MXPA97010111A - Anillo de sellado - Google Patents

Abstract

Un anillo de sellado, dirigido en particular a una barra de pistón de sección transversal circular de una altura (H) en la dirección axial y tiene una superficie (2a) orientada hacia una superficie (4) de deslizamiento. La superficie (2a) es cilíndrica sobre la parte (2b) de sellado y que se hace más ancha sobre una parte (2c) adicional. El anillo de sellado sella muy efectivamente en la dirección axial, de tal manera que una gran proporción del gas fluye entre la barra de pistón y la superficie (2b) de sellado y crea un cojinete de gas.

Description

ANILLO DE SELLADO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un anillo de sellado de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 . Los anillos de sellado usualmente se disponen en forma par uno detrás del otro en serie y forman en esta manera un así llamado empaque. La diferencia de presión que actúa sobre los anillos de sellado individuales hace que sus superficies de sellado sean sometidas a presión sobre las superficies de sellado del cuerpo que se va a sellar, por ejemplo una barra de pistón . Tales anillos de sellado son conocidos por ejemplo a partir de la patente CH 439 897. Estos anillos de sellado conocidos tienen la desventaja de que las superficies de sellado sometidas a presión contra la superficie de sellado causan un fuerte calor producido por fricción, que conduce al sobrecalentamiento y desgaste rápido. Esto es particularmente cierto para el uso de anillos de sellado en compresores de pistón de operación en seco que se conducen en la parte de compresión sin ninguna lubricación externa. Los compresores de este tipo tienen anillos de sellado fijos por el lado de los cuales se mueve una barra de pistón.

El objeto de la presente invención es proponer un anillo de sellado adecuado para aparatos de operación en seco y que tienen un comportamiento de sellado mejorado. Este objeto se satisface mediante los aspectos de la reivindicación 1 . Las reivindicaciones 2 a 7 subordinadas se refieren a modalidades ventajosas adicionales de la invención. El anillo de sellado de acuerdo con la invención tiene una altura H en la dirección axial así como también una superficie orientada hac ia la superficie de deslizamiento de operación en seco del cuerpo que va a ser sellado, que se ejecuta de tal forma que se extiende en paralelo respecto a la superficie de deslizamiento sobre una porción de la altura H y forma así una superficie de sellado. La porción restante de la altura H del anillo de sellado está separada de la superficie de deslizamiento. En una modalidad ventajosa del anillo de sellado de acuerdo con la invención, la porción restante de la altura H del anillo de sellado, que no está en contacto con la superficie de deslizamiento, se hace cónicamente divergente. El anillo de sellado se va a disponer en un compresor de pistón de operación en seco, en particular con respecto a la barra de pistón en tal manera que la región cónicamente divergente se orienta hacia el espacio cil indrico y diverge en la dirección hacia el espacio del cilind ro. U n anillo de sellado de este tipo tiene la ventaja de que la superficie de sellado del anillo de sellado que está en contacto con la barra de pistón es relativamente pequeña, lo que da por resultado una fricción reducida. Una ventaja adicional de la modalidad de la superficie de acuerdo con la invención se observa en el hecho de que a través de su forma en combinación con la superficie de sellado reducida el gas intenta fluir entre la superficie de sellado y la barra de pistón de tal manera que el cojinete de gas surge entre la superficie de sellado y la barra de pistón. Tal cojinete de gas tiene la ventaja de que la fricción entre la barra de pistón y la superficie de sellado se reduce adicionalmente. Un anillo de sellado de esta clase de acuerdo con la invención puede ser en particular utilizado ventajosamente cuando los elementos de sellado fijo tienen una acción de alto sellado en la dirección axial de tal manera que el cojinete de gas se levanta, debido a que una gran parte del gas fluye entre la barra de pistón y la superficie de sellado. El diseño de la superficie orientada hacia la superficie de deslizamiento en la dirección axial puede realizarse en un número de modalidades de tal manera que la superficie de una primera región parcial tiene una superficie que se extiende en paralelo con respecto a la superficie de deslizamiento y una segunda región parcial tiene una superficie separada de la superficie de deslizamiento.

El anillo de sellado de acuerdo con la invención es adecuado en particular para compresores de pistón de operación en seco de sellado que operan bajo presión muy alta. Los siguientes dibujos describen diversas modalidades ejemplares de la invención. Se muestran: la Figura 1a es una vista plana de una parte de sellado en forma de anillo; la Figura 1b es una vista lateral de la parte de sellado de la Figura 1a; la Figura 1c es una vista plana de una parte de cierre; la Figura 1d es una vista lateral de la parte de cierre de la Figura 1c; la Figura 1e es una vista plana de un anillo de sellado ensamblado; la Figura 1f es una vista lateral del anillo de sellado ensamblado de la Figura 1e; la Figura 1g es una sección a través de la parte de sellado de la Figura 1a a lo largo de la línea A-A; la Figura 2 es una vista en perspectiva de una modalidad adicional de un anillo de sellado; la Figura 3 es una sección longitudinal a través de una disposición de sellado de operación en seco; la Figura 4 es una vista plana del anillo de sellado de la Figura 2; la Figura 4a es una sección transversal a través del anillo de sellado a lo largo de la línea (B-B); la Figura 4b es una sección transversal adicional a través del anillo de sellado a lo largo de la línea (C-C); la Figura 4c es una vista lateral del anillo de sellado desde la dirección (E). La Figura 1 a muestra una parte 2 de sellado en forma de anillo que tiene un corte 3 en forma de sector de tal manera que la parte 2 de sellado tiene una abertura en esta posición. La parte 2 de sellado tiene una superficie 2a de sellado que está orientada hacia la barra de pistón. La Figura 1 g muestra una sección a lo largo de la línea A-A y muestra la sección transversal en forma de L que la parte 2 de sellado tiene en la presente modalidad . La superficie 2a tiene una altura H, con una parte 2b de la superficie 2a siendo de forma cilindrica, haciendo contacto con la barra 4 de pistón, que se muestra como una línea punteada, y que forma una superficie 2b de sellado. La superficie 2b de sellado es por lo menos de 1 mm de espesor en la dirección axial. Una parte 2c adicional de la superficie 2a tiene una superficie cónica que parte desde la superficie de la barra 4 de pistón. El gas (G) fluye desde el lado del cilindro que entra entre la parte 2c que se extiende cónicamente y la barra 4 de pistón y fluye a través entre la superficie 2b de sellado y la barra 4 de pistón. En esta forma se levanta un cojinete de gas entre estas dos superficies, lo que sustancialmente reduce la fricción. Todo el anillo 12 de sellado tiene un comportamiento elástico y está ventajosamente rodeado por un resorte 13 de manguera que yace en la muesca 1 a, de tal manera que el anillo 12 de sellado yace bajo un esfuerzo desviador elástico contra la barra 4 de pistón. El gas fluye a través entre la superficie 2b de sellado y la barra 4 de pistón ejerce una fuerza opuesta a la acción del resorte de manguera. El gas que fluye a través entre la superficie 2b de sellado y la barra 4 de pistón efectúa así una reducción de la fuerza presionando el elemento de sellado contra la barra 4 de pistón. La parte 2 de sellado tiene una parte 2e principal que corre en alejamiento en ambos extremos en las partes 2i , 2d de extremo. A partir de la vista lateral en la Figura 1 b es evidente que las dos parte 2i, 2d de extremo se hacen más delgadas en la dirección de una S normal respecto al plano comprendido por la parte 2 de sellado, o en la dirección del movimiento de la barra 4 de pistón, que la parte 2e principal. La Figura 1 c muestra una parte 1 de cierre que tiene una parte 1 e principal así como las parte 1 g extrema de extremo que la asocian en ambos extremos y están en forma de anillo. La Figura 1 d muestra una vista lateral de la ilustración en la Figura 1 c de la parte 1 de cierre, con la parte de cierre que tiene una muesca 1 a en la dirección periférica para recibir un resorte 13 de manguera. Ambas de la parte 2 de sellado y también la parte 1 de cierre tienen propiedades elásticas. La Figura 1 e muestra un anillo 12 de sellado ensamblado desde la parte 1 de cierre y la parte 2 de sellado. En el proceso, la parte 1 de cierre se coloca sobre la parte 2 de sellado en tal forma que la parte 1 de cierre yace sobre la parte 2f inferior de lá parte 2 de sellado y de tal modo que la parte 1 de cierre rodea la parte 2g superior de la parte 2 de sellado en la forma de un anillo. La parte 1 e principal cubre el corte 3 de la parte 2 de sellado y yace en contacto con las partes 2i, 2d de extremo en la dirección de la S normal. La parte 1 e principal puede tener un perfil como se muestra en la Figura 1 g sobre la superficie que enfrenta la barra 4 de pistón. El anillo 12 de sellado con esto tiene una función de sellado sobre toda la superficie de la camisa de la barra 4 de pistón. La parte 1 e principal así como la parte 2 de sellado tienen un espacio libre S1 en la dirección periférica de la parte 2 de sellado. El anillo 12 de sellado está rodeado ventajosamente por un resorte 13 de manguera de tal manera que el disco de anillo de sellado está bajo prefatiga. Durante el uso del anillo 12 de sellado como un elemento de sellado el movimiento de la barra de pistón conduce al desgaste de la superficie 2a de sellado, lo que da por resultado la separación del material. El resorte 13 de manguera, el espacio libre S1 así como las propiedades elásticas del disco de anillo de sellado aseguran que la superficie 2a de sellado pueda continuar en contacto con la superficie de la barra 4 de pistón. La Figura 1 f muestra una vista lateral del anillo 12 de sellado de la Figura 1 e. La Figura 2 muestra una vista con sus partes desprendidas de un anillo 12 de sellado adicional que consiste de una parte 2 de sellado, un anillo 1 de cubierta que puede colocarse sobre la misma en la dirección periférica del anillo 2 de sellado, así como un resorte 1 3 de manguera rodeando el anillo 1 de cubierta en la dirección periférica. El anillo 1 de cubierta sella la garganta 21 de anillo en la dirección radial así como en la axial. La vista plana de la parte 2 de sellado mostrado en la Figura 4 tiene una superficie 2a, 2b que se extiende en forma circular a lo largo del círculo interno y enfrenta la barra 4 de pistón y efectúa una función de sellado. La parte 2 de sellado se ejecuta como un anillo de una pieza individual con una junta 21 de separación de tal manera que la parte 2 de sellado corre en alejamiento hacia los dos extremos 2h, 2 . El extremo 2k se ejecuta en tal manera que tiene una sección 2i que se extiende en la dirección periférica de la parte 2 de sellado y, junto con el otro extremo 2h, forma una garganta de anillo traslapadora en la dirección periférica. La parte 2 de sellado tiene propiedades elásticas de tal manera que tiene un espacio libre S en la región de la junta 21 de separación. En la modalidad ejemplar precedente la parte 2 de sellado se ejecuta de tal manera que su espesor D de pared radial, comenzando en la posición Dmax opuesta a la junta 21 de separación disminuye continuamente hacia la junta 21 de separación, lo que significa en la dirección D1 o D2. Como resultado incluso una parte de sellado fabricada de un material con un módulo alto de elasticidad, tal como un polímero de alta temperatura por ejemplo, tiene un comportamiento respecto a la junta 21 de separación que es cada vez más elástico y/o suave a la dobladura. La Figura 3 muestra una sección longitudinal a través de una disposición de sellado de operación en seco o un así llamado empaque 6. A este pertenece por lo menos una cámara 14 de sellado que rodea la barra 4 de pistón, que se forma de dos anillos 5 de cámara, y que están roscado sellablemente juntos para formar el espacio 15 de cilindro asociado. Se coloca un anillo 12 de sellado de dos partes en la cámara 14 de sellado y comprende una parte 2 de sellado así como un anillo 1 de cubierta. Además un resorte 13 de manguera rodea el anillo 1 de cubierta. La superficie 2a de sellado tiene una superficie 2c que diverge en forma de cuña hacia el espacio 15 de compresión. La parte 2 de sellado de la Figura 4 tiene una superficie 2a con una superficie 2c parcial que se extiende cónicamente. La superficie 2c parcial es interrumpida en tres lugares por un plato 2p. La Figura 4a muestra una sección a través de la parte 2 de sellado a lo largo de la línea B-B y muestra la superficie 2c parcial en forma de cono que se extiende en la dirección axial, así como la superficie 2b parcial que se extiende cilindricamente que produce la acción de sellado entre la parte 2 de sellado y la barra 4 de pistón. La superficie 2c parcial se extiende en una forma de cono que intersecta la superficie de la barra 4 de pistón en el ángulo ß. La Figura 4b muestra una sección a través de un plato 2p de la parte 2 de sellado a lo largo de la línea C-C. Se ejecuta un plato 2p en tal manera que la superficie 2a interna tiene un ancho en la dirección axial correspondiente al ancho H de la parte 2 de sellado y se extiende en paralelo con respecto a la superficie de la flecha 4. Un plato 2p yace sobre la barra 4 de pistón sobre todo el ancho H y sirve para estabilizar la parte 2 de sellado. La modalidad ejemplar mostrada tiene tres platos 2p dispuestos para ser distribuidos sobre la periferia de la superficie 2a, con un plato 2p colocado en la región de la junta 21 de separación. Una parte 2 de sellado también puede ejecutarse naturalmente sin un plato 2p de tal manera que la superficie 2c parcial en forma de cono se extiende sobre toda la periferia de la superficie 2a sin interrupción. La superficie 2c parcial que se extiende cónicamente tiene una distancia B máxima desde la flecha 4 de acuerdo con la Figura 4a. En una modalidad de la parte 2 de sellado el espacio libre S se hace tan amplio que tiene un ancho de "2 veces pi las veces de B". Un anillo 12 de sellado con una parte 2 de sellado ejecutado en esta manera forma un anillo de fricción en una primera fase de operación y un anillo de flujo en una segunda I I fase de operación. En la primera fase de operación la parte 2 de sellado tiene una superficie 2 parcial que se extiende cónicamente. Con el desgaste que aumenta en la superficie 2b de sellado la superficie 2c parcial que se extiende cónicamente disminuye hasta que la superficie 2b de sellado se extiende sobre todo el ancho H. Si ahora se hace el espacio libre S para corresponder con el ancho de "2 veces pi las veces de B", el espacio libre se convierte en cero tan pronto como el área 2c parcial se desgasta por completo. En este estado la parte 2 de sellado se convierte en un anillo de flujo debido, ya que el juego suma cero, ya casi no hay desgaste adicional de la superficie 2b de sellado de tal manera que la parte 2 de sellado tiene una fuga aproximadamente constante durante la segunda fase de operación, o la parte 2 de sellado tiene una resistencia de flujo máxima que permanece aproximadamente constante durante la segunda fase de operación. La Figura 4c muestra una vista lateral del anillo de sellado de la Figura 4 desde la dirección E. La posición de la garganta de la parte 2 de sellado tiene los dos extremos 2h, 2k, con el extremo 2h que tiene la sección 2i de extremo que se extiende en la dirección periférica, de tal manera que una garganta de anillo traslapadora en la dirección periférica resulta con una junta 21 de separación o un espacio libre S respectivamente.

La superficie 2c parcial no necesita ejecutarse para extenderse cónicamente, sino que puede adoptar cualquier forma arbitraria de tal manera que surge una separación en la región de la superficie 2c parcial entre la flecha 4 y la parte 2 de sellado. Se coloca ventajosamente un plato 2p en cada parte 2k, 2h de extremo en la garganta 21 de anillo con el fin de lograr una buena acción de sellado del anillo de sellado. Puede distribuirse una pluralidad de platos 2p a lo largo de la superficie 2a en la dirección periférica, por ejemplo 2, 4, 7, 12 ó 24 platos 2p. Los platos 2p pueden hacerse muy estrechos en la dirección periférica de tal manera que con respecto a la dirección periférica la distancia entre los dos platos 2p es mayor o muchas veces mayor que el ancho del plato 2p. Los platos 2p pueden ejecutarse con un ancho constante o bien tener anchos diferentes. La parte 2 de sellado puede hacerse de un plástico tal como politetrafluoroetileno (PTFE) o de un polímero de alta temperatura modificado tal como poli(eteretercetona) (PEEK), poli(etercetona) (PEK), polimlda (Pl), poli(sulfuro de fenileno) (PPS), polibenzimidazol (PBI) o poliamideimida (PAI).

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1 . Un anillo de sellado para una barra de pistón de operación en seco con una sección transversal circular, que tiene una altura en la dirección axial así como una superficie orientada hacia una superficie de deslizamiento, caracterizado porque la superficie se ejecuta para extenderse cilindricamente o aproximadamente en forma cilindrica sobre una parte de la altura, con el fin de formar una superficie de sellado y se ejecuta para ser más ancha sobre una parte adicional.

2. El anillo de sellado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la superficie se hace más ancha cónicamente a lo largo de la parte adicional.

3. El anillo de sellado de conformidad con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el anillo de sellado tiene una garganta de anillo con un espacio libre de compensación; porque la superficie diverge cónicamente en la dirección radial por una distancia B máxima; y porque el espacio libre de compensación tiene un ancho de "2 veces pi las veces de "B.

4. El anillo de sellado de conformidad con una de las reivindicaciones 1 ó 3, caracterizado porque una pluralidad de platos se dispone para ser distribuida a lo largo de la superficie en la dirección periférica.

5. El anillo de sellado de conformidad con una de las reivindicaciones 1 ó 4, caracterizado porque la parte de sellado se fabrica de un plástico tal como politetrafluoroetileno (PTFE) o de un polímero de alta temperatura modificado tal como poli(eteretercetona) (PEEK), poli(etercetona) (PEK), polimida (Pl), poli(sulfuro de fenileno) (PPS), polibenzimidazol (PBI) o poliamideimida (PAI) .

6. El anillo de sellado de conformidad con una de las reivindicaciones 1 ó 5, caracterizado porque la parte que diverge cónicamente está dispuesta hacia el espacio cilindrico.

7. El anillo de sellado de conformidad con una de las reivindicaciones 1 ó 6, caracterizado porque el anillo tiene una junta de separación; y porque la parte de sellado tiene un espesor de pared radial que disminuye hacia la junta de separación.

8. Un empaque para sellar una barra de pistón de operación en seco con un anillo de sellado de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Un compresor de pistón con un anillo de sellado de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7.