MXPA97010113A - Anillo de cierre - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un anillo de cierre que comprende por lo menos dos segmentos, caracterizado porque los segmentos tienen porciones que corren en la dirección circunferencial del anillo de cierre, el cual forma una unión traslapante.

Description

ANILLO DE CIERRE DESCRI PCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un anillo de cierre de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 . Un anillo de cierre de partes múltiples hecho de tres segmentos de anillo es conocido a partir de la patente CH 439 897. Los huecos de los segmentos del anillo forman una ranura pasada que se extiende en una dirección axial. Tales anillos de cierre usualmente están dispuestos en pares en series uno por atrás del otro y forman un así llamado paquete, con el fin de sellar la superficie deslizante de un cuerpo, el cual va a ser sellado, por ejemplo, una barra de pistón de un compresor de pistón. Este anillo de cierre conocido presenta la desventaja de que para cerrar la ranura pasada en la dirección axial, dos anillos de cierre tienen que ser respectivamente dispuestos en pares adyacentes entre sí. Una ventaja más se observa en que un par de anillos de cierre dispuestos adyacentes entre sí tiene un grado relativamente grande en la dirección axial, la cual presenta un calentamiento friccional incrementado. Este calentamiento friccional además es más difícil de disipar ya que el anillo de cierre usualmente es fabricado de plástico y tiene una baja conductividad térmica, lo cual evita el transporte de calor desde el cuerpo que será cerrado hacia un dispositivo de enfriamiento externo. Es el objeto de la presente invención proponer un anillo de cierre que supere estas desventajas. Este objeto se resuelve con un anillo de cierre de acuerdo con los aspectos de la reivindicación 1 . Las reivindicaciones subordinadas 2 - 10 se refieren a modalidades ventajosas adicionales del anillo de cierre de acuerdo con la invención. El anillo de cierre de acuerdo con la invención comprende un anillo de partes múltiples, el cual se forma mediante por lo menos dos segmentos de anillo, en donde los segmentos de anillo tienen uniones mutuas, las cuales se forman traslapando en la dirección circunferencial del anillo de cierre. Una ventaja del anillo de cierre de acuerdo con la invención se puede ver en el hecho de que los segmentos de anillo adyacente respectivamente tienen una unión mutuamente traslapante, de manera que no existe ninguna ranura pasada entre los segmentos de anillo en una dirección que se extiende verticalmente hacia el anillo de cierre, o como puede ser el caso, en una dirección axial al cuerpo que será sellado. Un anillo de cierre de este tipo tiene un excelente sello. En una modalidad ventajosa adicional del anillo de cierre de acuerdo con la invención, un anillo de cubierta está dispuesto extendiéndose circunferencialmente en forma externa alrededor de los segmentos de anillo, el cual cubre sobre las uniones que se extienden entre los segmentos de anillo en una dirección radial desde el exterior y a través de esto los sella. El anillo de cubierta también sirve para estabilizar mutuamente los segmentos de anillo. Un resorte que se extiende en la dirección circunferencial está ventajosamente dispuesto yaciendo sobre el anillo de cubierta en la parte externa, como por ejemplo, un resorte de manguera, un resorte toroidal, con el fin de ejercer una fuerza que actúa radialmente hacia adentro sobre los segmentos de anillo. Además, el anillo de cubierta puede tener un elemento de conexión que coopera con uno de los segmentos de anillo, con el fin de evitar la rotación del anillo de cubierta con relación a los segmentos de anillo individuales. Con respecto a una barra, la cual va a ser sellada, se puede desarrollar un anillo de cierre de tal manera que tos segmentos de anillo individuales tienen un claro mutuo extendiéndose en la dirección circunferencial del anillo de cierre. El anillo de cierre de acuerdo con la invención presenta la ventaja de que, debido al claro entre los segmentos de anillo individuales y también al resorte de manguera que rodea el anillo de cierre, los segmentos de anillo son constantemente sometidos a una fuerza actuando en una dirección radial hacia la barra, de manera que durante el desgaste progresivo, e1 claro entre los segmentos de anillo es constantemente reducido, en donde los segmentos de anillo se ponen en contacto con la barra y mantienen su función de sellado. Además, la función de sellado del anillo de cierre es mantenida en la dirección axial a través de las uniones traslapantes. Las porciones de los segmentos de anillo que traslapan una con la otra están diseñadas de tal manera que aún cuando el claro de uno o más de los segmentos de anillo adyacentes es de cero, los segmentos de anillos adyacentes restantes siguen teniendo porciones con uniones traslapantes. De esta manera se asegura que no ocurrirá un derrame en las uniones en la dirección axial en ninguna posición de los segmentos de anillo. Un anillo de cierre que comprende por lo menos dos segmentos de anillo así como un anillo de cubierta extendiéndose circunferencialmente en la parte externa, presenta la ventaja de que, debido a la combinación de una unión de traslape y un anillo de cubierta circunferencialmente en extensión en el exterior, se presenta una muy buena acción de sellado en la dirección axial, y también que solamente se requiere un anillo de cierre individual para sellar en la dirección axial, de manera que el anillo de cierre tiene una altura construccional baja en la dirección axial. Una ventaja adicional del anillo de cierre de acuerdo con la invención se observará en que se puede utilizar también un material relativamente pegajoso como el material para los segmentos de anillo, de manera que un polímero de alta temperatura, tal como por ejemplo, PEEK modificado también puede ser utilizado como un material para los segmentos de anillo. En una modalidad ventajosa, adicional el anillo de cierre de acuerdo con la invención está diseñado de tal manera que los segmentos de anillo mutuos no tienen claros mutuos, con el diámetro de la barra que será sellada seleccionándose de tal manera que se presentan un cierre de anillo de separación entre el anillo de cierre y la barra. En un anillo de cierre diseñado de esta manera, los segmentos de anillo también pueden hacerse de un material cerámico, en donde el anillo de cubierta que rodea a los segmentos de anillo en la dirección circunferencial , sigue haciéndose de plástico. Una ventaja adicional del anillo de cierre se verá en el hecho de que debido a su tipo de construcción es posible una instalación del anillo con un pistón ya instalado, y no es problemático.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DI BUJOS Los siguientes dibujos describen una modalidad particular de la invención. Ellos muestran: la Figura 1 a una vista de un anillo de cierre de partes múltiples; la Figura 1 b una sección a lo largo de la línea A-A de acuerdo con la Figura 1 a; la Figura 1 c una vista lateral de una unión entre dos segmentos anulares; la Figura 1 d una vista en planta de un anillo de cubierta circunferencialmente en extensión; la Figura 1 e una vista en planta de un segmento de anillo del anillo de cierre; y la Figura 1f una modalidad particular más de una sección a lo largo de línea A-A a través de un segmento de anillo. La Figura 1 a muestra un anillo de cierre 1 diseñado como un anillo de partes múltiples con tres segmentos de anillo 1 a, 1 b, 1 c. Los segmentos de anillo individuales, 1 a, 1 b, 1 c tiene uniones mutuas, con un claro mutuo S, extendiéndose en la dirección circunferencial del anillo de cierre 1. Los segmentos 1 a, 1 b, 1 c tienen porciones 2a, 2b extendiéndose en la dirección circunferencial, las cuales forman una unión traslapante. La Figura 1 b muestra una sección a través de la Figura 1 a a. lo largo de la línea A-A. Los segmentos de anillo 1 a, 1 c, tienen una superficie deslizante 1 d orientada hacia el centro Z del anillo de cierre, el cual yace sobre la superficie que será sellada con la sección transversal circular, por ejemplo, de una barra de pistón o está del mismo mediante una pequeña distancia. En la presente modalidad, los segmentos de anillo 1 a, 1 c están desarrollados en una forma de L en la sección transversal ilustrada y tienen una depresión rectangular 1 e. Esta depresión 1 e sirve para recibir un anillo de cubierta 3 ilustrado en la Figura 1 d, el cual está diseñado de tal manera a partir del punto de vista de sus dimensiones, que tiene una sección transversal que corresponde a la depresión 1 e, de manera que el anillo de cubierta 3 puede ser insertado en esta depresión 1 e. El anillo de cubierta puede tener características elásticas de resorte y se encuentran sobre el anillo de cierre 1 , de tal manera que rodea los segmentos de anillo individuales 1 a, 1 b, 1 c que yacen en la depresión 1 e en la dirección circunferencial . El anillo de cubierta tiene como se ilustra en la Figura 1 d, una porción de corte 3a. Además, el anillo de cubierta 3 puede estar rodeado por un resorte de manguera que se extiende en la dirección circunferencial. Este resorte ejerce una fuerza sobre los segmentos de anillo que trabajan hacia el centro Z. En la modalidad especial de acuerdo con la Figura 1 a, los segmentos de anillo 1 a, 1 b, 1 c tienen uniones que se extienden en la dirección radial. El anillo de cubierta 3 sella el hueco o unión que se extiende entre los segmentos en una dirección radial . La tensión del resorte tiene el efecto de los segmentos de anillo yacen sobre la barra de pistón, de manera que el desgaste de la superficie de cierre 1 d, el claro S entre los segmentos de anillo individuales 1 a, 1 b, 1 c es reducido. Un anillo de cierre de este tipo que tiene un claro de unión . de > 0 también es denominado como un anillo de fricción.

Siempre que el anillo de cierre 1 tenga un claro S entre los segmentos 1 a, 1 b, 1 c es posible que el claro entre los segmentos individuales 1 a, 1 b, 1 c pueda ser de diferentes anchuras. En un caso extremo, dos uniones tienen un claro de unión = 0, de manera que el claro S se vuelve muy grande en la tercera unión. Las porciones 2a, 2b que se extienden en la dirección circunferencial del anillo de cierre 1 , están ventajosamente diseñadas de tal manera que, aún en el caso extremo nombrado, mutuamente traslapan y tienen un efecto de cierre en la dirección axial. En la Figura 1 c, se muestra una vista lateral de una unión entre dos segmentos de anillo 1 b, 1 c con porciones 2a, 2b extendiéndose en la dirección circunferencial del anillo de cierre 1. Las anchuras de espacio S, S1 pueden tener la misma anchura o también una anchura diferente. Los segmentos de anillo 1 b, 1 c tienen una depresión 1 e para un anillo de cierre 3. La Figura 1 e muestra un segmento de anillo individual 1 a con una depresión 1 e, así como las dos porciones 2a, 2b. Esencial a la invención, es el aspecto de que las uniones 2a, 2b de los segmentos de anillo que yacen adyacentes entre sí, se traslapan en la dirección circunferencial del anillo de cierre. De otra forma, las uniones 2a, 2b pueden ser diseñadas en una pluralidad de formas, con el fin de efectuar, una .función de cierre en la dirección axial, así como un claro S en la dirección circunferencial del anillo de cierre 1. Asimismo, la depresión 1 e puede ser diseñada en una variedad de formas, con el fin de recibir un anillo de cubierta 3, o con el fin de recibir un resorte de manguera directamente y sin un anillo de cubierta 3. El anillo de cierre 1 también puede ser formado sin una depresión 1 e, que comprende, como se ilustró en la Figura 1 meramente de tres o más segmentos de anillo 1 a, 1 b, 1 c. La Figura 1f muestra una sección a través de un segmento de anillo, por ejemplo, a lo largo de la línea A-A de acuerdo con la Figura 1 a con una alternativa de diseño adicional de sección transversal. El segmento de anillo 1 a tiene una superficie 1f orientada hacia una superficie deslizante 4, ejecutada como una barra de pistón. Esta superficie 1 f tiene una altura H en la dirección axial y está diseñada para extenderse cilindricamente a través de una parte 1 d, con el fin de formar una superficie de cierre 1 d y de designada para divergir sobre una parte adicional 1 h. La superficie divergente 1 g puede ser por ejemplo, cónicamente diseñada. El anillo de cierre 1 de acuerdo con la invención, tiene una excelente acción de cierre, ya que evita el flujo pasado tanto en la dirección axial como también en la dirección circunferencial . De esta manera, tos componentes de gas estaban predominante entre la superficie de cierre 1 d y la superficie deslizante 4, la cual tiene la ventaja de que el anillo de cierre 1 es ligeramente elevado de la superficie deslizante 4 y de esta manera se reduce la fricción. La superficie divergente 1 g tiene el efecto de que los componentes de gas fluyen libremente en la dirección de la superficie de cierre de reducida 1 d de acuerdo con la Figura 1 f, en donde los componentes de gas no solamente ejercen una fuerza que actúa hacia afuera en la dirección radial sobre el anillo de cierre 1 , tanto en la superficie 1 g como en la superficie 1 d. De esta manera, el derrame entre la superficie de cierre 1 d y la superficie resultante 4 de una barra de pistón se ve favorecido, en donde se mejora el soporte de gas del elemento de cierre. Los segmentos de anillo 1 a, 1 b, 1 c pueden ser fabricados de diferentes materiales, en particular de plásticos tales como politetrafluoroetileno (PTFE), polímero de alta temperatura modificado tal como poti(éter-éter-cetona) (PEEK), poli(étercetona) (PEK), poliimida (Pl), sulfuro de poli(fenileno) (PPS), polibencilimidazol (PBI), poliamidimida (PAI) o una resina epoxi modificada. Los polímeros de alta temperatura son plásticos que nos adecuados para la operación en seco en su forma pura, de manera que son necesarios lubricantes sólidos adicionales tales como, por ejemplo, carbono, grafito, sulfuro de molibdeno o PTFE. En una modalidad especial adicional , empezando de un diámetro pre-dado de una barra de pistón, el anillo de cierre está diseñado de tal manera que los segmentos individuales rodean la barra de pistón sin un claro S, en otras palabras, con un claro de unión = 0. Un cierre de este tipo está denominado p como un cierre de anillo de hueco. En una modalidad de este tipo, los segmentos de anillo también pueden ser fabricados de un material de cerámica, en donde el anillo de cubierta que rodea los segmentos consiste además de plástico. Un efecto de cierre óptimo del anillo de cierre se logra a través de una unión, la cual está justamente cerrada, en otras palabras con un claro de unión = 0. En esta situación, no existe ninguna presión de contacto de los segmentos sobre la barra de pistón, de manera que no ocurre ninguna fricción. Además, el derrame es mínimo, ya que no está abierto ningún hueco. Esta condición puede ser mantenida durante un largo periodo con los segmentos de anillo hechos de material de cerámica, ya que cualquier tipo de contacto que ocurra con la barra de pistón no conducirá al desgaste. Los segmentos son inherentemente estables, de manera que los segmentos no se deforman bajo la diferencia de presión aplicada. Al mismo tiempo, se debe tener cuidado de que no ocurra ninguna presión alta de superficie apreciable o contactos largos entre el segmento y la barra de pistón. Con un claro de unión = 0, las uniones radial y axial entre los segmentos son muy estrechas, de manera que el derrame entre la superficie de cierre 1 d y la superficie deslizante 4 de la barra de pistón ocurre y de esta manera se forma un soporte de gas. En una modalidad ventajosa, el segmento de cerámica tiene una sección transversal como se ilustra en la Figura 1f. La superficie de cierre reducida 1 d, así como la superficie divergente 1g ayudan al derrame en introducido en un soporte de gas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un anillo de cierre que comprende por lo menos dos segmentos, caracterizado porque los segmentos tienen porciones que corren en la dirección circunferencial del anillo de cierre, el cual forma una unión traslapante.

2. El anillo de cierre de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el anillo de cubierta rodea los segmentos en la dirección circunferencial del anillo de cierre.

3. El anillo de cierre de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las porciones se forman de tal manera que dos segmentos adyacentes tienen un claro mutuo en la dirección circunferencial del anillo de cierre.

4. El anillo de cierre de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque las porciones están diseñadas de tal manera que si uno o más segmentos adyacentes tienen un claro mutuo de S = 0, las porciones de los segmentos adyacentes restantes siguen formando uniones traslapantes.

5. El anillo de cierre de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque las porciones son desarrolladas de tal manera que los segmentos adyacentes están dispuestos en la dirección circunferencial del anillo de cierre a uno con el otro sin un claro.

6. El anillo de cierre de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los segmentos son fabricados de plástico tal como un politetrafluoroetileno (PTFE), un polímero de alta temperatura modificado tal como poli(éter éter cetona) (PEEK), poli(étercetona) (PEK), poliimida (Pl), sulfuro de poli(fenileno) (PPS), polibenzilimidazol (PBI) , poliamidimida (PAI) o una resina epoxi modificada.

7. El anillo de cierre de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los segmentos son fabricados de un material de cerámica.

8. El anillo de cierre de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el anillo de cierre 1 tiene características elásticas de resorte o está rodeado por un resorte que yace sobre el anillo de cierre corriendo en la dirección circunferencial del anillo de cierre.

9. El anillo de cierre de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los segmentos tienen una superficie orientada hacia una superficie deslizante, la cual va a ser sellada, y la superficie tiene una altura extendiéndose en una dirección perpendicular a la dirección circunferencial del anillo de cierre, y la superficie se forma en una sección transversal con forma de cilindro a través de una parte de la altura H, con el fin de formar una superficie de sello, y que a través de una parte tiene una superficie con un radio agrandado con relación a la superficie de cierre.

10. El anillo de cierre de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la superficie se forma para ensancharse cónicamente a través de una parte adicional.

11 . Un paquete para sellar la superficie deslizante de un cuerpo con un anillo de cierre de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Un compresor de pistón con un anillo de cierre de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10.