ES2226977T3 - Recipiente provisto de un anillo de sellado. - Google Patents

Recipiente provisto de un anillo de sellado.

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ES2226977T3 ES00991366T ES00991366T ES2226977T3 ES 2226977 T3 ES2226977 T3 ES 2226977T3 ES 00991366 T ES00991366 T ES 00991366T ES 00991366 T ES00991366 T ES 00991366T ES 2226977 T3 ES2226977 T3 ES 2226977T3
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Abstract

Recipiente (1) que comprende una pared (2) de material compuesto que rodea una cámara (3) de fluido y que está unida, en al menos una zona de unión (4), a un cuerpo (5) con forma de eje que atraviesa la cámara (3) de fluido y se extiende a través de la pared (2) de material compuesto, comprendiendo dicha pared (2) de material compuesto un revestimiento interior estanco alrededor del cual están provistas unas fibras (19), y estando dicha pared (2) de material compuesto unida, en la al menos una zona de unión (4), al cuerpo (5) con forma de eje mediante un anillo (8), caracterizado por el hecho de que el anillo (8) está configurado como un anillo de estanqueidad dispuesto de manera estanca y deslizable axialmente alrededor del cuerpo (5) con forma de eje, y por el hecho de que está provisto de medios de tope (21, 22) para limitar, al menos en una dirección axial, la distancia en la cual el anillo (8) de estanqueidad se desliza en relación al cuerpo (5) con forma de eje.

Description

Recipiente provisto de un anillo de sellado.
La invención se refiere a un recipiente, que comprende una pared de material compuesto que rodea una cámara de fluido y que está unida, en al menos una zona de unión, a un cuerpo con forma de eje que atraviesa la cámara de fluido y se extiende a través de la pared de material compuesto, comprendiendo dicha pared de material compuesto un revestimiento interior estanco alrededor del cual están provistas unas fibras, y estando dicha pared de material compuesto unida, en la al menos una zona de unión, al cuerpo con forma de eje mediante un anillo.
Este tipo de recipiente es conocido en la práctica y es utilizado a menudo para almacenar gas o líquido. La pared de material compuesto suele estar hecha de un revestimiento interior de plástico relativamente flexible alrededor del cual se disponen unas fibras en una capa de refuerzo relativamente dura. La ventaja de esto es que la pared del recipiente, en comparación con una pared de acero convencional, puede ser relativamente ligera y su diseño económico, teniendo una resistencia comparable.
En el recipiente conocido, en la zona de unión, la pared de material compuesto está unida de forma rígida al cuerpo con forma de eje mediante el anillo.
Un inconveniente del recipiente conocido es que el sellado entre la pared de material compuesto y el cuerpo con forma de eje en la zona de unión es a menudo poco fiable. Particularmente, existe la posibilidad de que, por un golpe o llenado brusco del envase, la pared de material compuesto se rompa o quede dañada en la zona de unión con el anillo.
En la práctica, por lo tanto, se ha comprobado que resulta problemático unir las fibras de la capa de refuerzo y el revestimiento interior de la pared de material compuesto, que es relativamente flexible en comparación con las fibras, al cuerpo con forma de eje de manera que el sellado quede garantizado y la posibilidad de que la capa de refuerzo y/o el revestimiento interior sean dañados sea pequeña.
El objeto de la invención es un recipiente del tipo descrito en el preámbulo, con el cual se evitan los inconvenientes mencionados anteriormente. Con este fin, un recipiente según la invención se caracteriza por el hecho de que el anillo está configurado como un anillo de estanqueidad dispuesto de manera estanca y deslizable axialmente alrededor del cuerpo con forma de eje, y por el hecho de que está provisto de medios de tope para limitar, al menos en una dirección axial, la distancia en la cual el anillo de estanqueidad se desliza en relación al cuerpo con forma de
eje.
De este modo, se consigue que, a la vez que se mantiene el sellado, es posible un desplazamiento axial de las fibras y/o el revestimiento interior en relación al cuerpo con forma de eje, de manera que las tensiones entre las fibras y/o el revestimiento interior y el cuerpo con forma de eje debido al desplazamiento se reduce. Mediante el uso de medios de tope se consigue que se eviten daños en la pared de material compuesto debidos a desplazamientos demasiado grandes.
Mediante el diseño de los medios de tope como superficies de presión provistos en una zona de unión del anillo de estanqueidad y el cuerpo con forma de eje, respectivamente, se consigue que las fibras de la pared de material compuesto situadas entre las superficies de presión puedan ser sujetadas cuando las superficies de presión se desplazan una hacia la otra, por ejemplo, bajo la presión de un fluido en la cámara de fluido. Esto presenta la ventaja de que el posible juego entre las fibras cuando son presionadas puede ser eliminado, de manera que se puede usar el máximo número de fibras para transmitir el esfuerzo entre la pared de material compuesto y el cuerpo con forma de eje.
En otra realización, las fibras del recipiente están diseñadas como cables que pueden ser tensados que están enrolladas alrededor del revestimiento interior, y el cuerpo con forma de eje que atraviesa la cámara comprende un cuerpo de tensión que se extiende hasta la pared de material compuesto en dos zonas de unión. Las fibras se enrollan preferiblemente secas, por ejemplo, sin material matriz, alrededor del revestimiento interior, pudiéndose utilizar opcionalmente una capa elastomérica de sellado para proteger las fibras en la cara exterior.
Con un recipiente de este tipo, un fluido, como por ejemplo LPG, puede ser almacenado bajo presión. Mediante el revestimiento interior la presión del fluido puede ser transmitida al anillo de estanqueidad, de manera que, posteriormente, por ejemplo con la ayuda de las superficies de presión descritas anteriormente, las fibras situadas en la zona intermedia podrán ser sujetadas entre el anillo de estanqueidad y el cuerpo con forma de eje. Especialmente en recipientes a presión de este tipo, la seguridad de uso y la transmisión de fuerzas de la unión entre la pared de material compuesto y el cuerpo con forma de eje son de particular importancia.
Se ha de destacar que mediante el enrollado en seco de las fibras se puede evitar que la pared de material compuesto sea dañada por la rotura de las fibras que quedan sueltas del material matriz intermedio, como por ejemplo como resultado de un impacto o llenado brusco del recipiente. Además, gracias al enrollado en seco de las fibras, la fabricación del envase puede llevarse a cabo más rápidamente, ya que no es necesario tener en cuenta el tiempo dedicado al endurecimiento del material matriz.
En otra realización ventajosa, en al menos una parte de las zonas de unión, las fibras y el revestimiento interior de la pared de material compuesto están unidas por separado al anillo de estanqueidad. De esta manera, se consigue que la unión entre las fibras y el anillo de estanqueidad y la unión entre el revestimiento interno y el anillo de estanqueidad puedan ser optimizadas para la función que se requiera de la unión, para ambas uniones la naturaleza de los materiales que serán unidos podrá tenerse en cuenta. Por ejemplo, las fibras se pueden sujetar rígidamente en una posición en la cual la parte sujeta de las fibras queda alineada gradualmente con la parte no sujeta de las fibras con el objetivo de reducir el riesgo de desgaste y rotura de las fibras, mientras que la unión entre el revestimiento interior y el anillo de estanqueidad puede, por ejemplo, ser deslizable, de manera que a la vez que se mantiene la estanqueidad, el desplazamiento del revestimiento interior respecto del anillo de estanqueidad es posible. Esto resulta particularmente ventajoso cuando el revestimiento interior, por ejemplo durante la fabricación, se contrae o cuando la pared de material compuesto sufre un golpe o un llenado brusco.
Otras realizaciones ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes.
Ha de tenerse en cuenta que, en este contexto, el fluido será considerado no sólo un líquido o materia fluida sólida, sino también un gas o vapor.
La invención se entenderá de forma más clara en base a una realización a modo de ejemplo que se representa en el dibujo. En el dibujo:
La figura 1 muestra una vista esquemática en sección del recipiente;
La figura 1A muestra una vista en detalle de la zona de unión del recipiente de la figura 1; y
La figura 1B muestra una vista en sección de una cara del anillo de estanqueidad de la figura 1A.
Las figuras solo son representaciones esquemáticas de una realización ventajosa. En las figuras, las partes idénticas o las partes correspondientes son designadas con las mismas referencias numéricas.
La figura 1 muestra un envase 1. El envase 1 comprende una pared 2 de material compuesto que incluye una cámara 3 de fluido. La pared 2 de material compuesto está unida a un cuerpo 5 con forma de eje que atraviesa la cámara 3 de fluido por dos zonas de unión 4 situadas una frente a la otra. En la realización a modo de ejemplo, el cuerpo 5 con forma de eje está provisto de un cuerpo de tensión 18 que, en las zonas de unión, se extiende a través de la pared 2, como se representa en la figura 1A Cerca de sus extremos, el cuerpo de tensión 18 está provisto de unos rebordes 20 que se extienden radialmente hacia el exterior.
Haciendo referencia a la figura 1, la pared 2 de material compuesto comprende un revestimiento interior 6 estanco alrededor del cual están provistas unas fibras 7 en una capa de refuerzo. En esta realización a modo de ejemplo, las fibras 7 de la pared 2 de material compuesto están diseñadas como cables 19 que pueden ser tensados que están enrolladas alrededor del revestimiento interior 6, que es flexible y estanco. El revestimiento interior 6 se ha diseñado como un núcleo flexible que, en relación a la capa de fibras 7 es relativamente flexible, por ejemplo un núcleo de polietileno que, al menos bajo su propio peso, conserva su forma. Los cables 19 que pueden ser tensados están diseñados como filamentos de fibras, por ejemplo fibras de vidrio, carbono o poliamida que son enrolladas en dirección longitudinal hasta formar un filamento. Preferiblemente, un cable que puede ser tensado está enrollado alrededor del revestimiento interno 6 varias veces.
Un recipiente cuyas fibras de la pared de material compuesto pueden ser tensadas, es conocido per se. Para una descripción detallada de un recipiente de este tipo y su fabricación se hace referencia a la Patente Europea publicada nº 0879381.
En la zona de unión 4, la pared 2 de material compuesto está unida al cuerpo 5 con forma de eje mediante un anillo 8 de estanqueidad, montado alrededor del cuerpo 5 con forma de eje de manera que puede deslizarse axial y libremente a lo largo del eje longitudinal A.
De forma ventajosa, el anillo 8 de estanqueidad está provisto de una acanaladura cilíndrica para la recepción de una parte cilíndrica del cuerpo 5 con forma de eje. La acanaladura cilíndrica puede comprender una o más ranuras 14 para la recepción de un anillo con forma de O. De este modo, se consigue un sellado a prueba de gas entre el anillo 8 de estanqueidad y el cuerpo 5 con forma de eje de forma sencilla y fiable. Se entenderá que el sellado también podrá ser llevado a cabo de diferente manera, por ejemplo, mediante un anillo a modo de muelle o un elemento intermedio encajado.
El recipiente 1 está provisto de medios de tope para limitar, en relación a la cámara 3 de fluido, la distancia en dirección axial hacia el exterior a lo largo del cuerpo de tensión 18 sobre la que los anillos 8 de estanqueidad se deslizan. Los medios de tope comprenden unas primeras superficies de presión 21 provistas en los anillos 8 de estanqueidad y unas segundas superficies de presión 22 provistas en los rebordes 20. Las primeras y las segundas superficies de presión 21, 22 están dispuestas de manera que, desplazando los anillos 8 de estanqueidad axialmente y hacia el exterior, en relación a la cámara 3 de fluido, a lo largo del eje longitudinal A del cuerpo 18 de tensión, las superficies de presión 21, 22 son desplazadas la una hacia la otra mientras sujetan los cables 19 situados entre ellas.
Las superficies de presión 21, 22 están provistas de una curvatura que hace que las fibras puedan ser sujetadas en una posición en la cual la parte sujeta de las fibras se alinea sustancialmente de forma gradual con la parte adyacente no sujeta de las fibras. Se representa en la vista en detalle de la figura 1A. Los cables 19 del revestimiento interior 6 están unidos de forma separada al anillo 5 de estanqueidad.
Cuando la cámara 3 de fluido contiene un fluido bajo presión, el revestimiento interior 6 es presionado hacia el exterior, mientras desplaza los anillos 8 de estanqueidad unidos al mismo. Los cables 19 están ahora tensados, y limitan el desplazamiento hacia fuera del revestimiento interior 6. El desplazamiento del anillo 8 de estanqueidad está limitado por la cooperación de las primeras superficies de presión 21 con las segundas superficies de presión 22. de esta manera, los cables 19 están sujetos, libres de juego, en una posición en la cual cada una de las fibras sujetas transmite un esfuerzo al cuerpo 18 de tensión.
El anillo 8 de estanqueidad comprende una superficie de contacto 25 curvada con forma de cuello a lo largo de la cual encaja en correspondencia por deslizamiento una parte curvada 26. Gracias a la parte curvada 26 del revestimiento interior que coopera en correspondencia por deslizamiento con la superficie de contacto 25, es posible conseguir una buena transmisión de esfuerzo entre el anillo 8 de estanqueidad y el revestimiento interior 6, mientras que el revestimiento interior 6, que mantiene su función de sellado, puede deslizarse a una determinada distancia a lo largo de la superficie de contacto. Esto es particularmente importante cuando el recipiente está bajo presión cuando se llena la cámara con un fluido.
Haciendo referencia a la figura 1B, la sección del anillo 8 de estanqueidad se representa en detalle. En la figura se puede observar que la primera superficie de presión 21 está provista de una curvatura, de modo que los cables 19, desde la zona G, en la que se separan del revestimiento interno 6, se alinean gradualmente con la superficie 21. En la proximidad de la zona G, la superficie de contacto 21 está provista de un redondeado II, de manera que el riesgo de causar daños a los cables 19 y/o al revestimiento interior 6 puede ser reducido.
La superficie de contacto curvada 25 está provista de una curvatura cóncava III con forma de cuello, de manera que una parte intermedia M de la misma está situada más cerca del eje longitudinal A del cuerpo 5 con forma de eje de lo que lo están las partes adyacentes IVa, IVb. Por lo tanto, se consigue que las fuerzas entre el revestimiento interior 6 y el anillo 8 de estanqueidad sean mejor transmitidas en la dirección del eje longitudinal A. Además, se consigue que con una deformación hacia el interior del revestimiento interior 6, por ejemplo hacia la cámara 3 de fluido, resulte más difícil para el revestimiento interior se desenganche de la superficie de contacto 25 del anillo 8 de estanqueidad. De esta manera, el riesgo de daños al revestimiento interior 6 por un movimiento hacia el interior de la pared 2 de material compuesto es pequeño, asegurando un buen sellado.
El modo en que cooperan mediante deslizamiento la superficie de contacto curvada con forma de cuello y la correspondiente parte curvada del revestimiento interior puede ser aplicado de manera ventajosa en recipientes cuyo revestimiento interior de la pared de material compuesto ha de unirse de forma fija a un cuerpo.
Resultará evidente que la invención no está limitada a las realizaciones de ejemplo aquí descritas, sino que son posibles muchas variantes.
Por ejemplo, son también posibles otras uniones entre la pared de material compuesto y el anillo de estanqueidad, como por ejemplo uniones por pegamento. Los medios de tope también pueden ser diseñados de forma diferente, por ejemplo de manera que limiten el desplazamiento axial en dos direcciones.
Las fibras de la pared de material compuesto pueden ser también relativamente cortas, y pueden estar alojadas en el material matriz cruzadas mutuamente. Adicionalmente, sería posible que los cables consistiesen en una sola fibra. El revestimiento interior también puede estar configurado a partir de un material distinto al plástico, por ejemplo a partir de una película de metal.
El recipiente puede comprender además una sola zona de unión, por ejemplo en una realización del recipiente en la cual el cuerpo con forma de eje está configurado como un cuerpo portador que atraviesa la cámara de fluido y que soporta el revestimiento interior en una cara opuesta a la zona de unión. El recipiente también puede comprender más de dos zonas de unión y puede estar provisto de varios cuerpos de tensión.
Estas variantes resultarán evidentes para un experto en la materia y están dentro del ámbito de protección que se describe en las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

1. Recipiente (1) que comprende una pared (2) de material compuesto que rodea una cámara (3) de fluido y que está unida, en al menos una zona de unión (4), a un cuerpo (5) con forma de eje que atraviesa la cámara (3) de fluido y se extiende a través de la pared (2) de material compuesto, comprendiendo dicha pared (2) de material compuesto un revestimiento interior estanco alrededor del cual están provistas unas fibras (19), y estando dicha pared (2) de material compuesto unida, en la al menos una zona de unión (4), al cuerpo (5) con forma de eje mediante un anillo (8), caracterizado por el hecho de que el anillo (8) está configurado como un anillo de estanqueidad dispuesto de manera estanca y deslizable axialmente alrededor del cuerpo (5) con forma de eje, y por el hecho de que está provisto de medios de tope (21, 22) para limitar, al menos en una dirección axial, la distancia en la cual el anillo (8) de estanqueidad se desliza en relación al cuerpo (5) con forma de eje.
2. Recipiente, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de tope comprenden una primera superficie de presión provista en el anillo de estanqueidad y comprenden una segunda superficie de presión provista en el cuerpo con forma de eje, estando situadas la primera y la segunda superficie de presión de manera que a través del deslizamiento axial del anillo de estanqueidad a lo largo del cuerpo con forma de eje, las superficies de presión se pueden desplazar la una respecto de la otra, sujetando de este modo las fibras situadas de manera intermedia de la pared de material compuesto.
3. Recipiente, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que las fibras están enrolladas alrededor del revestimiento interior como uno o más cables que pueden ser tensados y por el hecho de que el cuerpo con forma de eje que atraviesa la cámara comprende un cuerpo de tensión que se extiende a través de la pared de material compuesto hasta dos posiciones situadas una frente a la otra.
4. Recipiente, según las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado por el hecho de que la segunda superficie de presión se extiende al menos parcialmente a lo largo de un reborde exterior del cuerpo con forma de eje que se extiende de forma radial.
5. Recipiente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que en al menos una parte de las zonas de unión las fibras y el revestimiento interior de la pared de material compuesto están unidos por separado al anillo de estanqueidad.
6. Recipiente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el anillo de estanqueidad comprende una superficie de contacto curvada con forma de cuello a lo largo de la cual encaja en correspondencia por deslizamiento una parte curvada del revestimiento interior.
7. Recipiente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el revestimiento interior coopera con la superficie de contacto sin conexiones.
8. Recipiente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el anillo de estanqueidad comprende una acanaladura cilíndrica para la recepción mediante deslizamiento de una parte cilíndrica del cuerpo con forma de eje, y por el hecho de que la acanaladura cilíndrica comprende al menos una ranura para la recepción de un anillo con forma de O para sellar a prueba de gas el espacio intermedio entre la acanaladura y la parte cilíndrica del cuerpo con forma de eje.
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