ES2868094T3

ES2868094T3 - Junta de estanqueidad excitada

Info

Publication number: ES2868094T3
Application number: ES09736456T
Authority: ES
Inventors: John Toynbee
Original assignee: James Walker and Co Ltd
Current assignee: James Walker and Co Ltd
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: US9261195B2; BRPI0919273B1; WO2010035039A1; EP2331855A1; GB0817532D0; BRPI0919273A2; US20110227291A1; EP2331855B1; GB2463873A

Abstract

Un conjunto de junta de estanqueidad (1) que comprende un componente elastomérico (10) que tiene una superficie de sellado para proporcionar una función de sellado, y una banda de excitación (30), incluyendo el componente elastomérico una abertura para la banda de excitación; en el que la abertura del componente elastomérico es generalmente circular y el diámetro externo de la banda es mayor que el diámetro interno de la abertura del componente elastomérico; en el que la banda de excitación es flexible de modo que pueda deformarse durante la instalación en el componente elastomérico y esté adaptada para encajar en la abertura del componente elastomérico de modo que, en uso, la banda de excitación aplique una fuerza de sellado al componente elastomérico; en el que el componente de banda de excitación (30) incluye material sustancialmente no metálico; y en el que el material de la banda incluye uno o más de PEEK, polioximetileno, poliéter aromático, sulfuro de polifenileno, polisulfona aromática, polifenilsulfona, poliamida, poliimida o poliamida-imida.

Description

DESCRIPCIÓN

Junta de estanqueidad excitada

[0001] La presente invención se refiere a juntas de estanqueidad elastoméricas. Algunos aspectos de la invención encuentran una aplicación particular a las juntas de estanqueidad excitadas y a los procedimientos de fabricación de juntas de estanqueidad excitadas.

[0002] Cuando en esta invención se hace referencia a juntas de estanqueidad excitadas, la junta de estanqueidad comprende un miembro de sellado que incluye un componente elastomérico e incluye además un miembro de excitación. El miembro de sellado incluye una abertura, y en uso el miembro de excitación tiene la forma de una banda o anillo de excitación ubicado en la abertura y dispuesto para aplicar una fuerza de excitación al miembro de sellado para hacer que el componente elastomérico proporcione la función de sellado deseada.

[0003] El anillo de excitación está dispuesto en uso en la abertura y dimensionado de modo que aplique una fuerza de excitación en el componente elastomérico para efectuar la función de sellado deseada.

[0004] Un ejemplo de una aplicación para dichas juntas de estanqueidad excitadas es en relación con las juntas de estanqueidad de molino de varillas sin torsión (NTRMS). Las NTRMS se utilizan en aparatos de laminación de metal. Por ejemplo, pueden estar ubicadas de manera que protejan los cojinetes del molino. Como tal, la junta de estanqueidad puede exponerse al propio entorno de molienda, así como, por ejemplo, a lubricante y/o vapor. En algunos casos, se requerirá que las juntas de estanqueidad sean adecuadas para su uso en entornos químicos y/o físicos difíciles. En muchos casos, se requiere que dichas juntas de estanqueidad sean adecuadas para su uso en entornos de temperatura elevada, por ejemplo, a 200 grados C o más.

[0005] En la figura 1 se muestra una vista en sección de una parte de una disposición de junta de estanqueidad excitada conocida. La junta de estanqueidad 1 mostrada en la figura 1 es generalmente anular y comprende dos componentes: un miembro de sellado que comprende un componente elastomérico 10 y una banda o anillo de excitación metálico 30. Como se muestra en la figura 1, el componente elastomérico anular 10 puede encajarse en uso dentro de la circunferencia interna de una carcasa 20. Una banda de excitación 30 se encaja dentro de una circunferencia interna del componente elastomérico 10 para formar un manguito interno coaxial en el componente elastomérico 10. La banda de excitación 30 está dimensionada para aplicar una fuerza radial al componente elastomérico para empujar al componente elastomérico 10 contra la carcasa 20 para realizar la función de sellado.

[0006] En la disposición mostrada en la figura 1, la banda de excitación 30 tiene un diámetro externo que es mayor que el diámetro interno de la circunferencia interna del componente elastomérico 10, de modo que cuando la banda 30 se encaja al componente elastomérico 10, la banda 30 ejerce una fuerza radial y/o tensión circular sobre el componente elastomérico 10. Esto actúa para deformar o excitar elásticamente el miembro de sellado, haciendo que el componente elastomérico 10 presione contra la carcasa 20, de modo que se realice la función de sellado.

[0007] En disposiciones conocidas, la banda de excitación está hecha de acero inoxidable. La banda o anillo de excitación 30 se fabrica a partir de una tira de acero que se prensa a la forma requerida y a continuación se suelda por superposición o a tope para unir partes de la banda de acero para formar el anillo de excitación de la circunferencia externa requerida.

[0008] Sin embargo, dicha disposición presenta desventajas.

[0009] En primer lugar, se ha descubierto que la forma de la banda de excitación 30 es de importancia para obtener la función de sellado deseada, pero que la fabricación de la banda a la forma y configuración requeridas dentro de las tolerancias deseadas puede ser difícil. Por ejemplo, el procedimiento de soldadura utilizado en su fabricación puede conducir a que la banda de excitación metálica esté torcida y/o no sea circular. Esto puede dar como resultado una carga de sellado inconsistente que se aplica al componente elastomérico, lo que puede dar como resultado una vida útil reducida de la junta de estanqueidad. Además, el uso de soldadura para formar la banda puede formar una banda 30 que tiene una superficie externa no circular,

[0010] en particular cuando se lleva a cabo soldadura por superposición. Esto puede conducir a un rendimiento de sellado reducido y/o una vida útil reducida de la junta de estanqueidad.

[0011] Una dificultad adicional encontrada con las bandas de excitación de acero conocidas es que la banda de excitación puede ser difícil de encajar en la abertura del miembro de sellado. En particular, el encaje de la banda de excitación metálica dentro de la abertura en la junta de estanqueidad es desafiante porque la circunferencia externa de la banda es mayor que la circunferencia interna de la abertura en el miembro de sellado y, en algunos casos, la banda no puede deformarse elásticamente y la banda puede dañarse durante la inserción. Además, la inserción de la banda generalmente requiere la participación de instaladores expertos y herramientas especializadas. Esto añade coste a la instalación de la junta de estanqueidad. Además, si no se encaja correctamente la banda en la junta de estanqueidad, se puede dañar el miembro de sellado, lo que a su vez puede provocar un fallo prematuro de la junta de estanqueidad

[0012] Los conjuntos de junta de estanqueidad de la técnica anterior se conocen, por ejemplo, de los documentos US 5.245.741 A, DE 10061426 A1, US 2006/022414 A1, BE 1015922 A3. En particular, el documento DE 10061 426 A1 muestra un conjunto de junta de estanqueidad que comprende un componente elastomérico que tiene una superficie de sellado para proporcionar una función de sellado y una banda de excitación, incluyendo el componente elastomérico una abertura para la banda de excitación; en el que la abertura del componente elastomérico es generalmente circular y el diámetro externo de la banda es mayor que el diámetro interno de la abertura del componente elastomérico; en el que la banda de excitación es flexible de modo que pueda deformarse durante la instalación en el componente elastomérico y esté adaptada para encajar en la abertura del componente elastomérico de modo que, en uso, la banda de excitación aplique una fuerza de sellado al componente elastomérico.

[0013] Por lo tanto, la presente invención busca proporcionar una disposición de sellado que supere o mitigue uno o más de los problemas descritos anteriormente y/u otros problemas.

[0014] Se proporciona una banda de excitación para su uso en un conjunto de junta de estanqueidad elastomérica que comprende un miembro de sellado que incluye un componente elastomérico que tiene una superficie de sellado para proporcionar una función de sellado y que incluye una abertura para la banda de excitación, en el que la banda de excitación está adaptada para encajar al menos parcialmente en la abertura del miembro de sellado de modo que, en uso, una superficie externa de la banda de excitación aplique una fuerza de sellado al componente elastomérico; y en el que el componente de banda de excitación comprende sustancialmente material no metálico y/o un material plástico

[0015] Preferentemente, la banda incluye uno o más materiales plásticos. Preferentemente, la banda comprende un material plástico de ingeniería. Preferentemente, el material de la banda de excitación incluye al menos el 80 %, preferentemente el 90 % en peso de material plástico. En algunas disposiciones, se prefiere que la banda comprenda sustancialmente solo material plástico, por ejemplo, solo material plástico de ingeniería.

[0016] El uso de un material no metálico en la banda de excitación, por ejemplo, uno hecho de un material plástico, por ejemplo, que incluye un material plástico de ingeniería, puede dar lugar a ventajas sobre las bandas de acero inoxidable. Por ejemplo, se puede mejorar la precisión dimensional de las bandas de excitación. Por ejemplo, las bandas pueden formarse mediante técnicas de moldeo o mecanizado, que pueden dar lugar a una forma y/o configuración más uniforme de las bandas en comparación con bandas de acero. Las desventajas de forma analizadas anteriormente asociadas con la soldadura de bandas de acero también se pueden reducir o evitar. Además, el coste de fabricación de grandes cantidades de bandas puede ser bajo. Además, la facilidad de ajuste de la banda según la presente invención puede mejorarse como se analiza más adelante.

[0017] Si bien en la figura 1 se muestra un ejemplo de un tipo de disposición de junta de estanqueidad y banda, debe entenderse que las características de la invención se pueden aplicar a muchos tipos de junta de estanqueidad. La invención no debe considerarse restringida particularmente a la disposición mostrada en la figura 1 o cualquiera de las otras figuras, sino que solo está limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Preferentemente, la invención tiene aplicación general a todas las juntas de estanqueidad excitadas.

[0018] Una banda de excitación proporciona una junta de estanqueidad excitada, incluyendo la banda material plástico, preferentemente material plástico de ingeniería.

[0019] La banda puede comprender un único material, o puede comprender más de un material, que puede estar presente como una mezcla o combinación de materiales, y/o que puede estar presente como capas o regiones diferentes de la banda. La banda puede incluir uno o más recubrimientos en toda o solo una parte o región de la banda. Una o más de las capas o recubrimientos pueden comprender material plástico u otro material. Uno o más de los materiales en la banda, por ejemplo, una o más de las capas o recubrimiento pueden comprender un material metálico o metálico.

[0020] La banda puede ser sustancialmente circular. Preferentemente, la banda es anular, preferentemente la superficie externa de la banda es sustancialmente circular. La superficie interna también puede ser generalmente circular. Las formaciones superficiales se pueden proporcionar como se describe más adelante.

[0021] Preferentemente, el tamaño de la banda es mayor que el tamaño de la abertura.

[0022] La abertura es generalmente circular y el diámetro externo de la banda es mayor que el diámetro interno de la abertura del miembro de sellado. La abertura se forma en el componente elastomérico.

[0023] En algunos ejemplos, el diámetro externo de la banda es al menos 0,25 mm más grande, preferentemente al menos 0,5 mm más grande que el diámetro interno de la abertura. En algunas aplicaciones, el diámetro externo de la banda puede hasta 1 o 2 mm más grande o más que el diámetro interno de la abertura. En un ejemplo, se utiliza una junta de estanqueidad que tiene un diámetro interno de 145,07 mm con una banda que tiene un diámetro externo de 145,85 mm. Preferentemente, el diámetro externo de la banda es aproximadamente un 0,25 % mayor que el diámetro correspondiente de la abertura, por ejemplo, entre aproximadamente el 0,5 y el 1,0 % mayor que el diámetro correspondiente de la abertura. Generalmente, preferentemente, una dimensión de la banda está entre aproximadamente el 0,5 % y el 1,0 % mayor que la dimensión correspondiente de la abertura.

[0024] El miembro de sellado y/o componente elastomérico pueden incluir una sección que es generalmente anular. Por tanto, en algunas disposiciones, la abertura del miembro de sellado puede estar proporcionada por la superficie interior de la sección generalmente anular.

[0025] El componente elastomérico puede ser sustancialmente anular. El miembro de sellado en sí mismo puede tener una forma sustancialmente anular.

[0026] La cantidad por la cual las dimensiones externas de la banda de excitación son mayores que las dimensiones internas de la abertura del miembro de sellado es tal que la fuerza de sellado ejercida sobre el elastómero es suficiente para hacer que se forme una junta de estanqueidad en la superficie de sellado contra un asiento de sellado, y preferentemente, para evitar la rotación de la junta de estanqueidad en la aplicación.

[0027] Preferentemente, para un componente elastomérico de espesor en el intervalo de 5 mm a 10 mm, con un diámetro interno de aproximadamente 110 mm, el espesor de la banda de excitación está en el intervalo de aproximadamente 5 mm a 10 mm, por ejemplo, aproximadamente 7 mm. Se prevén bandas de hasta 200 mm de diámetro o incluso más.

[0028] Preferentemente, la banda de excitación es resistente tanto química como térmicamente en las condiciones de funcionamiento ambientales que experimentará la junta de estanqueidad. Por ejemplo, las condiciones de funcionamiento pueden incluir temperaturas de 130 °C a 200 °C o más, y exposición al vapor, aceites lubricantes para maquinaria y/u otros productos químicos dependiendo del uso previsto de la junta de estanqueidad. Preferentemente, el material de la junta de estanqueidad es resistente a álcalis, aminas y cualquier otro inhibidor de la corrosión que pueda estar presente en el aceite hidráulico utilizado, incluidos los que se encuentran comúnmente presentes en dichos sistemas. La banda de excitación también puede exponerse a fluidos hidráulicos y agua de enfriamiento a temperaturas elevadas.

[0029] Preferentemente, el material de banda de excitación exhibe un cambio en el volumen de no más de aproximadamente el 10 %, preferentemente no más de aproximadamente el 5 % en el intervalo de temperatura de funcionamiento y/o en la exposición al entorno químico. Preferentemente, el cambio en el módulo elástico del material y/u otra propiedad física no es más de aproximadamente el 10 %, preferentemente no más de aproximadamente el 5 % en exposición a los factores ambientales relevantes. Preferentemente, la Tg del material de la banda es mayor que 100 grados C, preferentemente mayor que aproximadamente 150 grados C, preferentemente mayor que 200 o 250 grados C.

[0030] Según la invención, el material de la banda incluye uno o más de PEEK, polioximetileno, poliéter aromático, sulfuro de polifenileno, polisulfona aromática, polifenilsulfona, poliamida, poliimida o poliamida-imida. Por ejemplo, la banda de excitación puede comprender PEEK (poliéter etercetona) o polioximetileno (poliacetal). La banda puede incluir uno o más poliéteres aromáticos, por ejemplo, óxido de polifenileno PPO, que es resistente a ácidos acuosos y álcalis y tiene una buena estabilidad dimensional. El sulfuro de polifenileno (PPS) se puede incluir en el material de la banda, siendo químicamente resistente con buena estabilidad térmica. También se pueden usar polisulfonas aromáticas. La banda puede incluir polifenilsulfona (PPSU). El material de la banda puede incluir una poliamida, por ejemplo, un polímero o copolímero de nailon. Por ejemplo, el material puede incluir nailon 6, 6 o nailon 6, 10. El material de la banda puede incluir una poliimida o poliamida-imida (PAI) o similar. El material puede incluir uno o más polímeros o copolímeros.

[0031] La banda de excitación puede incluir cualquier material apropiado como se reivindica, opcionalmente incluyendo rellenos y otros componentes de modo que la banda tenga las propiedades físicas y químicas requeridas.

[0032] El material de la banda de excitación puede contener rellenos, por ejemplo, fibra de vidrio, fibra de carbono y/o grafito. Preferentemente, el material incluye no más del 75 % en peso de los componentes de relleno en función del peso del material de banda. El material de banda puede incluir menos del 50 %, 30 % o incluso menos del 10% en peso de los componentes de relleno en función del peso del material, dependiendo de los materiales poliméricos utilizados y la aplicación prevista del material.

[0033] Preferentemente, la banda de excitación se fabrica mediante mecanizado o moldeo, aunque se podría utilizar cualquier técnica apropiada. Las bandas de excitación en algunos ejemplos de la invención pueden proporcionar varias ventajas sobre una banda que comprende una tira de acero inoxidable soldada, por ejemplo: • uniformidad - cuando el material de la banda no está soldado, cada banda individual se puede hacer teniendo una superficie externa más uniforme que antes; siendo deseable una banda de excitación uniforme, ya que puede ejercer una fuerza de excitación uniforme sobre el miembro de sellado en algunas disposiciones

• precisión - el mecanizado y el moldeo pueden ser procedimientos de fabricación más precisos que la soldadura y, por lo tanto, la banda se puede fabricar dentro de tolerancias de fabricación más exigentes que antes para algunos ejemplos;

• facilidad de instalación. Preferentemente, la banda es lo suficientemente flexible como para que pueda deformarse para su instalación en el componente elastomérico, pero lo suficientemente rígida como para proporcionar la tensión circular necesaria para proporcionar el efecto de sellado. En algunos casos no será necesario el uso de una herramienta especializada para instalar la banda.

[0034] Estas ventajas pueden proporcionar juntas de estanqueidad más fiables y de mayor vida útil con un comportamiento más predecible (por ejemplo, en términos de presión de sellado máxima y tiempo hasta el fallo).

[0035] Debe entenderse que no todos los ejemplos de la banda según la invención tendrán algunas o todas estas ventajas. Se prevé que las bandas según la invención puedan formarse utilizando una operación de soldadura. Dichas bandas todavía pueden tener una o más de las ventajas indicadas anteriormente y/u otras ventajas.

[0036] En algunos ejemplos, la banda de excitación tiene un perfil rectangular. De forma alternativa, el perfil de la banda de excitación puede tener una forma diferente, por ejemplo, circular, lenticular, en forma de D o cualquier otra forma apropiada.

[0037] La banda de excitación puede fabricarse para incluir características adicionales no disponibles previamente con bandas metálicas fabricadas.

[0038] Preferentemente, la banda es lo suficientemente rígida como para resistir la deformación cuando se instala en el conjunto de junta de estanqueidad. Sin embargo, la banda en la instalación en el conjunto de junta de estanqueidad es lo suficientemente flexible como para que pueda deformarse durante la instalación. La flexibilidad/rigidez requerida puede ser una propiedad inherente del material de banda, por ejemplo, la formulación de material plástico, y/o la banda en sí, por ejemplo, en relación con sus dimensiones, por ejemplo, la forma seccional de la banda y/o su espesor, y/o la rigidez puede proporcionarse mediante miembros de refuerzo.

[0039] La banda puede incluir además miembros de refuerzo. Preferentemente, los miembros de refuerzo se proporcionan en una superficie interna de la banda.

[0040] Por ejemplo, los miembros de refuerzo pueden actuar para aumentar la rigidez de la banda. Los miembros de resistencia pueden formarse durante la formación de la banda de excitación en sí misma o, de forma alternativa o además, pueden añadirse en un momento posterior. Estos miembros pueden tener cualquiera de diversas geometrías.

[0041] Preferentemente, los miembros de resistencia están ubicados en una superficie interna de la banda de excitación. De forma alternativa o además, los miembros de resistencia pueden estar ubicados en la superficie externa de la banda de excitación.

[0042] La banda puede incluir además formaciones de acoplamiento para acoplamiento con el miembro de sellado. Por ejemplo, el miembro de sellado/componente elastomérico y la banda pueden incluir formaciones complementarias. Esto puede mejorar la unión de la banda a la parte relevante del miembro de sellado.

[0043] La banda puede incluir uno o más rebajes o aberturas para acoplarse con protuberancias en el componente de sellado. Por ejemplo, la banda puede incluir orificios alrededor de su circunferencia, incluyendo el componente elastomérico botones de material elastomérico que se extienden dentro de los orificios, mejorando así la unión del material a la banda y reduciendo aún más la capacidad de rotación. En algunos ejemplos, el material elastomérico puede formarse en la banda mediante moldeo, extendiéndose los botones hacia los orificios u otras formaciones en la banda durante el procedimiento de moldeo.

[0044] Esta característica es de particular importancia en algunas disposiciones y puede proporcionarse de forma independiente, por ejemplo, como se analiza más adelante.

[0045] En otras disposiciones, donde las protuberancias se preforman en el componente elastomérico, estos medios de acoplamiento pueden ayudar en la alineación cuando se encaja la banda de excitación al componente elastomérico y también para reducir el deslizamiento de la banda de excitación con respecto al componente elastomérico una vez que la banda de excitación está en su lugar.

[0046] En algunos ejemplos, los medios de acoplamiento comprenden formaciones adaptadas para aumentar la fricción entre la banda de excitación y el componente elastomérico. En algunos ejemplos, los miembros de resistencia también pueden actuar como miembros de acoplamiento.

[0047] En otro ejemplo, primeros medios de acoplamiento en la banda se adaptan para acoplarse con segundos medios de acoplamiento ubicados en la superficie interna del componente elastomérico. Preferentemente, dichos primeros medios de acoplamiento comprenden una pluralidad de hendiduras, preferentemente orificios. Preferentemente, dichos segundos medios de acoplamiento comprenden una pluralidad de protuberancias. Más preferentemente, dichas protuberancias comprenden botones moldeados. En una alternativa, dichos primeros medios de acoplamiento comprenden protuberancias y dichos segundos medios de acoplamiento comprenden hendiduras. Por tanto, se apreciará que la banda puede incluir protuberancias, incluyendo el componente elastomérico rebajes u orificios.

[0048] Se proporciona una banda de excitación para su uso en un conjunto de junta de estanqueidad elastomérica que comprende un miembro de sellado que incluye un componente elastomérico que tiene una superficie de sellado, siendo la banda de excitación generalmente anular y estando adaptada para encajar sustancialmente dentro del miembro de sellado, y teniendo un diámetro externo mayor que un diámetro interno del miembro de sellado, de modo que, en uso, una superficie externa de la banda de excitación aplica una fuerza radial a una superficie interna del miembro de sellado, aplicando así una fuerza de sellado al componente elastomérico; y en la que dicha banda de excitación comprende además una formación de acoplamiento ubicada en una superficie externa de la banda de excitación y adaptada para acoplarse con el miembro de sellado.

[0049] Según este aspecto, la banda puede incluir o no material metálico.

[0050] La formación de acoplamiento puede, por ejemplo, incluir uno o más orificios o rebajes, por ejemplo, para acoplarse con protuberancias en el miembro de sellado y/o una o más protuberancias, por ejemplo, para acoplarse con orificios o rebajes en el miembro de sellado.

[0051] Una parte del componente elastomérico puede estar en acoplamiento por enclavamiento con una parte de la banda. En algunas disposiciones, el componente elastomérico y la banda se pueden moldear juntos para formar un único componente. Esto puede dar lugar a ventajas significativas al instalar la junta de estanqueidad.

[0052] Un agente de unión, por ejemplo, un agente de unión química puede proporcionarse entre una superficie de la banda y una superficie del componente elastomérico.

[0053] Según la invención, se proporciona un conjunto de junta de estanqueidad según la reivindicación 1.

[0054] Según un aspecto adicional de la invención, se proporciona un conjunto de junta de estanqueidad que comprende un miembro de sellado que incluye un componente elastomérico que tiene una superficie de sellado para proporcionar una función de sellado y una banda de excitación, incluyendo el miembro de sellado una abertura para la banda de excitación, en el que la banda de excitación está adaptada para encajar en la abertura del miembro de sellado de modo que, en uso, una superficie externa de la banda de excitación aplique una fuerza de sellado al componente elastomérico, y en el que la banda de excitación comprende un material que incluye uno o más de PEEK, polioximetileno, poliéter aromático, sulfuro de polifenileno, polisulfona aromática, polifenilsulfona, poliamida, poliimida o poliamida-imida.

[0055] La invención también proporciona un conjunto de junta de estanqueidad como se describe en esta invención, en el que la banda es generalmente anular y tiene un diámetro externo mayor que una dimensión interna del miembro de sellado, de modo que, en uso, la superficie externa de la banda de excitación aplique una fuerza de sellado a una superficie interna del componente elastomérico.

[0056] Un aspecto de la invención también proporciona un conjunto de junta de estanqueidad que comprende: un miembro de sellado que tiene un componente elastomérico que tiene una superficie de sellado y una abertura interna,

una banda de excitación encajada en la abertura interna y comprendiendo la banda de excitación un material que incluye uno o más de PEEK, polioximetileno, poliéter aromático, sulfuro de polifenileno, polisulfona aromática, polifenilsulfona, poliamida, poliimida o poliamida-imida.

[0057] Un aspecto adicional de la invención proporciona un conjunto de junta de estanqueidad que comprende un componente elastomérico que tiene una superficie de sellado para proporcionar una función de sellado, y una banda de excitación para aplicar una fuerza de sellado al componente elastomérico, en el que el componente elastomérico se aplica a la banda mediante moldeo.

[0058] El moldeo del componente elastomérico, por ejemplo, material elastomérico del componente elastomérico sobre la banda, por ejemplo, de material plástico, puede dar lugar a juntas de estanqueidad particularmente ventajosas en algunas disposiciones. En particular, en algunos casos, se puede obtener una unión significativamente mejorada entre el componente elastomérico y la banda.

[0059] La banda comprende un material plástico. Esto puede proporcionar una mejor unión en comparación con materiales no plásticos. La banda puede incluir uno o más materiales, uno o más de los cuales podrían ser materiales plásticos.

[0060] Preferentemente, la banda comprende formaciones superficiales en una región de interfaz entre el componente elastomérico y la banda. Dichas formaciones superficiales pueden mejorar aún más la unión entre el componente elastomérico y la banda. Por ejemplo, las formaciones superficiales pueden comprender proyecciones y/o rebajes en la superficie de la banda, por ejemplo, proporcionar una superficie enchavetada para el material elastomérico.

[0061] En algunos ejemplos, la banda puede comprender rebajes y/o aberturas en su superficie. Por ejemplo, la banda puede comprender perforaciones, por ejemplo, alrededor de su circunferencia. El material elastomérico puede fluir hacia dichas formaciones durante el moldeo, mejorando así la unión entre los componentes.

[0062] La junta de estanqueidad del presente aspecto puede incluir además una o más de las características indicadas en esta invención en relación con otros aspectos de la invención, estando esta última limitada únicamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0063] La invención incluye además un procedimiento de fabricación de una junta de estanqueidad excitada que comprende un componente elastomérico que tiene una superficie de sellado para proporcionar una función de sellado, y una banda de excitación para aplicar una fuerza de sellado al componente elastomérico, en el que el procedimiento incluye la etapa de moldeo del componente elastomérico sobre una o más superficies de la banda.

[0064] Preferentemente, la banda incluye una o más formaciones superficiales y la etapa de moldeo incluye moldear material elastomérico en la banda de modo que el material encaje con las formaciones superficiales.

[0065] Preferentemente, la banda incluye una o más perforaciones, incluyendo el procedimiento moldear el material elastomérico en la banda para que fluya hacia las perforaciones.

[0066] Como alternativa, o además, se podrían usar procedimientos químicos, por ejemplo, agentes de unión química o procedimientos de grabado para unir el caucho químicamente al plástico. Por ejemplo, se podría aplicar una composición adhesiva entre el material elastomérico y la banda. Se podría usar cualquier composición adecuada. Por tanto, el procedimiento puede incluir además la etapa de aplicar un agente de unión entre al menos una parte de la banda y al menos una parte del material elastomérico.

[0067] El moldeo puede llevarse a cabo mediante cualquier procedimiento apropiado, por ejemplo, mediante moldeo por inyección, moldeo por transferencia o moldeo por compresión. En muchos casos, el control de las dimensiones de los componentes, por ejemplo, la selección de un diámetro externo apropiado de la banda y la resistencia circular son importantes para obtener la excitación deseada de la junta de estanqueidad.

[0068] En muchos casos, simplemente obteniendo las dimensiones apropiadas de la banda, se producirá la excitación.

[0069] En algunos casos, puede ser posible formar la junta de estanqueidad excitada y la banda en una sola pieza. Por ejemplo, se puede usar una técnica de moldeo de dos etapas para formar la junta de estanqueidad. En dicho procedimiento, una primera etapa puede comprender moldear la banda para que tenga las dimensiones deseadas; en la segunda etapa, la cantidad correcta de elastómero se moldearía por inyección en un molde que contiene la banda para formar la junta de estanqueidad excitada en una sola pieza. Dicho procedimiento u otro procedimiento para producir una junta de estanqueidad de una sola pieza puede dar lugar a ventajas en la instalación de la junta de estanqueidad. La banda y el material elastomérico pueden moldearse juntos para formar un único elemento.

[0070] Tal como se usan en esta invención, los términos «banda» y «anillo» cuando se refieren a la junta de estanqueidad elastomérica o la banda de excitación deben entenderse preferentemente como intercambiables, cuando corresponda. Sin embargo, debe entenderse que la forma de la banda no es necesariamente circular como se muestra en los ejemplos; son posibles otras configuraciones de la abertura y la banda.

[0071] La invención se extiende a procedimientos y/o aparatos sustancialmente como se describe en esta invención, preferentemente con referencia a uno o más de los dibujos adjuntos, pero solo está limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0072] Cualquier característica en un aspecto de la invención se puede aplicar a otros aspectos de la invención, en cualquier combinación apropiada. Las características del aparato se pueden aplicar a los aspectos del procedimiento y viceversa.

[0073] Ahora se describirán características preferidas de la presente invención, puramente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra una vista en sección transversal de un conjunto de junta de estanqueidad;

La figura 2 muestra una parte de la vista de la figura 1 con más detalle;

La figura 3 muestra otro ejemplo de una banda de excitación;

La figura 4 muestra una vista en sección de un conjunto de junta de estanqueidad que incluye la banda de la figura 3;

La figura 5 muestra un ejemplo adicional de una disposición de junta de estanqueidad; y

La figura 6 muestra

un ejemplo adicional de un anillo de excitación.

[0074] La figura 1 muestra un conjunto de junta de estanqueidad elastomérica 1, que comprende un miembro de sellado que incluye un componente elastomérico anular 10 encajado dentro de la circunferencia interna de una carcasa 20, y mantenido en su lugar contra una superficie de sellado 25 mediante una banda de excitación 30 encajada dentro de la circunferencia interna del componente elastomérico 10. La banda de excitación 30 actúa con una fuerza de sellado para presionar el elastómero contra las superficies de sellado 25 de la carcasa 20 para realizar la función de sellado.

[0075] La banda de excitación 30 tiene un diámetro externo que es mayor que el diámetro interno del componente elastomérico 10, de modo que cuando la banda 30 se encaja al componente elastomérico 10, al insertarse para formar un manguito interno coaxial, la banda 30 ejerce una fuerza radial sobre el componente elastomérico 10. Esto actúa para deformar o excitar elásticamente el elastómero, haciendo que se presione contra la carcasa 20, reteniendo así el componente elastomérico 10 en su lugar y permitiendo obtener una función de sellado.

[0076] La figura 2 es una vista en sección transversal de una parte del conjunto de junta de estanqueidad 1 de la figura 1. Se puede observar que la forma del componente elastomérico 10 es tal que encaja estrechamente contra el asiento de sellado de la carcasa 20, con la banda de excitación 30 acoplándose al componente elastomérico 10.

[0077] La elección de materiales para el componente elastomérico 10 y la banda de excitación 30 dependerá de las condiciones de funcionamiento esperadas y el rendimiento de sellado requerido, y las propiedades mecánicas a temperaturas operativas. Generalmente, los materiales deben ser resistentes al calor y a los productos químicos. Las temperaturas de funcionamiento pueden estar, por ejemplo, entre aproximadamente 130 y 200 grados C, con resistencia al vapor, requiriéndose fluidos lubricantes. Preferentemente, cuando corresponda, el miembro de sellado y/o componente elastomérico tiene una o más de las propiedades de resistencia química y/o propiedades físicas (por ejemplo, resistencia a la temperatura) de la banda analizada en esta invención. La dureza del componente elastomérico puede estar, por ejemplo, entre 70 y 90 IRHD (Grado de Dureza Internacional del Caucho). El componente elastomérico puede incluir cualquier elastómero apropiado, por ejemplo, caucho natural, caucho butílico, polibutadieno, elastómero de estireno-butadieno (SBR), caucho de nitrilo, caucho de nitrilo hidrogenado (HNBR) o, por ejemplo, EPM (elastómero de etileno propileno), caucho de etileno propileno dieno (EPDM), un elastómero que contiene flúor, por ejemplo, un fluoroelastómero o perfluoroelastómero FKM o FFKM o cualquier otro elastómero o mezcla o combinación de elastómeros apropiados.

[0078] Preferentemente, el material de la junta de estanqueidad se elige para ser resistente al impacto de partículas y otros desechos que pueden estar dentro del entorno operativo.

[0079] El siguiente es un ejemplo de factores ambientales para la aplicación de una disposición de junta de estanqueidad para su uso en un molino de varillas sin torsión. Se apreciará que las juntas de estanqueidad de la presente invención no se limitan a aquellas para su uso en las aplicaciones particulares descritas. La siguiente lista pretende dar una indicación del entorno físico y químico al que podría estar expuesta la junta de estanqueidad.

[0080] Ejemplo de temperatura/entorno químico:

Velocidad de la línea de 120 m/s (hasta al menos 150 m/s)

Temperatura del aceite de hasta 100 grados C, temperaturas localizadas superiores a 150 grados C, pueden ser de hasta 200 grados C

Exposición al agua y al vapor, exposición al aceite lubricante (generalmente a base de minerales, pero se pueden usar otros aceites)

Desechos del procedimiento

[0081] En este ejemplo, las juntas de estanqueidad son para su uso en la protección de los cojinetes en molinos de laminación de alta velocidad para la fabricación de varillas de acero, y se conocen en la técnica como juntas de estanqueidad de molinos de rodillos sin torsión (NTRMS). El componente elastomérico 10 está hecho de HNBR (o cualquier otro material apropiado), y la banda de excitación 30 está mecanizada o moldeada de PEEK (poliéter etercetona): un plástico de ingeniería.

[0082] El ensamblaje del conjunto de junta de estanqueidad elastomérica 1 implica la deformación e inserción sucesivas de, en primer lugar, el componente elastomérico 10 en la carcasa 20 y, posteriormente, la deformación e inserción de la banda de excitación 30. El material plástico de ingeniería de la banda de excitación 30 es relativamente fácil de deformar sin requerir herramientas especializadas para su inserción, pero está diseñado adecuadamente cuando se instala para proporcionar la función de sellado necesaria.

[0083] La figura 4 muestra una banda de excitación 130 que es similar a la banda de excitación 30 descrita, excepto que incluye orificios 132 dispuestos alrededor de su circunferencia. El componente elastomérico 110 que se muestra en la figura 4 se moldea directamente sobre la banda 130. Como se muestra en la figura 4, el material elastomérico se extiende dentro del orificio 132 formando un botón 112 que mantiene la banda en su lugar.

[0084] La figura 5 muestra un ejemplo alternativo de una disposición de junta de estanqueidad. La disposición 200 incluye una carcasa 202 y un componente de sellado elastomérico en forma de copa 204 ubicado dentro de una abertura en la carcasa. El componente de sellado 204 tiene una base 206 y paredes verticales 208. La región de las paredes 208 adyacentes a la carcasa 202 incluye superficies de sellado 210. Si bien se ha mostrado una forma particular en la figura 5, se entenderá que la junta de estanqueidad podría tener cualquier forma, siempre y cuando proporcione superficies de sellado contra los asientos de sellado de la carcasa. Cuando se haga referencia a «base» y «vertical», se entenderá que la disposición puede tener una orientación diferente.

[0085] Un anillo de excitación 212 está ubicado entre las paredes 208. La dimensión externa del anillo 212 es mayor que la dimensión correspondiente entre las paredes 208 de modo que el anillo ejerza una fuerza hacia afuera sobre el componente elastomérico proporcionando así sellado de las paredes 208 contra los asientos de sellado 210.

[0086] El material del anillo y/o el componente elastomérico puede ser como se describió anteriormente. El miembro de sellado puede consistir en el componente elastomérico.

[0087] La figura 6 muestra un ejemplo adicional de un anillo de excitación 312 que se puede usar para cualquier disposición de junta de estanqueidad apropiada. Se verá que el anillo 312 es generalmente circular y alrededor de su superficie circunferencial interna está dispuesta una pluralidad de formaciones de refuerzo 314. En este caso, las formaciones proporcionan dientes que generalmente se extienden radialmente hacia adentro desde la superficie interna. Se apreciará que se podrían utilizar otras formas de formación 314 y que podrían disponerse de manera diferente alrededor de la superficie interna del anillo 312. El anillo 312 también puede incluir los orificios 132 del anillo de la figura 3 y/u otras formaciones asociadas con la superficie externa del anillo para acoplarse con el miembro de sellado.

[0088] Tal como se indicó anteriormente, el elastómero y el anillo pueden formarse en una sola pieza. El elastómero y el anillo se pueden formar mediante moldeo por cualquier procedimiento apropiado, por ejemplo, como se indicó anteriormente. En algunos casos, se puede usar una técnica de moldeo de dos etapas, por ejemplo, como se describió anteriormente.

[0089] En un ejemplo adicional de un procedimiento de moldeo de dos etapas, el elastómero puede moldearse sobre un componente de plástico caliente para formar el conjunto de junta de estanqueidad. El elastómero puede moldearse sobre el componente de banda. En tales casos, se pueden usar o no agentes de grabado o unión y/o formaciones tales como orificios o perforaciones en la banda. El elastómero puede adherirse al anillo sin que se requieran tales elementos adicionales, por ejemplo, si el anillo está a una temperatura alta.

[0090] Los expertos en la materia apreciarán que se elegirán elastómeros apropiados para el componente de sellado y materiales adecuados para el anillo de excitación según las condiciones de funcionamiento.

[0091] Los componentes y características que se muestran en los dibujos adjuntos no se muestran necesariamente a escala.

[0092] Se entenderá que la presente invención se ha descrito anteriormente únicamente a modo de ejemplo, y se puede realizar una modificación de detalle dentro del alcance de la invención.

[0093] Cada característica descrita en la descripción y (cuando corresponda) las reivindicaciones y dibujos pueden proporcionarse de forma independiente o en cualquier combinación apropiada, estando la invención limitada solamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de junta de estanqueidad (1) que comprende un componente elastomérico (10) que tiene una superficie de sellado para proporcionar una función de sellado, y una banda de excitación (30), incluyendo el componente elastomérico una abertura para la banda de excitación; en el que la abertura del componente elastomérico es generalmente circular y el diámetro externo de la banda es mayor que el diámetro interno de la abertura del componente elastomérico; en el que la banda de excitación es flexible de modo que pueda deformarse durante la instalación en el componente elastomérico y esté adaptada para encajar en la abertura del componente elastomérico de modo que, en uso, la banda de excitación aplique una fuerza de sellado al componente elastomérico; en el que el componente de banda de excitación (30) incluye material sustancialmente no metálico; y en el que el material de la banda incluye uno o más de PEEK, polioximetileno, poliéter aromático, sulfuro de polifenileno, polisulfona aromática, polifenilsulfona, poliamida, poliimida o poliamida-imida.

2. Un conjunto de junta de estanqueidad según la reivindicación 1, en el que el componente elastomérico (10) incluye una sección que es generalmente anular.

3. Un conjunto de junta de estanqueidad según la reivindicación 2, en el que el componente elastomérico (10) es sustancialmente anular.

4. Un conjunto de junta de estanqueidad según cualquier reivindicación anterior, en el que el material de la banda (30) incluye no más del 75 % en peso de componentes de relleno en función del peso del material.

5. Un conjunto de junta de estanqueidad según cualquier reivindicación anterior, en el que la banda (30) se fabrica mediante mecanizado y/o moldeo.

6. Un conjunto de junta de estanqueidad según cualquier reivindicación anterior, en el que la banda (312) incluye además uno o más miembros de refuerzo (314).

7. Un conjunto de junta de estanqueidad según cualquier reivindicación anterior, en el que la banda (130) incluye además formaciones de acoplamiento (132) para acoplamiento con el miembro de sellado

8. Un conjunto de junta de estanqueidad según la reivindicación 7, en el que la banda incluye rebajes o aberturas para acoplamiento con protuberancias en el miembro de sellado.

9. Un conjunto de junta de estanqueidad según cualquier reivindicación anterior, en el que la banda comprende formaciones superficiales en una región de interfaz entre el componente elastomérico y la banda.

10. Un conjunto de junta de estanqueidad según la reivindicación 9, en el que las formaciones superficiales comprenden proyecciones y/o rebajes en la superficie de la banda y/o una o más perforaciones en la banda.

11. Un conjunto de junta de estanqueidad según la reivindicación 10, en el que una parte del componente elastomérico está en acoplamiento por enclavamiento con una parte de la banda.

12. Un conjunto de junta de estanqueidad según cualquier reivindicación anterior, que incluye un agente de unión química entre una superficie de la banda y una superficie del componente elastomérico.