ES2241804T3 - Manguito de sellado y metodo para disponer un manguito de sellado a untubo. - Google Patents

Abstract

Manguito de sellado para un tubo, que comprende una parte de manguito (3, 13, 23) que delimita un compartimiento donde se recibe una junta de material deformable (6), dicho compartimiento comprendiendo en dirección axial de dicha parte de manguito un cerramiento para la delimitación axial de dicho compartimiento, dicho compartimiento estando provisto, en dirección axial en el extremo remoto del cerramiento, de medios de presurización de la junta, dichos medios de presurización de la junta comprendiendo un anillo de presurización (7, 17, 27) siendo conectado a la parte de manguito a través de una conexión permanente (8, 18, 28), comprendiendo una soldadura, y extendiéndose desde dicha conexión en una dirección en dicho compartimiento y en la otra dirección fuera de dicho compartimiento, la posición de dicha soldadura definiendo el volumen del compartimiento para dicha junta.

Description

Manguito de sellado y método para disponer un manguito de sellado a un tubo.

La invención se refiere a un manguito de sellado para un tubo, que comprende una parte de manguito metálica que define un compartimiento donde se recibe una junta de material deformable, dicho compartimiento comprendiendo en dirección axial a dicha parte de manguito, un cerramiento para la delimitación axial de dicho compartimiento, dicho compartimiento estando provisto en dirección axial en el extremo remoto del cerramiento de un medio de presurización para el casquillo o la junta. Tales manguitos de sellado son generalmente conocidos. Generalmente, se utiliza un elemento de presión para introducir cierta pretensión en la junta o casquillo para proporcionar un sellado entre el tubo y el manguito para compensar cambios en las dimensiones relativas entre las partes que deben ser selladas.

De la especificación de la patente alemana 689405 se conoce una conexión entre dos tubos. Cualquiera de los tubos está provisto bien de una sección de extremo ensanchada, o bien de un manguito. En ambos casos entre el tubo y el extremo ensanchado o manguito se introduce un material de sellado sobre el que se ejerce presión por medio de un anillo. Este anillo es puesto bajo presión inclinando la parte ensanchada o manguito respectivamente. El anillo está completamente incluido en el compartimiento así formado. La resistencia de la sección de extremo, y del manguito respectivamente están aumentadas por una soldadura que se proporciona antes de poner el anillo bajo presión.

Un manguito de sellado para un tubo que comprende una junta enroscada entre el anillo y el manguito es conocido de US-A 4,621,841.

De forma muy general, la invención expuesta tiene como objetivo proporcionar un sellado para ser usado en combinación con un tubo y otra parte.

Más específicamente, la invención expuesta tiene como objetivo proporcionar un manguito de sellado para ser usado en combinación con un tubo cerámico que es usado a temperatura y presión elevadas. Tal manguito de sellado puede ser usado para suministrar un cerramiento o un conector entre un tubo cerámico y otras partes para superar el problema de inestabilidad mecánica debido a la diferencia de coeficiente de dilatación térmico y la naturaleza frágil de la cerámica. Este manguito de sellado resuelve este problema y cuando es conectado al tubo cerámico la combinación de éstos actúa como un solo componente. Este componente puede ser conectado después a otra parte por técnicas normales. Por ejemplo se puede usar metal normal para conexiones de metal si el manguito de sellado y la otra pieza están hechos ambos de acero inoxidable. La conexión entre un tubo cerámico y una pieza metálica es siempre crítica. El pretensionamiento del material de la junta es esencial en tales aplicaciones por diferencias considerables del coeficiente de dilatación térmico entre, por ejemplo, el material cerámico y el acero inoxidable que es generalmente usado para el manguito y el casquillo. Es importante que tal pretensión sea mantenida en aplicaciones donde se dé la oscilación térmica. Otros problemas encontrados son la degradación térmica en la aplicación a alta temperatura de la junta o el ataque químico del material del casquillo a través del medio en el que se usa el tubo. Normalmente se usan juntas tóricas de elastómero, pero tales juntas son relativamente caras y son vulnerables a incursiones químicas y/o a alta temperatura.

El propósito de la invención es proporcionar un manguito de sellado que pueda ser usado eficazmente en combinación con un tubo cerámico para ser sellado, que sea económico en su producción y pueda resistir la mayoría de las condiciones de funcionamiento encontradas en el uso de tubos de cerámica. Según la invención esto se consigue con las características de la reivindicación 1.

Según la invención se provee una conexión permanente entre el anillo de presión y el manguito. Esto difiere de la técnica anterior donde se usan conexiones de rosca y se obtiene el pretensionamiento mediante las partes enroscadas. Una conexión permanente es una conexión que no puede ser desmontada sin destruir la pieza relacionada. Tal conexión permanente se obtiene mediante soldadura. Esta soldadura puede comprender un número puntos aunque también es posible realizar una soldadura continua. En el último caso hay un sellado completo entre el anillo de presión y el manguito evitando la entrada de sustancias agresivas en el área del casquillo del manguito.

La invención también se refiere a un método para proveer un manguito de sellado a un tubo tal y como se define en la reivindicación 10.

Según la invención, el manguito sellable es combinado con un tubo introduciendo primero el manguito alrededor del tubo. Este tubo puede comprender cualquier material como por ejemplo material cerámico. A la vez o posteriormente, la junta hecha de por ejemplo material de grafito, puede ser situada en la corona entre el manguito y el tubo cerámico. Después, el anillo de presión es introducido engranando directamente o a través de otros medios de presión como arandelas elásticas, la junta. Una fuerza de precompresión es provista sobre el material de la junta al juntar el anillo de presión (casquillo) y el manguito. En la posición correcta el aro de presión y el manguito son conectados entre sí por medio de soldadura. Después de soldar se elimina la fuerza de compresión y se provee la fuerza de compresión predeterminada en la
junta.

Preferiblemente, se usa el grafito como material para el casquillo. Este es un material relativamente económico, químicamente inerte y a prueba de altas temperaturas. Preferiblemente se usa grafito con propiedades diferentes en direcciones diferen-
tes.

Como se ha indicado anteriormente es posible usar medios de presurización adicionales como arandelas elásticas. La elección de tales medios de presurización estará, sin duda, en función de la temperatura, la presión y otras condiciones medioambientales prevalecientes durante el uso del manguito de sellado según a la invención.

Aunque la invención ha sido dilucidada arriba en referencia a un tubo cerámico, debe quedar claro que esta puede también ser empleada en combinación con cualquier otro tipo de elemento tubular. La invención será descrita con mayor detalle en referencia a algunas formas de realización preferidas de la invención mostradas en el dibujo, donde:

la fig. 1 muestra una primera forma de realización de una pieza final de la invención en sección transversal;

la fig. 2 muestra una segunda forma de realización de una pieza final según la invención en sección transversal;

la fig. 3 muestra una pieza de conexión en sección transversal según la invención; y

la fig. 4 muestra otra forma de realización de una pieza de conexión para dos tubos según la invención en sección transversal.

En la fig. 1 se muestra una pieza final según la invención referida generalmente con 1. Ésta está diseñada para ser conectada a un tubo cerámico 2. La pieza final 1 según la invención comprende una parte de manguito 3 la cual tiene una parte plegada 5. Un anillo o casquillo de presurización de junta 7 está conectado a una parte de manguito 3 mediante soldadura 8.El compartimiento o prensaestopa 4 está definido entre la parte de manguito 3, la parte plegada 5 y el extremo libre del anillo de presurización de la junta 7 y el tubo. En este compartimiento se introduce una junta. El sellado se efectúa entre esta junta 6 y el tubo cerámico 2 y el casquillo 7 y el manguito 3.

Según la invención una junta es puesta bajo presión a través del anillo de presurización que se suelda a la parte del manguito 3. Al usar una soldadura 8 el material de la junta es sustancialmente sellado contra los efectos medioambientales. La pieza final, según la invención, está realizada para ser usada a temperaturas relativamente altas y a alta presión. Por ejemplo las pruebas han mostrado que una temperatura de operación por encima de los 200ºC no dará problemas de sellado.

La parte del manguito y el anillo de presurización de la junta pueden estar hechos de cualquier material que pueda ser conectado mediante soldadura, preferiblemente acero y más particularmente acero inoxidable.

Generalmente, tanto el material de la parte de manguito y del anillo de presurización de la junta como el material de la junta serán elegidos de tal manera que el coeficiente de dilatación se aproxime al coeficiente de dilatación térmico del material del tubo cerámico.

Según la invención, la junta de sellado es realizada ensamblando primero las diferentes partes en el tubo cerámico que será sellado, presurizando la junta sólo después de que se haya realizado la soldadura
8.

Para el material del casquillo se usa preferiblemente grafito que tiene un módulo de elasticidad relativamente amplio. Se usa preferiblemente grafito con propiedades unidireccionales es decir con un coeficiente de dilatación relativamente grande en dirección radial y un coeficiente de dilatación relativamente más pequeño en dirección axial. Antes de realizar la conexión entre el anillo de presurización de la junta 7 y el manguito 3 se introduce compresión entre estas dos partes en dirección una hacia la otra. Es posible realizar la soldadura inmediatamente después de que la compresión haya sido efectuada, aunque es también posible esperar un tiempo para tener la junta asentada. Generalmente se debe evitar la carga calorífica durante la soldadura y por este motivo se recomienda la soldadura por plasma o láser. Si la junta se usa a temperaturas elevadas y o existe una diferencia de coeficiente de dilatación térmica considerable entre la pieza final y más particularmente el casquillo y el tubo de cerámica puede ser preferible proporcionar medios adicionales para asegurar que se mantendrá la presión tanto a temperaturas bajas como elevadas. Con este fin se propone la forma de realización según la fig. 2. La pieza final está generalmente indicada con 11 y comprende una parte de manguito 13, una parte plegada 15, una junta 16 y un anillo de presurización de la junta 17 que se conecta a una parte de manguito 13 por soldadura. La soldadura obtenida es preferiblemente una soldadura continua con juntas estancas con relación al entorno.

La junta no está en contacto directo con el anillo de presurización de la junta 17. Tanto un anillo de distribución de presión como una o dos arandelas elásticas 20 están colocados entre la junta y el anillo de presurización de la junta 17. A través del uso de una arandela elástica se pueden compensar las diferencias de coeficiente de dilatación térmica entre el tubo cerámico 12 y la pieza final 11 para asegurar una presión constante en circunstancias diferentes durante la vida útil de la parte relacionada.

La Fig. 3 muestra una forma de realización donde el dispositivo, según la invención, está realizado como pieza de conexión. Este es mostrado con la referencia 21. La estructura de esta pieza de conexión es básicamente igual a la que se muestra en la fig. 2. Sin embargo, el anillo de presurización de la junta 27 no está cerrado en su extremo sino que está provisto de una abertura así como de un reborde 29 para la conexión a otra pieza. La soldadura entre el anillo de presurización de la junta 27 y la parte de manguito 23 se muestra con la referencia 28.

La Fig. 4 muestra otra forma de realización de una pieza de conexión. Esta forma de realización corresponde sustancialmente a dos piezas finales como se muestra en la fig. 3 y esta pieza de conexión está indicada generalmente con la referencia 31. Sin embargo, el anillo o casquillo de presurización de la junta 37 es un tubo abierto que es común para ambos tubos cerámicos. Como se muestra en el dibujo se hace primero la conexión entre el anillo de presurización y el tubo 37 incluyendo ambos tubos para sellar. Sólo después se conectarán ambos semitubos 37. Por supuesto es posible empezar con un único tubo 37 y conectar los anillos de presurización después de la introducción de los tubos.

Si se emplea la combinación de acero inoxidable y un material de junta de grafito, tal junta de grafito podría ser comprimida en el compartimiento con una fuerza por ejemplo de al menos el doble de presión (diferencia) bajo condiciones operacionales del tubo cerámico. Tal presión podría ser al menos de 10 Mpa. Es obvio que el huelgo entre la extremidad libre de la parte plegada y la circunferencia externa del tubo cerámico debería ser el mínimo posible.

Es posible usar materiales puros sin aglutinantes ni productos de relleno para que no haya ninguna pérdida de volumen a altas temperaturas. Como se ha indicado anteriormente es preferible usar un material de junta que tenga diferente coeficiente de dilatación térmica en direcciones diferentes. Por ejemplo es posible obtener un material de grafito con un coeficiente de dilatación térmica de 1 x 10^{-6}/K en la dirección paralela al eje del tubo cerámico mientras el coeficiente de dilatación térmico es 30 x 10^{-6}/K en dirección perpendicular.

A partir de la descripción anterior, un experto en la materia será capaz inmediatamente de diseñar otras formas de realización con componentes generalmente disponibles en la técnica anterior. Tales formas de realización están dentro del ámbito de las reivindicaciones anexas.

Claims (12)

1. Manguito de sellado para un tubo, que comprende una parte de manguito (3, 13, 23) que delimita un compartimiento donde se recibe una junta de material deformable (6), dicho compartimiento comprendiendo en dirección axial de dicha parte de manguito un cerramiento para la delimitación axial de dicho compartimiento, dicho compartimiento estando provisto, en dirección axial en el extremo remoto del cerramiento, de medios de presurización de la junta, dichos medios de presurización de la junta comprendiendo un anillo de presurización (7, 17, 27) siendo conectado a la parte de manguito a través de una conexión permanente (8, 18, 28), comprendiendo una soldadura, y extendiéndose desde dicha conexión en una dirección en dicho compartimiento y en la otra dirección fuera de dicho compartimiento, la posición de dicha soldadura definiendo el volumen del compartimiento para dicha junta.

2. Manguito para un tubo según la reivindicación 1 que comprende una conexión de agarre.

3. Manguito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde en dicha junta comprende material de grafito.

4. Manguito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dichos medios de presurización de la junta comprenden medios elásticos dispuestos entre dicha junta y dicho anillo de presión.

5. Manguito según la reivindicación 4, donde dicho medio elástico comprende una arandela elástica.

6. Manguito según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende un conector.

7. Manguito según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende un cerramiento.

8. Manguito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde dicha parte de manguito y/o pieza con forma anular comprende acero inoxidable.

9. Ensamblaje que comprende un manguito de sellado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, provisto en la extremidad de un tubo.

10. Método para proveer un manguito de sellado a un tubo que comprende la provisión de un manguito sobre dicho tubo, dicho manguito definiendo un compartimiento, la introducción de una junta en dicho compartimiento y la presurización de dicha junta para proporcionar un sellado entre dicho tubo y dicho manguito, caracterizado por el hecho de que la presurización de dicha junta es efectuada introduciendo un anillo de presión en dicho manguito engranando dicha junta, presurizando dicho anillo de presión con respecto a dicho manguito y proporcionando una conexión permanente, que comprende una soldadura, entre dicho anillo de presión y dicho manguito, dicho anillo de presurización extendiéndose por un lado desde dicha conexión en dicho compartimiento y por el otro lado desde dicha conexión hacia el exterior de dicho compartimiento.

11. Método según la reivindicación 10, donde otros medios de presurización son introducidos entre dicha junta y dicho anillo de presión.

12. Método según las reivindicaciones 10 y 11, que comprende la conexión de dos tubos.