan 27, 28 se estrechan en este caso partiendo de la zona base 21.

[0052] La primera superficie deslizante 30 del anillo deslizante rotatorio 3 tiene la misma estructura que la superficie deslizante del anillo deslizante estacionario 2. Más concretamente, la primera superficie deslizante 30 presenta una primera zona que se estrecha 31, una segunda zona que se estrecha 32 y una zona plana 33 dispuesta entre las dos zonas que se estrechan 31, 32. Como puede verse en la figura 12, de este modo resulta un espacio interior 40 en la circunferencia interior de los anillos deslizantes y un espacio exterior 41 en la circunferencia exterior de los anillos deslizantes.

[0053] En este ejemplo de realización, las zonas que se estrechan están realizadas de forma cónica. Un ángulo a de las zonas que se estrechan cónicamente se elige respectivamente igual. Gracias a ello, resultan espacios interiores y exteriores 40, 41 del mismo tamaño.

[0054] Gracias a que están previstos espacios 40, 41 interiores y exteriores resulta una fricción significantemente reducida basada en cizallamiento de los fluidos presentes en estas zonas. Gracias a ello, las pérdidas se reducen de forma significante.

[0055] El filo de sellado 22 está dispuesto en el centro de la zona base 21 plana en la segunda superficie deslizante 20. Las dos zonas que se estrechan 27, 28 y la zona base 21 plana en el primer anillo deslizante 2 presentan aproximadamente la misma anchura en la dirección radial De la misma forma, las anchuras de las primeras y segundas zonas que se estrechan 31, 32 y de la zona plana 33 en el anillo deslizante rotatorio 3 están previstas respectivamente con una tercera parte de la anchura total. Por lo tanto, en el séptimo ejemplo de realización puede reducirse una superficie en los anillos deslizantes directamente opuestos uno a otro. Por lo tanto, por el filo de sellado 22 es posible reducir un tamaño de las superficies directamente opuestas una a la otra y, por lo tanto, reducir las pérdidas en el funcionamiento.

[0056] Cabe añadir a todos los ejemplos de realización descritos que los filos de sellado 22 están previstos respectivamente en el anillo deslizante estacionario 2 y que el anillo deslizante rotatorio 3 presenta una primera superficie deslizante 30 plana. No obstante, según la invención también es posible que los filos de sellado estén previstos en la primera superficie deslizante 30 del anillo deslizante rotatorio 3 y que la segunda superficie deslizante 20 del anillo deslizante estacionario 2 esté realizada como superficie plana. Dicho de otro modo, la invención funciona independientemente de cuál de las superficies deslizantes de los anillos deslizantes presenta el filo de sellado 22 y cuál de las superficies deslizantes es la superficie deslizante plana.

[0057] Además de la descripción escrita anterior de la invención, se hace también explícitamente referencia a la representación de la invención en las figuras 1 a 12 para completar la descripción.

Lista de signos de referencia

[0058]

1 Disposición de junta de anillo deslizante

2 Anillo deslizante estacionario

3 Anillo deslizante rotatorio

4 Elemento de pretensión

5 Carcasa

6 Tope de arrastre

7 Árbol

8 Lado del producto

9 Lado de la atmósfera

10 Donador de iones OH- y/o donador de iones H+

11 Recubrimiento de diamante en el anillo deslizante estacionario 12 Recubrimiento de diamante en el anillo deslizante rotatorio 13 Superficie de contacto en el filo de sellado

20 Segunda superficie deslizante

21 Zona base

21a Primera zona base parcial

21 b Segunda zona base parcial

22 Filo de sellado

23 Primera bolsa

24 Segunda bolsa

25 Estructura de apoyo

26 Segundo filo de sellado

27 Primera zona que se estrecha

28 Segunda zona que se estrecha

30 Primera superficie deslizante

31 Primera zona que se estrecha

32 Segunda zona que se estrecha

33 Zona plana

40 Espacio interior

41 Espacio exterior

a Ángulo de la zona que se estrecha

A1 Primera distancia

A2 Segunda distancia

B Anchura del filo de sellado

B0 Anchura total de la segunda superficie deslizante B1 Anchura mínima

B2 Anchura máxima

B11 Anchura del primer filo de sellado

B12 Anchura del segundo filo de sellado

F Fuerza de pretensión

H Altura del filo de sellado

H1 Altura del primer filo de sellado

H2 Altura del segundo filo de sellado

U1 Primera longitud

U2 Segunda longitud

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Disposición de junta de anillo deslizante, que comprende:

- una junta mecánica con un anillo de deslizamiento giratorio (3) y un anillo de deslizamiento estacionario (2), - donde uno de los dos anillos de deslizamiento tiene una primera superficie deslizante (30),

- en el que el otro de los dos anillos de deslizamiento tiene una segunda superficie deslizante (20) con un filo de sellado cerrado circunferencialmente (22), que se proyecta desde un área base (21) de la segunda superficie deslizante en la dirección hacia la primera superficie deslizante (30) por una altura (H),

- en el que al menos un elemento de pretensión (4) pretensiona los anillos de deslizamiento entre sí,

- en la que la segunda superficie deslizante (20) y el filo de sellado (22) tienen un recubrimiento de diamante en la segunda superficie deslizante (20), o en la que la segunda superficie deslizante (20) y el filo de sellado (22) tienen un recubrimiento de nitruro de boro cúbico en la segunda superficie deslizante (20), y

caracterizada en que el filo de sellado (22) tiene un ancho (B) que se encuentra en un área entre 10 y 500 mm, y - entre la primera superficie deslizante (30) y la segunda superficie deslizante (20) se encuentra un donante de iones OH (10) y/o un donante de iones H+ (10).

2. Disposición de junta de anillo deslizante según la reivindicación 1, en la que el filo de sellado (22) está hecho completamente de diamante o en la que el filo de sellado (22) está hecho completamente de nitruro de boro cúbico.

3. Disposición de junta de anillo deslizante según las reivindicaciones 1 ó 2, en la que la anchura (B) del filo de sellado (22) es menor o igual a 60 mm y/o la altura (H) del filo de sellado (22) es menor o igual a 5 mm.

4. Disposición de junta de anillo deslizante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera superficie deslizante (30) tiene una rugosidad media menor o igual a 0,02 mm.

5. Disposición de junta de anillo deslizante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el factor de carga (k) de la junta del anillo deslizante se encuentra en un rango de entre 0 y 0,3.

6. Disposición de junta de anillo deslizante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la primera superficie deslizante (30) tiene una planitud circular menor o igual a 5 mm, en particular menor o igual a 0,5 mm.

7. Disposición de junta de anillo deslizante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el filo de sellado (22) es circular.

8. Disposición de junta de anillo deslizante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el filo de sellado tiene forma de onda, en particular de seno.

9. Disposición de junta de anillo deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el filo de sellado tiene forma de almena o de meandro.

10. Disposición de junta de anillo deslizante según la reivindicación 9, en la que el borde de cierre en forma de almena o de meandro tiene las primeras bolsas (23) en un lado dirigido radialmente hacia el exterior y las segundas bolsas (24) en un lado dirigido radialmente hacia el interior, en el que la longitud circunferencial de las primeras bolsas (23) difiere de la longitud circunferencial de las segundas bolsas (24).

11. Disposición de junta de anillo deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el filo de sellado (22) tiene una anchura variable (B1, B2).

12. Disposición de junta de anillo deslizante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el filo de sellado (22) tiene una relación de la altura (H) con la anchura (B) en un rango de 0,002 a 2.

13. Disposición de junta de anillo deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la segunda superficie deslizante (20) tiene estructuras de soporte (25) en la zona de la base (21).

14. Disposición de junta de anillo deslizante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además un segundo filo de sellado (26) en la segunda superficie deslizante (20).

15. Disposición de junta de anillo deslizante según la reivindicación 13, en la que el segundo filo de sellado (26) tiene una segunda altura (H2) menor que la primera altura (H1) del primer filo de sellado (22).

16. Disposición de junta de anillo deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el donante de iones OH y/o el donante de iones H+ es un líquido o un gas o una mezcla de gas y líquido.

17. Disposición de junta de anillo deslizante según la reivindicación 15, en la que el donante de iones OH (10) y/o el donante de iones H+ (10) es agua o tiene un contenido de agua o es vapor de agua o tiene un contenido de vapor de agua.

18. Disposición de junta de anillo deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la segunda superficie deslizante (20) tiene una primera zona que se estrecha (27), una segunda zona que se estrecha (28) y tiene una zona base (21), en la que la zona plana está dispuesta entre la primera y la segunda zona que se estrecha (27, 28), y en la que el filo de sellado (22) [está] dispuesto en la zona base.

19. Disposición de junta de anillo deslizante según la reivindicación 18, en la que una anchura de la primera y segunda zona que se estrecha (27, 28) en la dirección radial es igual a una anchura de lazona base y/o en la que la primera superficie deslizante (30) tiene una primera zona que se estrecha (31), una segunda zona que se estrecha (32) y una zona base (33) que está dispuesta entre las dos zonas que se estrechan (31, 32).