ES2939663T3 - Un sistema de sellado de vástago de pistón para una máquina de vaivén y método para sellar este vástago de pistón - Google Patents

Abstract

La presente invención está dirigida a un sistema de sellado de vástago de pistón para una máquina alternativa (1), el sistema comprende: - un vástago de pistón (8) que tiene un primer extremo (8a) conectado a un pistón (9), y un segundo extremo (8b) conectado a un cigüeñal (10), siendo recibido el vástago del pistón (8) dentro de una carcasa (7); - una unidad de estanqueidad (11) prevista entre el vástago del pistón (8) y el alojamiento (7), y que comprende una primera superficie lateral (12a) orientada hacia el primer extremo (8a) y una segunda superficie lateral (12b) orientada hacia el segundo extremo (8b); en el que - la unidad de sellado (11) comprende un primer sello de varilla (13) colocado cerca de la primera superficie lateral (12a) y un segundo sello de varilla (14) colocado entre el primer sello de varilla (13) y la segunda superficie lateral (12b), estando fijada dicha unidad de sellado (11) dentro del alojamiento (7); (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema de sellado de vástago de pistón para una máquina de vaivén y método para sellar este vástago de pistón

La presente invención se refiere a un sistema de sellado de vástago de pistón para una máquina de vaivén, el sistema que comprende:

- un vástago de pistón que tiene un primer extremo conectado a un pistón proporcionado en una cámara de presión, y un segundo extremo conectado a un cigüeñal que acciona el vástago de pistón, por lo que el vástago de pistón se recibe dentro de un alojamiento;

- una unidad de sellado proporcionada entre el vástago de pistón y el alojamiento, la unidad de sellado que comprende una primera superficie lateral orientada hacia el primer extremo y una segunda superficie lateral orientada hacia el segundo extremo.

El sellado de una cámara de presión siempre ha sido un foco dentro de la industria. Si este sellado tenía un propósito económico porque significaba no perder gas presurizado a la atmósfera, o un propósito de seguridad porque significaba no permitir que componentes gaseosos peligrosos tal como gases altamente explosivos, gases tóxicos o componentes gaseosos cancerígenos llegaran a la atmósfera, siempre ha desempeñado un papel importante para las empresas manufactureras.

Las técnicas de sellado conocidas crean un sellado de gas al usar, por ejemplo, helio, nitrógeno u otras mezclas complejas de gases. Estos sistemas que tienen la desventaja de ser muy costosos, debido a los dispositivos adicionales para almacenar y/o generar estos gases en las instalaciones del usuario. Debido a que estos sistemas de sellado no son cien por ciento eficientes, y debido a que los gases utilizados para sellar se mezclan con el aire, los usuarios también deben tener en cuenta los costos asociados con las pérdidas del gas que escapa del sistema y que llega a la atmósfera. Estas pérdidas son típicamente entre 0.5 por ciento y 3 por ciento de la capacidad del dispositivo, los costos de estas pérdidas que son significativos sobre una base anual.

Otras técnicas de sellado se basan en la creación de una mezcla de aceite y gas de proceso para lograr el sellado, para capturar el aceite y la mezcla de gas, separar el aceite del gas, recuperar el gas y reutilizar el aceite.

La WO 2012/150862 A2 se refiere a un compresor de pistón horizontal, que se proporciona con un sistema de enfriamiento de superficie externa de vástago de pistón para enfriar la superficie externa de vástago de pistón con un líquido de enfriamiento, cuyo sistema de enfriamiento comprende:

- una unidad de enfriamiento de vástago de pistón, que se dispone adyacente al lado del conjunto de uno o más anillos de empaque alejados de la primera cámara de compresión,

- una fuente de líquido de enfriamiento que se adapta para proporcionar un flujo de líquido de enfriamiento a la unidad de enfriamiento;

donde la unidad de enfriamiento de vástago de pistón comprende:

- un alojamiento,

- un miembro de anillo que tiene un orificio a través del cual se extiende el vástago de pistón, el diámetro de este orificio que es mayor que el diámetro del vástago de pistón, de modo que está presente un espacio anular entre el vástago de pistón y el miembro de anillo,

- un canal de suministro de líquido de enfriamiento, que se extiende desde una entrada del mismo a uno o más agujeros de suministro en comunicación con el orificio para pasar el líquido de enfriamiento al espacio anular entre el miembro de anillo y el vástago de pistón, permitiendo así establecer un flujo de líquido de enfriamiento en contacto con la superficie externa del vástago de pistón y a través del espacio anular que provoca la eliminación de calor de la superficie externa del vástago de pistón, donde el miembro de anillo se soporta de forma móvil con respecto al alojamiento tal como para permitir movimientos del miembro de anillo en direcciones radiales que siguen y/o compensan los movimientos y desviaciones del vástago de pistón en direcciones radiales para mantener el espacio anular.

La US 4833976 A se refiere a una bomba de pistón axial provista de dos sellos anulares montados en un alojamiento y acoplados herméticamente a un pistón para definir una zona de fluido de sellado entre los mismos. Se proporciona un anillo anular entre los sellos para controlar el flujo de fluido de sellado a través de la zona de fluido. Este anillo incluye un conducto de descarga helicoidal interno para guiar el fluido de sellado helicoidalmente alrededor del pistón desde un extremo del anillo hasta el otro extremo del anillo.

Estos sistemas requieren una pluralidad de componentes para el proceso de separación y recuperación, lo que hace que el sistema general sea muy complejo. Esta complejidad que tiene un impacto negativo en los costos de fabricación y en el proceso de mantenimiento.

Otra desventaja de estos sistemas es la contaminación del gas con partículas de aceite, lo que impone el uso de componentes adicionales tal como filtros y separadores de aceite. Además, esta contaminación limita el uso de compresores que implementan esta tecnología de sellado solo para ciertos procesos de fabricación específicos.

Teniendo en cuenta las desventajas anteriores, un objeto de la presente invención es proporcionar una solución fácil de implementar para sellar un vástago de pistón de una máquina de vaivén. Una solución de este tipo es duradera y eficiente, en tanto que mantiene los costos de fabricación bajos y asegura un fácil proceso de mantenimiento.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una solución eficiente desde el punto de vista energético, mejorar la eficiencia del sistema general al nivel del proceso al que se conecta el sistema y proporcionar una solución ecológicamente responsable.

Al mismo tiempo, el sistema de sellado de la presente invención tiene como objetivo proporcionar una solución para la cual se minimicen, si no se eliminan, las pérdidas del agente de sellado, y para la cual el usuario no tendría que adquirir dispositivos adicionales para generar o almacenar este agente de sellado.

Además, la solución de la presente invención es adecuada para implementarse en todos los tipos de industrias sin limitación.

La presente invención resuelve al menos uno de los problemas anteriores y/u otros al proporcionar un sistema de sellado de vástago de pistón para una máquina de vaivén, el sistema que comprende:

- un vástago de pistón que tiene un primer extremo conectado a un pistón proporcionado en una cámara de presión, y un segundo extremo conectado a un cigüeñal que acciona el vástago de pistón, por lo que el vástago de pistón se recibe dentro de un alojamiento;

- una unidad de sellado proporcionada entre el vástago de pistón y el alojamiento, la unidad de sellado que comprende una primera superficie lateral orientada hacia el primer extremo y una segunda superficie lateral orientada hacia el segundo extremo;

donde

- la unidad de sellado comprende un primer sello de vástago colocado en las proximidades de la primera superficie lateral y un segundo sello de vástago colocado entre el primer sello de vástago y la segunda superficie lateral, la unidad de sellado que se fija dentro del alojamiento;

- el segundo sello de vástago comprende un tubo de inyección de líquido; y

- el tubo de inyección de líquido se coloca en la parte media del segundo sello de vástago.

Debido a que el segundo sello de vástago comprende un tubo de inyección de líquido, se crea una barrera de líquido entre el gas de proceso y la atmósfera. Además, debido a que el sistema de sellado comprende un primer sello de vástago, las variaciones de presión desde la cámara de presión se están suavizando y bajando hacia el nivel del segundo sello de vástago, incrementando la eficiencia del sistema de sellado.

Debido a que se está creando la barrera líquida, se minimiza o elimina la fuga de gas hacia la atmósfera, lo que hace que la máquina de vaivén de acuerdo con la presente invención sea ecológicamente responsable, muy eficiente e incluso segura para su uso en sistemas que utilizan gases peligrosos.

Debido a que la unidad de sellado comprende un segundo sello de vástago y un tubo de inyección de líquido, se asegura una caída de presión suficiente entre la cámara de presión y la atmósfera de modo que se logra un sellado muy eficiente y simple.

Al mismo tiempo, el sello de vástago no permite que el aire del exterior de la unidad de sellado alcance la cámara de presión, lo que hace que el segundo sello de vástago actúe como un amortiguador entre los dos.

Además, debido a que el líquido que llega al segundo sello de vástago se presuriza, la capacidad de sellado se incrementa, debido a que la presión del gas que llega al segundo sello de vástago se contrarresta por la presión del líquido inyectado, lo que limita aún más la posibilidad de que las partículas de gas pasen a través del segundo sello de vástago y lleguen a la atmósfera.

Debido a que la fuga de gas hacia la atmósfera se minimiza o elimina, no se encuentran pérdidas, lo que reduce los costos generales asociados con el funcionamiento de la máquina.

Preferentemente, la presión del líquido inyectado en el segundo sello de vástago se mantiene a un valor ligeramente mayor que la presión del gas que alcanza el segundo sello de vástago. Al adoptar esta técnica, no se permitirá que el gas escape hacia la atmósfera.

La presión del líquido inyectado a través del tubo de inyección de líquido que se controla controlando la cantidad de líquido que llega al tubo de inyección de líquido.

Al controlar la presión del líquido inyectado en el segundo sello de vástago de tal manera, de hecho no se permite que este líquido ingrese a la cámara de presión y no se permite que las partículas de gas alcancen la atmósfera.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, pero sin limitarse a esta, este segundo sello de vástago tiene la forma de un sello de laberinto.

Este sello de laberinto asegura una caída de presión suficiente entre la cámara de presión y la atmósfera, minimizando aún más la posibilidad de que el gas de la cámara de presión llegue a la atmósfera o de que el aire atmosférico llegue a la cámara de presión.

En una realización preferida de la presente invención, el líquido inyectado a través del tubo de inyección de líquido es agua. En consecuencia, la máquina de vaivén de acuerdo con la presente realización se puede utilizar en todos los tipos de industrias sin limitaciones, tal como, por ejemplo, y sin limitarse a ello: la industria alimentaria, la industria médica, industrias que requieren una pureza muy alta del gas o industrias que utilizan componentes gaseosos peligrosos para los cuales una mezcla de estos componentes gaseosos con otros líquidos o gases sería potencialmente muy peligrosa. Debido a que la máquina de vaivén de acuerdo con esta realización utiliza agua como líquido de inyección, el movimiento del vástago de pistón no puede afectar la película de agua creada entre el pistón y el sistema de sellado, lo que hace que este sistema sea muy duradero y fácil de mantener.

Además, al usar agua como líquido de inyección, la solución proporcionada es muy barata, fácil y segura de implementar y mantener.

La presente invención se refiere además a un método para sellar un vástago de pistón para una máquina de vaivén, el método que comprende los siguientes pasos:

- proporcionar un vástago de pistón que tiene un primer extremo conectado a un pistón y un segundo extremo;

- proporcionar una unidad de sellado entre el vástago de pistón y un alojamiento y fijar la unidad de sellado al alojamiento, la unidad de sellado que comprende una primera superficie lateral orientada hacia el primer extremo y una segunda superficie lateral orientada hacia el segundo extremo;

donde el método comprende además los pasos de:

- proporcionar un primer sello de vástago en las proximidades de la primera superficie lateral y un segundo sello de vástago entre el primer sello de vástago y la segunda superficie lateral; y

- inyectar un líquido a través de un tubo de inyección de líquido en comunicación de fluidos con el sello de vástago. La presente invención se refiere además a un compresor de pistón que comprende una entrada de gas y una salida de gas comprimido, por lo que el compresor de pistón está provisto de un sistema de sellado de vástago de pistón de acuerdo con la presente invención.

La presente invención también se refiere a una bomba de vacío de pistón que comprende una entrada de vacío y una salida de vacío, por lo que la bomba de vacío de pistón se proporciona con un sistema de sellado de vástago de pistón de acuerdo con la presente invención.

En el contexto de la presente invención, se debe entender que los beneficios presentados con respecto al sistema de sellado de vástago de pistón para una máquina de vaivén también se aplican al método para sellar un vástago de pistón para una máquina de vaivén, el compresor de pistón y la bomba de vacío de pistón que comprende este sistema de sellado.

Con la intención de mostrar mejor las características de la invención, algunas configuraciones preferidas de acuerdo con la presente invención se describen más adelante a modo de ejemplo, sin ninguna naturaleza limitante, con referencia a las figuras anexas, donde:

La figura 1 representa esquemáticamente una máquina de vaivén de acuerdo con la presente invención;

La figura 2 representa esquemáticamente una sección transversal de una unidad de sellado de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 3 representa esquemáticamente el circuito del líquido inyectado en el sello de laberinto de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 4 representa esquemáticamente una vista en perspectiva de una unidad de sellado de acuerdo con la figura 2; y La figura 5 representa esquemáticamente una bomba de vacío de acuerdo con la presente invención.

La figura 1 ilustra una máquina de vaivén 1 que comprende una entrada de gas 2 y una salida de gas de proceso 3. La máquina de vaivén 1 se configura para proporcionar gas de proceso a la red de un usuario 4.

Esta máquina de vaivén 1 que comprende un elemento 5 que se acciona por un motor 6.

La máquina de vaivén 1 puede ser un compresor o una bomba de vacío. Como un ejemplo se explica a continuación la situación en la que la máquina de vaivén 1 es un compresor.

En este ejemplo, el elemento 5 es un elemento compresor.

Volviendo ahora a la figura 2, el elemento de compresor 5 comprende un alojamiento 7, un vástago de pistón 8 que tiene un primer extremo 8a conectado a un pistón 9 proporcionado en una cámara de presión, y un segundo extremo 8b conectado a un cigüeñal 10 que acciona el vástago de pistón 8.

El sistema de sellado de vástago de pistón de la figura 2 que se proporciona entre la cámara de presión y el cigüeñal 10. Además, se proporciona una unidad de sellado 11 entre el vástago de pistón 8 y el alojamiento 7, la unidad de sellado 11 que comprende una primera superficie lateral 12a orientada hacia el primer extremo 8a y una segunda superficie lateral 12b orientada hacia el segundo extremo 8b.

Como se puede ver en la figura 2, la unidad de sellado 11 que se proporciona alrededor del vástago de pistón 8.

Para incrementar las propiedades de sellado y el control de presión, la unidad de sellado 11 comprende además un primer sello de vástago 13 colocado en las proximidades de la primera superficie lateral 12a y un segundo sello de vástago 14 colocado entre el primer sello de vástago 13 y la segunda superficie lateral 12b. Preferentemente, la unidad de sellado 11 se fija dentro del alojamiento 7.

Mediante el primer sello de vástago 13 que se coloca en las proximidades de la primera superficie lateral 12a se puede entender que este primer sello de vástago 13 se coloca a una distancia mínima de la primera superficie lateral 12a, la distancia mínima que se mantiene para fines estructurales, de modo que se mantenga la robustez de la unidad de sellado 11.

En otras palabras, el primer sello de vástago 13 es el sello más cercano a la primera superficie lateral 12a.

Lo anterior implica obviamente que el primer sello de vástago 13 se coloca entre el segundo sello de vástago 14 y la primera superficie lateral 12a.

El primer sello de vástago 13 y el segundo sello de vástago 14 que se montan alrededor del vástago de pistón 8.

En una realización de acuerdo con la presente invención, el segundo sello de vástago 14 se puede seleccionar como cualquier tipo de sello que logre una caída de presión entre la cámara de presión y la atmósfera de modo que no se permita que las partículas de gas pasen hacia la atmósfera. A modo de ejemplo y sin limitarse a este, el segundo sello de vástago 14 se puede seleccionar de un grupo que comprende: un sello de laberinto, uno o más sellos de anillo tórico, uno o más sellos de labio u otros.

El segundo sello de vástago 14 se fabrica a partir de cualquier tipo de material tal como, por ejemplo, y sin limitarse al mismo: Teflón, PTFE, cualquier tipo de caucho, cualquier tipo de plástico, cualquier tipo de metal u otro material o una combinación de los mismos.

Preferentemente, pero sin limitarse al mismo, el segundo sello de vástago 14 está en la forma de un sello de laberinto. Además, preferentemente, el segundo sello de vástago 14 comprende un tubo de inyección de líquido 15.

Como se puede ver en la figura 2, y como las pruebas han mostrado, la variación de presión dentro de la cámara de presión se suaviza mediante el primer sello de vástago 13, sección I-I, y el tubo de inyección de líquido 15 actúa como un amortiguador entre la segunda superficie lateral 12b y su valor de presión característico, sección II-II, y la primera superficie lateral 12a y sus variaciones de presión, sección I-I.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención y sin limitarse a la misma, el primer sello de vástago 13 puede ser un sello de laberinto.

Sin embargo, la presente invención no debe limitarse a este tipo de sello y se debe entender que se pueden usar otros tipos de sellos para el primer sello de vástago 13 también, tal como, por ejemplo, y sin limitarse a lo mismo: un sello de anillo tórico, un sello de labio, un buje, un sello de grafito, un sello de cerámica o cualquier otro tipo de sello.

En una realización preferida, pero sin limitarse a la misma, el tubo de inyección de líquido 15 se coloca en la parte media o aproximadamente en la parte media del segundo sello de vástago 14.

Como se muestra en la figura 2, el tubo de inyección de líquido 15 puede tener una forma circular, rodeando dicho vástago de pistón 8 o puede tener otro diseño tal como, por ejemplo, puede comprender uno o más puntos de inyección a través de los cuales se inyecta líquido en el segundo sello de vástago 14. Los puntos de inyección que se extienden alrededor de la circunferencia del vástago de pistón 8 y que se encuentran o no a una distancia igual entre sí.

Debido a esto, el tubo de inyección de líquido 15 actúa de hecho como un amortiguador entre dos secciones de separación: MI-MI, donde la presión del líquido inyectado se ve influenciada además por el valor de presión al nivel de la segunda superficie lateral 12b, que es típicamente la presión atmosférica, y la sección IV-IV, donde la presión del líquido inyectado se ve influenciada por la presión suavizada de la cámara de presión. En consecuencia, la eficiencia de sellado incrementa en comparación con las unidades de sellado conocidas.

Aproximadamente en la parte media se debe entender que el tubo de inyección de líquido 15 se puede colocar a una distancia relativamente pequeña de la ubicación que delimita la parte media del segundo sello de vástago 14. Dependiendo de la dimensión de la unidad de sellado 11, esta distancia puede ser de un par de milímetros o incluso centímetros.

Sin embargo, la posición del tubo de inyección de líquido 15 no se debe limitar a colocarse en el centro del segundo sello de vástago 14, y se debe entender que la tubería de inyección de líquido 15 se puede colocar en cualquier ubicación del segundo sello de vástago 14, sin desviarse del alcance de la presente invención tal como, por ejemplo: en cualquier ubicación dentro del segundo sello de vástago 14 que esté más cerca del extremo orientado hacia el primer sello de vástago 13 que el ejemplo ilustrado en la figura 2, o en cualquier ubicación dentro del segundo sello de vástago 14 que esté más cerca del extremo orientado hacia la segunda superficie lateral 12b que el ejemplo ilustrado en la figura 2.

En una realización de acuerdo con la presente invención, para una eficiencia de sellado aún mayor, la unidad de sellado 11 puede comprender una primera escobilla de líquido 16 colocado entre el primer sello de vástago 13 y el segundo sello de vástago 14. Esta primera escobilla de líquido 16 que se monta alrededor del vástago de pistón 8.

En consecuencia, se minimiza el riesgo de encontrar una mezcla del líquido inyectado en el tubo de inyección de líquido 15 y del gas presente al nivel del primer sello de vástago 13.

Para lograr una barrera líquida aún más eficiente y para lograr un equilibrio de presión dentro de la sección II-II, la unidad de sellado 11 comprende preferentemente una segunda escobilla de líquido 17 colocada entre el segundo sello de vástago 14 y la segunda superficie lateral 12b. La segunda escobilla de líquido 17 que se monta alrededor del vástago de pistón 8.

En el contexto de la presente invención, la primera escobilla de líquido 16 y la segunda escobilla de líquido 17 se deben entender cada una como un sello axial montado alrededor del vástago de pistón 8 que permite que este vástago de pistón 8 tenga un movimiento de vaivén, separando el líquido del gas y no permitiendo que pasen partículas de fluido o sólidas. En otras palabras, la primera escobilla de líquido 16 y la segunda escobilla de líquido 17 se pueden ver cada una como un componente capaz de retener fluido o partículas sólidas.

La primera escobilla de líquido 16 y la segunda escobilla de líquido 17 que se fabrican a partir de cualquier tipo de material tal como, por ejemplo, y sin limitarse al mismo: cualquier tipo de caucho, PTFE, cualquier tipo de plástico, un elastómero, cualquier tipo de metal, una combinación de los mismos u otro material.

Además, se debe entender que se pueden utilizar otros tipos de sellos para el primer limpiaparabrisas líquido 16 y el segundo limpiaparabrisas líquido 17 y la presente invención no se debe limitar al uso de una escobilla de líquido. Se pueden seleccionar otros tipos de sellos de un grupo que comprende: un sello de anillo tórico, un sello de laberinto, un sello de labio, un buje, un sello de grafito, un sello de cerámica o similares.

En otra realización de acuerdo con la presente invención, la unidad de sellado 11 comprende un canal de líquido en la forma de una acanaladura 18 donde se inyecta líquido, la acanaladura 18 que se coloca entre el primer sello de vástago 13 y el segundo sello de vástago 14.

Esta ranura 18 puede realizarse como una acanaladura circular alrededor del vástago de pistón 8.

Al comprender esta acanaladura 18, la unidad de sellado 11 comprende una barrera adicional entre la cámara de presión y la atmósfera, incrementando aún más la eficiencia de sellado de una manera simple y fácil de implementar.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, pero sin limitarse a la misma, la acanaladura 18 que se coloca entre la primera escobilla de líquido 16 y el segundo sello de vástago 14.

En otra realización de acuerdo con la presente invención, la unidad de sellado 11 comprende además una primera cámara 19 colocada entre el primer sello de vástago 13 y la primera escobilla de líquido 16.

En una realización preferida, pero sin limitarse a la misma, la primera cámara 19 se puede realizar como una cámara circular alrededor del vástago de pistón 8.

Sin embargo, la presente invención no se debe limitar a una forma circular para la primera cámara 19 y se debe entender que también se pueden utilizar otras formas como, por ejemplo, cuadrada, triangular o una forma irregular. Esta primera cámara 19 crea un efecto de filtro de paso bajo.

Para un suavizado más eficiente de la presión del gas en la cámara de presión, la unidad de sellado 11 comprende un tanque de igualación de presión 20. Como se muestra en la figura 3, para igualar la presión del fluido en la primera cámara 19 con la presión del fluido al nivel de la acanaladura 18.

Para lograr esto, el tanque de igualación de presión 20 se conecta a la primera cámara 19 a través de un conducto de líquido A y a la acanaladura 18 a través de un conducto de líquido B.

Al controlar la presión en la primera cámara 19 y la acanaladura 18, se logra un sellado eficiente de la primera escobilla de líquido 16, ya que el gradiente de presión al nivel de la primera escobilla de líquido 16 se mantiene bajo.

Como se muestra en la figura 3, el tanque de igualación de presión 20 puede comprender dos secciones, una donde el fluido de la primera cámara 19 se está reuniendo y comprende el conducto A, y otra donde el fluido de la acanaladura 18 se está reuniendo y comprende el conducto B. En el ejemplo ilustrado en la figura 3, el fluido de la primera cámara 19 se está reuniendo en la parte superior del tanque de igualación de presión 20 y el fluido de la ranura 18 se está reuniendo en la parte inferior del tanque de igualación de presión 20.

Sin embargo, esta disposición no debería ser limitante, y se debe entender que otra disposición o incluso otra forma del tanque de igualación de presión 20 también funcionaría, siempre que se puedan crear las dos secciones.

Al lograr este equilibrio de presión, el líquido presente en la acanaladura 18 se lleva al mismo o aproximadamente al mismo valor de presión que el valor de presión del gas presente en la primera cámara 19, eliminando el riesgo de que el líquido alcance la cámara de presión.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, el fluido de la primera cámara 19 no se mezcla con el fluido de la acanaladura 18.

Para capturar el líquido inyectado en el tubo de inyección 15, la unidad de sellado 11 comprende además una segunda cámara 21 colocada entre el segundo sello de vástago 14 y la segunda superficie lateral 12b.

La segunda cámara 21 preferentemente que comprende un conducto C, que permite que este líquido llegue a un recipiente de líquido 22. Este recipiente de líquido 22 preferentemente se encuentra a presión atmosférica.

La primera cámara 19 y la segunda cámara 21 que se realizan alrededor del vástago de pistón 8.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención y sin limitarse a la misma, la segunda cámara 21 se coloca entre el segundo sello 14 y la segunda escobilla de líquido 17.

En consecuencia, en el improbable caso de que el líquido pase por la segunda cámara 21, se detendrá por la segunda escobilla de líquido 17 y no se permitirá que llegue a la atmósfera.

Estas precauciones hacen que la unidad de sellado 11 de acuerdo con la presente realización sea muy fácil de fabricar y segura de usar en aplicaciones que usan componentes gaseosos peligrosos.

La unidad de sellado 11 minimiza o elimina las pérdidas de gas y de líquido inyectado, incrementando su eficiencia, disminuyendo los costos asociados con el funcionamiento de la máquina de vaivén 1 y el proceso de mantenimiento. Preferentemente, pero sin limitarse a la misma, la segunda cámara 21 se puede realizar como una cámara circular, alrededor del vástago de pistón 8.

En una realización preferida y sin limitarse a la misma, la máquina de vaivén es una máquina de inyección de agua. En otra realización preferida de acuerdo con la presente invención y sin limitarse a la misma, el líquido inyectado a través de este tubo de inyección de líquido 15 es agua.

Dado que el agua normalmente no afecta los procesos a los que se conecta la máquina de vaivén 1, esta máquina de vaivén 1 se puede utilizar en cualquier tipo de aplicación y en cualquier tipo de industria.

Además, los costos asociados con el funcionamiento de la máquina se reducen aún más y la máquina de vaivén de acuerdo con la presente realización es ecológicamente responsable.

Sin embargo, no debe excluirse que otros líquidos se puedan usar también, tal como por ejemplo y sin limitarse a los mismos: aceite o cualquier otro tipo de líquido de sellado.

Además, no se debe excluir que estos líquidos se puedan obtener mediante una combinación de sustancias o que estos líquidos puedan contener además cualquier tipo de aditivo.

En otra realización de acuerdo con la presente invención, la unidad de sellado 11 comprende además un recipiente de líquido 22 que se conecta al tubo de inyección de líquido 15 a través de un medio de conexión, conducto D.

Este medio de conexión, conducto D, que está en la forma de, por ejemplo, un tubo de líquido o un canal integrado. Preferentemente, pero sin limitarse a la misma, el recipiente de líquido 22 comprende líquido sometido a presión atmosférica.

Para realizar de manera eficiente la inyección de líquido, la unidad de sellado 11 puede comprender una fuente de líquido presurizado que alimenta el tubo de inyección de líquido 15 tal como, por ejemplo, y sin limitarse a lo mismo: una bomba, un tanque que comprende fluido presurizado, un impulsor o cualquier otra fuente.

Preferentemente, esta fuente puede tener la forma de una bomba 23, la bomba 23, por ejemplo, que se monta en el conducto D.

La bomba 23 que ayuda a proporcionar un líquido presurizado que se inyecta adicionalmente a través del tubo de inyección de líquido 15.

En consecuencia, la presión del líquido inyectado a través del tubo de inyección de líquido 15 se ve influenciada por el tamaño de la bomba 23 y su velocidad de rotación.

Además, el tanque de igualación de presión 20 puede comprender un primer tubo de comunicación (conducto A) hacia la primera cámara 19, un segundo tubo de comunicación (conducto B), hacia la acanaladura 18 y un tercer tubo de comunicación (conducto E) hacia el recipiente de líquido 22.

Las flechas mostradas en la figura 3 representan una dirección preferida de flujo del líquido.

Preferiblemente, cada uno de los conductos A a D puede comprender un tubo de líquido o un canal integrado que alcanza el tubo de inyección de líquido 15, la acanaladura 18, la primera cámara 19 y la segunda cámara 21. En el ejemplo mostrado en la figura 2 y adicionalmente ilustrado en la figura 4, al menos una parte de estos conductos se puede crear a través del cuerpo de la unidad de sellado 11, pero también se deben considerar otras disposiciones y la presente invención no se debe limitar al ejemplo mostrado.

Preferentemente, el conducto E comprende un tubo de líquido o un canal que se puede comunicar con el conducto D o con el recipiente de líquido 22.

Para una comunicación más fácil con el tubo de inyección de líquido 15, la acanaladura 18, la primera cámara 19 y la segunda cámara 21 y para una disposición general más fácil, los conductos A a D se crean y se comunican con el tubo de inyección de líquido 15, la acanaladura 18, la primera cámara 19 y la segunda cámara 21 a través de la segunda superficie lateral 12b, pero también se podrían crear y comunicar a través de la primera superficie lateral 12a o a través de otra superficie de esta unidad de sellado 11.

Debido a que el circuito del líquido inyectado en el segundo sello de vástago 14 se construye de tal manera, como se muestra en la figura 3, cualquier gota de líquido que llegue a la segunda cámara 21 se recolecta y se devuelve al recipiente de líquido 22 sin ningún componente adicional.

Además, en el improbable caso de que las gotas de líquido llegaran a la primera cámara 19, estas gotas de líquido también se capturarían a través del conducto A, se introducirían en el tanque de igualación de presión 20 desde donde se pueden recolectar y recircular, sin ningún componente adicional.

Además, el gas que llega a la primera cámara 19 también se recolecta y se devuelve a la cámara de presión, sin ningún componente adicional. Por consiguiente, si se alcanza el valor mínimo 25 dentro del tanque de igualación de presión 20, se acciona la válvula 26, permitiendo que más fluido alcance el tanque de igualación de presión 20 y obligando al gas atrapado en el mismo a alcanzar la cámara de presión a través del conducto A y la primera cámara 19.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención y sin limitarse a la misma, el vástago de pistón 8 y la cámara de presión comprenden un alojamiento común 7.

Al comprender un alojamiento común 7, el sellado de la máquina de vaivén 1 se puede asegurar mejor y los procesos de fabricación y montaje se pueden hacer más fáciles.

La figura 4 muestra un ejemplo de disposición para los conductos A - D de acuerdo con la presente invención.

Sin embargo, se debe entender que también es posible otro diseño y la presente invención no se debe limitar al ejemplo presentado.

Dependiendo de la aplicación en la que se utiliza la máquina de vaivén 1, la unidad de sellado 11 puede comprender algunas o incluso todas las características técnicas presentadas en la presente, en cualquier combinación sin desviarse del alcance de la invención. Por características técnicas se entiende al menos: el primer sello de vástago 13, el segundo sello de vástago 14, el tubo de inyección de líquido 15, la primera escobilla de líquido 16, la segunda escobilla de líquido 17, la acanaladura 18, la primera cámara 19, la segunda cámara 21, el tanque de igualación de presión 20, el recipiente de líquido 22, la bomba 23, la válvula 26 y la disposición de los conductos A - E.

El principio de funcionamiento de la unidad de sellado 11 de acuerdo con la presente invención es muy simple y de la siguiente manera.

La unidad de sellado 11 se proporciona entre un vástago de pistón 8 de una máquina de vaivén y su alojamiento 7, la unidad de sellado 11 que se fija dentro del alojamiento 7.

Durante el funcionamiento de la máquina de vaivén 1, la variación de presión presente en la cámara de presión se suaviza mediante el primer sello de vástago 13.

También es posible que la unidad de sellado 11 comprenda una pluralidad de estos primeros sellos de vástago 13, colocados uno después del otro entre la primera superficie lateral 12a y la primera cámara 19. Estos primeros sellos de vástago 13 que son del mismo tipo o de un tipo diferente. Para lograr un sellado eficiente, se proporciona un segundo sello de vástago en la forma de un sello de laberinto, donde se inyecta un líquido a través del tubo de inyección de líquido 15. En consecuencia, se crea una barrera de líquido, impidiendo que el gas llegue a la atmósfera.

En una realización preferida, pero sin limitarse a la misma, el primer sello de vástago 13 se puede seleccionar como un sello de laberinto.

En otra realización de acuerdo con la presente invención, para un sellado más eficiente, el líquido inyectado se presuriza. Para lograr un sellado aún más eficiente, la presión después del primer sello de vástago 13 se puede igualar con la presión después de una primera escobilla de líquido 16.

La presión después del primer sello de vástago 13 se debe entender como la presión del fluido presente al nivel del vástago de pistón 8 o entre el vástago de pistón 8 y la unidad de sellado 11, en la ubicación definida entre el primer sello de vástago 13 y la primera escobilla de líquido 16.

La presión después de la primera escobilla de líquido 16 se debe entender como la presión del fluido que llega al vástago de pistón 8 o que se encuentra entre el vástago de pistón 8 y la unidad de sellado 11 en la ubicación definida entre el segundo sello de vástago 14 y la primera escobilla de líquido 16.

Para igualar fácilmente la presión, se proporciona el tanque de igualación de presión 20.

En una realización de acuerdo con la presente invención, el paso de igualar la presión comprende llevar el líquido inyectado al segundo sello de vástago 14 y alcanzar una acanaladura 18 colocada entre el segundo sello 14 y el primer sello de vástago 13 en comunicación de fluidos con el tanque de igualación de presión 20, a través del conducto B. En otra realización de acuerdo con la presente invención, el paso de igualar la presión comprende además llevar un canal de fluido de una primera cámara 19 en comunicación de fluido con el tanque de igualación de presión 20, a través del conducto A, donde la primera cámara 19 que se proporciona entre el primer sello de vástago 13 y la acanaladura 18. En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, y sin limitarse a la misma, la presión del líquido inyectado a través del tubo de inyección de líquido 15 se mantiene a un valor mayor o ligeramente mayor que el fluido en la primera cámara 19.

Además, se puede proporcionar una segunda cámara 21, la segunda cámara 21 que se coloca entre el segundo sello de vástago 14 y la segunda superficie lateral 12b.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención y sin limitarse a la misma, el líquido inyectado a través de este tubo de inyección de líquido 15 es agua.

Preferentemente, el líquido de la segunda cámara 21 se devuelve a un recipiente de líquido 22 y además al tubo de inyección de líquido 15. En consecuencia, el líquido inyectado en el tubo de inyección de líquido 15 se recircula y reutiliza. El método comprende además el paso de mantener la presión del recipiente de líquido 22 a presión atmosférica.

Para asegurar que se logre el resultado necesario en todo momento, el nivel del líquido presente dentro del tanque de igualación de presión 20 se mantiene por debajo de un valor máximo 24 al abrir o cerrar una válvula 26 en un tubo de fluido (conducto E) proporcionado entre el recipiente de líquido 22 y el tanque de igualación de presión 20.

Además, el nivel del líquido presente dentro del tanque de igualación de presión 20 se puede mantener por encima de un valor mínimo 25 abriendo o cerrando la válvula 26.

En una realización preferida y sin limitarse a la misma, el nivel del líquido presente dentro del tanque de ecualización de presión 20 se puede mantener entre un valor máximo 24 y un valor mínimo 25 abriendo o cerrando dicha válvula 26. Esta válvula 26 puede ser cualquier tipo de válvula tal como una válvula accionada automáticamente o una accionada manualmente.

Si la válvula 26 se acciona automáticamente, puede recibir el comando de apertura o cierre directamente desde, por ejemplo, sensores de nivel montados dentro del tanque de igualación de presión 20 o desde un flotador montado dentro del tanque de igualación de presión 20.

Tampoco se deben excluir de la presente invención otras técnicas para mantener el nivel del líquido entre un valor máximo 24 y un valor mínimo 25.

El nivel del líquido presente dentro del tanque de igualación de presión 20 se mantiene preferentemente entre un valor máximo 24 y un valor mínimo 25 de modo que el fluido de la primera cámara 19 no alcance la acanaladura 18, o viceversa. En una realización preferida de acuerdo con la presente invención y sin limitarse a la misma, la máquina de vaivén 1 es un compresor de pistón.

Aunque la invención como se describió anteriormente se ha explicado en el escenario de la máquina de vaivén 1 que es un compresor, es igualmente posible que esta máquina sea una bomba de vacío 101.

En este caso, el elemento 5 es un elemento de vacío 105.

Por consiguiente, la bomba de vacío de vaivén 101 tiene un elemento de vacío 105, que tiene una entrada 102 conectada a la red del usuario y una salida 103 conectada a la atmósfera o a una red externa 104. El elemento de vacío 105 que se acciona por un motor 106.

Se debe entender que, en el caso de una bomba de vacío 101, la unidad de sellado 11 tiene la misma disposición y las mismas propiedades funcionales como se describieron anteriormente.

En una realización preferida de acuerdo con la presente invención, la bomba de vacío de vaivén 101 es una bomba de vacío de pistón.

En el contexto de la presente invención, se debe entender que las diferentes características como se definen en la presente se pueden utilizar en cualquier combinación sin desviarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones.

La presente invención no se limita de ninguna manera a las realizaciones descritas como un ejemplo y mostradas en los dibujos, sino se puede realizar esta unidad de sellado 11 en todo tipo de variantes, sin desviarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de sellado de vástago de pistón para una máquina de vaivén (1), el sistema que comprende:

- un vástago de pistón (8) que tiene un primer extremo (8a) adaptado para conectarse a un pistón (9) proporcionado en una cámara de presión, y un segundo extremo (8b) adaptado para conectarse a un cigüeñal (10) que acciona el vástago de pistón (8), por lo que el vástago de pistón (8) se recibe dentro de un alojamiento (7);

- una unidad de sellado (11) proporcionada entre el vástago de pistón (8) y el alojamiento (7), la unidad de sellado (11) que comprende una primera superficie lateral (12a) orientada hacia el primer extremo (8a) y una segunda superficie lateral (12b) orientada hacia el segundo extremo (8b);

- la unidad de sellado (11) comprende un primer sello de vástago (13) colocado en las proximidades de la primera superficie lateral (12a) y un segundo sello de vástago (14) colocado entre el primer sello de vástago (13) y la segunda superficie lateral (12b), la unidad de sellado (11) que se fija dentro del alojamiento (7);

- el segundo sello de vástago (14) comprende un tubo de inyección de líquido (15);

caracterizado porque:

- el tubo de inyección de líquido (15) se coloca en la parte media del segundo sello de vástago (14), que preferentemente se puede seleccionar de un grupo que comprende: un sello de laberinto, un sello de anillo tórico.

2. Sistema de sellado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de sellado (11) comprende una primera escobilla de líquido (16) colocada entre el primer sello de vástago (13) y el segundo sello de vástago (14).

3. Sistema de sellado de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de sellado (11) comprende una segunda escobilla de líquido (17) colocada entre el segundo sello de vástago (14) y la segunda superficie lateral (12b).

4. Sistema de sellado de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de sellado (11) comprende un canal de líquido en la forma de una acanaladura (18) donde se inyecta líquido, la acanaladura (18) que se coloca entre el primer sello de vástago (13) y el segundo sello de vástago (14), por lo que la acanaladura (18) es preferiblemente circular alrededor del vástago de pistón (8).

5. Sistema de sellado de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 4, caracterizado porque la acanaladura (18) se coloca entre la primera escobilla de líquido (16) y el segundo sello de vástago (14).

6. Sistema de sellado de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad de sellado (11) comprende además una primera cámara (19) colocada entre el primer sello de vástago (13) y la primera escobilla de líquido (16), por lo que la primera cámara (19) es preferiblemente circular alrededor del vástago de pistón (8).

7. Sistema de sellado de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5 y 6, caracterizado porque la unidad de sellado (11) comprende un tanque de igualación de presión (20) para igualar la presión del fluido en la primera cámara (19) con la presión del fluido al nivel de la acanaladura (18).

8. Sistema de sellado de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de sellado (11) comprende además una segunda cámara (21) colocada entre el segundo sello de vástago (14) y la segunda superficie lateral (12b), por lo que la segunda cámara (21) es preferiblemente circular alrededor del vástago de pistón (8).

9. Sistema de sellado de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 8, caracterizado porque la segunda cámara (21) se coloca entre el segundo sello de vástago (14) y la segunda escobilla de líquido (17).

10. Sistema de sellado de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la máquina de vaivén (1) es una máquina de inyección de agua y/o el líquido inyectado a través del tubo de inyección de líquido (15) es agua.

11. Sistema de sellado de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de sellado (11) comprende además un recipiente de líquido (22) que se conecta al tubo de inyección de líquido (15) a través de un medio de conexión (conducto D), por lo que preferentemente el medio de conexión (conducto D) puede comprender un tubo de líquido o un canal integrado.

12. El sistema de sellado de acuerdo con las reivindicaciones 7 y 11, caracterizado porque el tanque de igualación de presión (20) comprende un primer tubo de comunicación (conducto A) hacia la primera cámara (19), un segundo tubo de comunicación (conducto B) hacia la acanaladura (18) y un tercer tubo de comunicación (conducto E) hacia el recipiente de líquido (22).

13. Sistema de sellado de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el vástago de pistón (8) y la cámara de presión comprenden un alojamiento común (7).

14. Método para sellar un vástago de pistón para una máquina de vaivén (1), el método que comprende los siguientes pasos:

- proporcionar un vástago de pistón (8) que tiene un primer extremo (8a) conectado a un pistón (9) y un segundo extremo (8b);

- proporcionar una unidad de sellado (11) entre el vástago de pistón (8) y un alojamiento (7) y fijar la unidad de sellado (11) al alojamiento (7), la unidad de sellado (11) que comprende una primera superficie lateral (12a) orientada hacia el primer extremo (8a) y una segunda superficie lateral (12b) orientada hacia el segundo extremo (8b);

- proporcionar un primer sello de vástago (13) en las proximidades de la primera superficie lateral (12a) y un segundo sello de vástago (14) entre el primer sello de vástago (13) y la segunda superficie lateral (12b); y

- inyectar un líquido a través de un tubo de inyección de líquido (15) en comunicación de fluidos con el segundo sello de vástago (14);

caracterizado porque el método comprende además el paso de:

- colocar el tubo de inyección de líquido (15) en la parte media del segundo sello de vástago (14).

15. Método de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el líquido inyectado se presuriza.

16. Método de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, que comprende además el paso de igualar la presión después del primer sello de vástago (13) con la presión después de una primera escobilla de líquido (16),

por lo que preferiblemente el paso de igualar la presión comprende llevar el líquido inyectado al segundo sello de vástago (14) y alcanzar una acanaladura (18) colocada entre el segundo sello de vástago (14) y el primer sello de vástago (13) en comunicación de fluidos con un tanque de igualación de presión (20), y preferiblemente comprende además llevar un canal de fluido de una primera cámara (19) en comunicación de fluidos con el tanque de igualación de presión (20), la primera cámara (19) que se proporciona entre el primer sello de vástago (13) y la acanaladura (18),

por lo que más preferentemente el método comprende además el paso de mantener un nivel del líquido dentro del tanque de igualación de presión (20) por debajo de un valor máximo (24) y/o por encima de un valor mínimo (25) al abrir o cerrar una válvula (26) en un tubo de fluido (conducto E) proporcionado entre el recipiente de líquido (22) y el tanque de igualación de presión (20).

17. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, que comprende además el paso de mantener la presión del líquido inyectado a través del tubo de inyección de líquido (15) a un valor mayor que el fluido en la primera cámara (19).

18. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, que comprende además proporcionar una segunda cámara (21) colocada entre el segundo sello de vástago (14) y la segunda superficie lateral (12b).

19. Método de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende además el paso de devolver el líquido de la segunda cámara (21) a un recipiente de líquido (22) y además al tubo de inyección de líquido (15), preferentemente que comprende además la etapa de mantener la presión del recipiente de líquido (22) a presión atmosférica.

20. Un compresor de pistón o bomba de vacío de pistón que comprende una entrada de gas respectivamente entrada de vacío y una salida de gas comprimido respectivamente salida de vacío, caracterizado por que el compresor de pistón respectivamente bomba de vacío de pistón se proporciona con un sistema de sellado de vástago de pistón de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.