ES3064338T3 - - Google Patents

Abstract

Una junta rotativa para su uso en un conducto de fluido incompresible entre un componente giratorio y un componente fijo de una máquina incluye un soporte de sellado fijo con un elemento de sellado también fijo. Junto con el soporte de sellado fijo, se define una superficie hidráulica neta en un lado interno y una superficie neumática neta en un lado externo. El contacto de un fluido incompresible a presión con la superficie hidráulica neta genera una fuerza de cierre, y el contacto de un fluido compresible a presión con la superficie neumática neta genera una fuerza de apertura. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Junta rotativa

[0003] Antecedentes de la invención

[0004] En las máquinas herramienta, un husillo se puede describir como un dispositivo que incluye un eje o árbol rotativo que llevará habitualmente una herramienta de corte u otra. Dependiendo del tipo de máquina, el husillo se puede accionar para hacer girar el eje o el árbol por varios tipos de potencia motriz tal como motores eléctricos, motores hidráulicos o neumáticos y similar. En aplicaciones que utilizan energía neumática para accionar el árbol, el árbol puede incluir paletas de turbina conectadas al árbol y encerradas dentro de un alojamiento del husillo que tiene una forma enrollada u otra que hace que el aire proporcionado a alta presión pase sobre las paletas para provocar que el árbol gire. Bajo condiciones de operación típicas, se suministra aire presurizado, por ejemplo, 90 psi (620 kPa), y provoca que el árbol gire a alta velocidad, por ejemplo, 65.000 rpm. Los llamados arboles de turbina de aire son conocidos en las máquinas para formar componentes, tal como máquinas CNC.

[0005] Mientras que los árboles de las turbinas de aire son útiles en proporcionar un árbol de alta velocidad que puede llevar a cabo operaciones de mecanizado, su alta velocidad de operación puede generar calor entre la herramienta del árbol y la pieza de trabajo, lo cual típicamente es abordar proporcionar un flujo externo de refrigerante, que tanto enfría la pieza de trabajo como elimina desechos. Sin embargo, el posicionamiento del flujo de refrigerante en el área de la pieza de trabajo no siempre es óptimo, o aún posible, especialmente cuando se maquiniza un área dentro de una cavidad estrecha de la pieza de trabajo.

[0006] En el documento de patente JP H09100976 A se muestra una junta rotativa con un miembro de junta rotativa y un miembro de junta no rotativa.

[0007] Breve sumario de la invención

[0008] El objeto de la presente invención es proporcionar una junta rotativa fiable que, además, evite daños a la junta cuando se interrumpe el flujo de un agente hidráulico. Este objeto se resuelve mediante una unión rotativa de acuerdo con la reivindicación 1 o un procedimiento para operar una unión rotativa de acuerdo con la reivindicación 7. En un aspecto, la invención describe una unión rotativa dispuesta a lo largo de una vía de fluido incompresible entre un componente de máquina rotativo y un componente de máquina no rotativo. La unión rotativa incluye un manguito de montaje dispuesto en un orificio formado en el componente de máquina no rotativo. El manguito de montaje forma un orificio deslizante en el cual un portador de junta no rotativa se coloca de manera deslizable y sellable. El portador de junta no rotativa incluye un elemento de junta no rotativa, que el cual junto con el portador de junta no rotativa definen una superficie hidráulica neta en un lado interno y una superficie neumática neta en un lado externo. Un elemento de junta rotativa se dispone en el componente de máquina rotativo. El portador de junta no rotativa se mueve en una dirección axial entre una posición extendida, en la cual los elementos de junta rotativa y no rotativa están en contacto para formar una junta de cara mecánica, y una posición retraída, en la cual se forma un espacio en la dirección axial por la separación de los elementos de junta rotativa y no rotativa. Durante la operación, el contacto de un fluido incompresible bajo presión con la superficie hidráulica neta crea una fuerza de cierre en una dirección de cierre que tiende a empujar el portador de junta no rotativa de la posición retraída hacia la posición extendida. Además, durante la operación, el contacto de un fluido compresible bajo presión con la superficie neumática neta crea una fuerza de abertura en una dirección de abertura que tiende a empujar el portador de junta no rotativa desde la posición extendida hasta la posición retraída.

[0009] En otro aspecto, la presente invención describe un procedimiento para operar una unión rotativa. El procedimiento incluye proporcionar un portador de junta no rotativa de manera deslizable y sellable dispuesto dentro de un orificio deslizante, el portador de junta no rotativa incluye un elemento de junta no rotativa; que define una superficie hidráulica neta en un lado interno del elemento de junta no rotativa y el portador de junta no rotativa; define una superficie neumática neta en un lado externo del elemento de junta no rotativa y el portador de junta no rotativa; proporciona un elemento de junta rotativa dispuesto en el componente de máquina rotativo; y mover el portador de junta no rotativa en una dirección axial entre una posición extendida, en la cual los elementos de junta rotativa y no rotativa están en contacto para formar una superficie de cara mecánica, y una posición retraída, en la cual se forma un espacio en la dirección axial por separación de los elementos de junta rotativa y no rotativa. En una realización, el movimiento de las posiciones retraídas a extendidas se logra al proporcionar un fluido incompresible en contacto con la superficie hidráulica neta para crear una fuerza de cierre en una dirección de cierre, y el movimiento de las posiciones extendidas a retraídas se logra al proporcionar un fluido compresible en contacto con la superficie neumática neta para crear una fuerza de abertura en una dirección de abertura.

[0010] En todavía otro aspecto, la invención describe una unión rotativa dispuesta a lo largo de una vía de fluido incompresible entre un componente de máquina rotativo y un componente de máquina no rotativo. La unión rotativa incluye un manguito de montaje dispuesto en un orificio formado en el componente de máquina no rotativo, el manguito de montaje forma un orificio deslizante, un portador de junta no rotativa dispuesto de manera deslizable y sellable en el orificio deslizante, el portador de junta no rotativa que incluye un elemento de junta no rotativa, en donde el elemento de junta no rotativa y el portador de junta no rotativa definen una superficie hidráulica neta en un lado interno y una superficie neumática neta en un lado externo, un elemento de junta rotativa dispuesto en el componente de máquina rotativo, y un muelle dispuesto entre el manguito de montaje y el portador de junta no rotativa, el muelle proporciona una fuerza del muelle en el portador de junta no rotativa. El portador de junta no rotativa es movible en una dirección axial durante la operación entre una posición extendida, en la cual los elementos de junta rotativa y no rotativa están en contacto para formar una junta de cara mecánica, y una posición retraída, en la cual se forma un espacio en la dirección axial por separación de los elementos de junta rotativa y no rotativa. El contacto de un fluido incompresible bajo presión con la superficie hidráulica neta, y el muelle crean fuerzas hidráulicas y de muelle de cierre en una dirección de cierre que tienden a empujar el portador de junta no rotativa de la posición retraída hacia la posición extendida, y el contacto de un fluido compresible bajo presión con la superficie neumática neta crea una fuerza de abertura en una dirección de abertura que tiende a empujar el portador de junta no rotativa desde la posición extendida hasta la posición retraída.

[0012] Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos

[0014] La Figura 1 es una vista en sección transversal a través de un husillo de aire que muestra una junta rotativa en una posición cerrada, de acuerdo con la invención.

[0015] La Figura 2 es una vista en sección transversal a través del husillo de aire de la Figura 1 que muestra la junta rotativa en una posición abierta.

[0016] Las Figuras 3 y 4 son vistas esquemáticas de fuerzas que actúan en un anillo de junta en diferentes condiciones de operación de un husillo rotativo de acuerdo con la invención.

[0017] La Figura 5 es una vista en sección transversal a través de un husillo de aire que tiene un muelle de cierre de acuerdo con una realización alternativa de la invención.

[0019] Descripción detallada de la invención

[0021] La presente invención se refiere a una junta rotativa para un pasaje de refrigerante que se extiende a través de un husillo de aire. El husillo de aire de acuerdo con la invención está ventajosamente configurado para permitir el pasaje de un refrigerante fluido a través del husillo durante un proceso de mecanizado tal que se puede lograr una colocación más confiable y precisa del flujo de refrigerante. Dada la velocidad rotativa relativamente alta del árbol del husillo, la junta rotativa está configurada para crear una junta cuando el refrigerante líquido se proporciona a través del árbol, y para saltar o crear un espacio entre los anillos de junta de la junta rotativa cuando el flujo de refrigerante se interrumpe de modo que el daño a la junta debido a una condición de funcionamiento en seco y/o un calentamiento de los anillos de junta se puede evitar. Como es sabido, las juntas rotativas que crean una junta de cara mecánica, frecuentemente llamados “uniones rotativas”, son propensos al calentamiento y, posiblemente, al daño, cuando funcionan a altas velocidades en ausencia de refrigerante y/o medios lubricantes. En las estructuras descritas en la presente memoria descriptiva, las superficies neumáticas e hidráulicas de la unión rotativa para impulsar los anillos de junta en contacto entre sí cuando una presión hidráulica debido a un flujo de refrigerante o, más en general, un flujo de un fluido incompresible a través de la unión está presente dentro de la unión. Las juntas de contacto crean una junta de cara mecánica que permite el flujo de refrigerante sellado de las porciones de máquina no rotativas en el árbol rotativo del husillo. Cuando el flujo de refrigerante se interrumpe mientras que el árbol aún está girando, por ejemplo, entre operaciones y/o mientras la rotación del árbol se desacérela, una presión neumática aplicada externamente a la unión rotativa dentro del husillo crea una fuerza que tiende a empujar los anillos de junta hacia afuera entre sí, lo cual crea un espacio de aire entre los anillos que evita de manera eficaz una condición de funcionamiento en seco de los anillos de junta.

[0023] En una realización, una disposición de sellado de acuerdo con la invención se configura para mantener los dos anillos de junta en contacto entre sí cuando el refrigerante presurizado está presente en el canal de refrigerante. El refrigerante presurizado presente en el canal de refrigerante imparte una fuerza hidráulica neta en un portador de junta no rotativa, deslizable y el elemento de sellado o el anillo para llevar el portador de junta no rotativa en una dirección de cierre (es decir, hacia el anillo de junta rotativa). Esta fuerza hidráulica neta es más grande que una fuerza neumática neta impartida por el aire presurizado que actúa externamente en el portador de junta en la dirección opuesta (abertura).

[0025] Cuando el flujo de refrigerante se interrumpe, la fuerza hidráulica desaparece y los anillos de junta se separan para crear un espacio de aire para formar entre los dos anillos de junta tal que el calentamiento excesivo debido a la fricción entre los anillos de junta se evita debido al funcionamiento en seco. El portador de junta se impulsa para moverse por la fuerza neumática, lo cual ya no es superada por la fuerza hidráulica. Cuando los anillos de junta se separan, el aire entra al canal de refrigerante y purga cualquier refrigerante que pueda permanecer en el mismo.

[0026] Una sección transversal a través de una porción de un husillo de aire 100 de acuerdo con la invención se muestra en las Figuras 1 y 2 en dos posiciones operativas. En la ilustración de la Figura 1, una unión rotativa 102 se muestra en la posición cerrada o sellada, y en la ilustración de la Figura 2, la unión rotativa 102 se muestra en la posición disparada o abierta. El husillo de aire 100 puede ser un husillo de aire que opera en una máquina de control numérico computarizada (CNC) que proporciona una fuente de aire presurizado para acciona el árbol y también una fuente de refrigerante líquido, que se utiliza para enfriar y limpiar el área en la cual una herramienta (no mostrada) que se conecta al árbol está cortando material lejos de una pieza de trabajo (no mostrada) durante la operación.

[0027] El husillo de aire 100 incluye porciones rotativas y no rotativas o componentes de la máquina. Específicamente, un componente de máquina no rotativo 104 se adapta de manera deslizable y sellable un portador de junta no rotativa 106. El portador de junta no rotativa 106 incluye un anillo de junta no rotativa 108 unido o de otra manera formado en el mismo, que conjuntamente con el portador de junta no rotativa 106 se dispone deslizablemente dentro de un orificio 110 del componente de máquina no rotativo 104. En la realización mostrada, un manguito de montaje 112 que forma un orificio deslizable 114 se monta directamente en el orificio 110, y forma el orificio deslizante 114 en el cual el portador de junta no rotativa 106 se dispone de manera deslizable y sellable.

[0028] El sellado entre el manguito de montaje 112 y el orificio 110, y también el sellado entre el orificio deslizante 114 y el portador de junta no rotativa 106 se logra por juntas radiales 116 y 118, respectivamente. Como se muestra, las juntas 116 se disponen entre los componentes que son estacionarios entre sí, mientras que las juntas 118 adaptan un movimiento deslizante entre el portador de junta no rotativa 106 y el orificio deslizante 114. Las juntas 118 y 116 se incorporan como juntas tóricas, pero se pueden utilizar otros tipos de juntas. Ejemplos de otros tipos de juntas incluyen juntas de reborde, juntas de copa en U y similares.

[0029] A fin de evitar la rotación del portador de junta no rotativa 106 con respecto al componente de máquina no rotativo 104, el portador de junta no rotativa 106 forma una ranura 120 que se extiende al menos parcialmente paralela a un eje longitudinal “L” del husillo 100. Un perno 122 se conecta a una pared del orificio deslizante 114 y se extiende radialmente hacia adentro. El perno 122 se ajusta dentro de la ranura 120 y está dimensionado para que la ranura 120 se pueda deslizar a lo largo del perno 122 axialmente pero no en una dirección periférica, previniendo de esta manera la rotación relativa del portador de junta no rotativa 106 sin inhibir su movimiento axial en una dirección a lo largo del eje longitudinal L durante la operación.

[0030] El husillo de aire 100 incluye además componentes rotativos. En la sección transversal parcial mostrada en las figuras, se muestran las porciones de un árbol de turbina de aire. Específicamente, un árbol 124 se soporta rotativamente por cojinetes (no mostrados) y están dispuestos para girar cuando se proporciona aire comprimido a través de una entrada de aire 126 y un pasaje de aire 128 formado en el componente de máquina no rotativo 104. El aire proporcionado en la entrada de aire 126 viajará a través del pasaje de aire 128 y pasará sobre las paletas de turbina axial 128 conectadas al árbol 124, provocando que las paletas y el árbol giren.

[0031] El árbol 124 incluye un cuerpo alargado 130 y un receptáculo de diámetro alargado 132 en el cual se monta corotativamente un anillo de junta rotativa 134. Un canal de refrigerante segmentado 136 se forma por una pluralidad de orificios alineados y aberturas formadas en varios componentes de la máquina. El canal de refrigerante 136 se extiende desde una abertura de refrigerante 138 formada en el componente de máquina no rotativo 104, que también es una abertura del orificio 110, a través de un extremo abierto 140 del orificio deslizante 114, a través de un orificio interno 142 del portador de junta no rotativa 106, que tiene una construcción generalmente tubular, a través de aberturas centrales de los anillos de junta rotativa y no rotativa 134 y 108, y a través de un orificio o barril 144 que se extiende a través del cuerpo alargado 130 del árbol 124.

[0032] Cuando el husillo de aire está en operación, el aire bajo presión proporcionado a través de la entrada de aire 126 se presenta externamente con respecto al portador de junta no rotativa. Las diversas superficies externas del portador de junta no rotativa 106 que se exponen al aire bajo presión proporcionan colectivamente una superficie neumática neta en la cual una fuerza neumática, P-F, actúa, que para una estructura particular es proporcional a una presión del aire que se proporciona en la entrada 126. Una vista esquemática que aproxima la forma o distribución de la fuerza neumática P-F a través de una interfaz de anillo de junta anular, I, se muestrea en la Figura 4. Como puede observar en la Figura 4, para una presión de aire P<1>que se aplica externamente a la unión, y una presión interna P<0>, la fuerza neumática P-F tiene una distribución parabólica, que es representada por el área sombreada bajo la curva en la gráfica. En ausencia de otras fuerzas dinámicas que actúan en el portador de junta no rotativa (es decir, excluyendo las fuerzas fricciónales), la fuerza neumática total P-F que se aplica externamente, que es representada por el área bajo la curva mostrada aplicada en la interfaz I, tenderá a empujar el portador de junta no rotativa 106 en una dirección hacia el componente de máquina no rotativo 104, que está, hacia la izquierda en la orientación mostrada en las Figuras 1 y 2, como es indicado por la flecha en la Figura 2. Como resultado, el portador de junta no rotativa 106, junto con el anillo de junta no rotativa 108, se moverán más profundo o se retraerán en el orificio deslizante 114 provocando una separación o un espacio 146 para formarse entre los anillos de junta 108 y 134, como se muestra en la Figura 2. La retracción del portador de junta no rotativa 106 se puede detener cuando el perno 122 colinda con un extremo de la ranura 120 o, más habitualmente, cuando la presión de aire empuja el portador de junta no rotativa 106 y el anillo de junta no rotativa 108 lejos del anillo de junta rotativa 134.

[0033] A veces, cuando un refrigerante bajo presión se proporciona en la abertura de refrigerante 138, las diversas superficies internas del portador de junta no rotativa 106 que se exponen al refrigerante bajo presión proporcionan colectivamente una superficie hidráulica neta en la cual una fuerza hidráulica, H-F, que para una estructura particular es proporcional a una presión del refrigerante que se proporciona en la entrada 138. Una vista esquemática que se aproxima a la forma o distribución de la fuerza hidráulica P-H a través de la interfaz del anillo de junta anular I se muestra en la Figura 3. Como se puede observar en la Figura 3, para una presión de fluido P<1>que se aplica internamente a la unión, y una presión externa P<0>(en este caso, la presión de aire), la fuerza hidráulica P-H tiene una distribución generalmente lineal, que es representada por un área sombreada bajo de la línea de la gráfica. Se observa que, mientras que la gráfica muestra una distribución lineal, la fuerza agregada podría ser mejor representada por una curva cuando las magnitudes de las distribuciones neumáticas e hidráulicas son más cercanas entre sí. En la realización ¡lustrada, por ejemplo, la presión del fluido internamente a la unión puede ser de varios órdenes de magnitud más grandes que una presión de aire aplicada externamente a la unión, lo cual da por resultado una distribución de fuerza predominantemente lineal a través de la interfaz I en la gráfica de la Figura 3. Una presión de aire más alta aplicada externamente a la unión, sin embargo, tenderá a formar la curva agregada más hacia una forma parabólica.

[0035] El portador de junta no rotativa 106, junto con el anillo de junta no rotativa 108 y el anillo de junta rotativa 134, están configurados tal que la fuerza hidráulica H-F es mayor que la fuerza neumática P-H para las presiones de aire y refrigerante operacionales seleccionadas para la máquina. De esta manera, una fuerza neta que es igual a la diferencia entre las fuerzas hidráulicas y neumáticas (H-F - P-F), y excluyendo cualquiera de las fuerzas estáticas, por ejemplo, fricción, tenderán a empujar el portador de junta no rotativa 106 en una dirección hacia el árbol 124, es decir, hacia la derecha en la orientación mostrada en las Figuras 1 y 2, como es indicado por la flecha en la Figura 2. Como resultado, el portador de junta no rotativa 106, junto con el anillo de junta no rotativa 108, se moverán hacia afuera o se extenderán del orificio deslizante 114 provocando que el espacio 146 se cierre y los anillos de junta 108 y 134 se acoplen deslizablemente entre sí, como se muestra en la Figura 1.

[0037] La extensión del portador de junta no rotativa 106 se puede detener cuando los anillos de junta 108 y 134 se tocan en una forma que empuja o sesga el anillo de junta no rotativa 108 en el anillo de junta rotativa 134. Este sesgo crea una junta de cara mecánica en una interfaz entre los anillos 108 y 134, lo cual mantiene una junta alrededor del conducto de refrigerante 136 que permite la transmisión de refrigerante bajo presión del componente de máquina no rotativo 104 en y a través del orificio 144 del árbol 124 durante la operación. Cuando el suministro de refrigerante se detiene, la presión hidráulica y la fuerza correspondiente H-F también se detienen.

[0039] En la presencia continuada de la presión de aire, y con la fuerza hidráulica H-F reducida casi a cero, la fuerza neumática P-F cambia la dirección de la fuerza neta actuando en el portador de junta no rotativa 106 e impulsa los anillos de junta a separarse, como se plantea en lo anterior. La entrada de aire en esta condición en el canal de refrigerante 136 también ayuda a purgar cualquier refrigerante restante del canal 136. El derrame del refrigerante del espacio 146 se puede recolectar y enrutar a través de una abertura de drenaje 148 formada en el manguito de montaje 112, y también a través de una abertura de drenaje correspondiente 150 formada en el componente de máquina no rotativo 104. La abertura y cierre del espacio 146 por lo tanto se puede controlar selectivamente por la provisión de un refrigerante bajo presión internamente a la unión rotativa 102, mientras que la presión de aire que es externa a la unión 102 está presente y hace girar el árbol 124. De esta manera, la lubricación y enfriamiento por el refrigerante de la interfaz de junta creada por los anillos de junta se puede lograr mientras que los anillos de junta se conectan, y la separación de las juntas puede proteger a los anillos de junta bajo condiciones de funcionamiento en seco.

[0041] Se debe apreciar que las estructuras descritas en la presente memoria descriptiva son útiles en aplicaciones diferentes a husillos de turbina de aire, que se describen en la presente memoria descriptiva como una realización ejemplar. En general, una unión rotativa de acuerdo con la invención puede operar en una aplicación en la que una presurización interna de la unión rotativa por un fluido no compresible en presencia de una presurización externa de la unión rotativa por un fluido compresible. Bajo estas condiciones, una presurización interna con un fluido no compresible proporcionará una fuerza hidráulica neta que tiende a cerrar la junta entre los anillos de junta de la unión contra una fuerza neumática que tiende a empujar los anillos de junta. Cuando la aplicación del fluido no compresible se interrumpe, la fuerza hidráulica disminuirá y permitirá que la fuerza neumática aplicada por el fluido compresible externamente en la unión empuje los anillos de junta. De esta manera, la posición de operación de los anillos de junta de la unión dependerá de una diferencia de presión entre una fuerza interna proporcionada por la presión de un fluido no compresible y una fuerza externa proporcionada por la presión de un fluido compresible. Esta diferencia de presión, en todo momento, tendrá una abertura neta o un efecto de cierre neto en los anillos de junta de la unión. Se contempla que una relación de equilibrio para una unión rotativa de acuerdo con la invención, que se puede definir como una relación del cierre neto sobre las áreas hidráulicas o neumáticas de abertura netas de la unión, puede ser más grande que 50 %, incluido más grande que 100 %.

[0043] Una realización alternativa para un husillo de aire 200 se muestra en la sección transversal en la Figura 5. En esta realización, las estructuras y características que son las mismas o similares a las estructuras y características correspondientes del husillo de aire 100 mostrado en las Figuras 1 y 2 son indicados por los mismos números de referencia previamente utilizados para simplicidad. Por consiguiente, el husillo de aire 200 incluye porciones rotativas y no rotativas o componentes de la máquina. Más particularmente, un componente de máquina no rotativo 104 adapta de manera deslizable y sellable un portador de junta no rotativa 106. El portador de junta no rotativa 106 incluye un anillo de junta no rotativa 108 unido a o de otra manera formado en el mismo, que conjuntamente con el portador de junta no rotativa 106 se dispone deslizablemente dentro de un orificio 110 del componente de máquina no rotativo 104. Un manguito de montaje 212 forma un orificio deslizante 214 y se monta directamente en el orificio 110. El orificio deslizante 214 difiere del orificio deslizante 114 (Figura 1) en que la pestaña del portador 211, que se extiende al menos parcialmente hacia adentro con respecto al orificio deslizante 214 en una dirección radial separa el orificio en una primera cavidad cilíndrica 202 y una segunda cavidad cilíndrica 204. El portador de junta no rotativa 106 se dispone de manera deslizable y sellable dentro del orificio deslizante 214.

[0045] Para impedir la rotación del portador de junta no rotativa 106 con respecto al componente de máquina no rotativo 104, el portador de junta no rotativa 106 forma una ranura 120 que se extiende al menos parcialmente paralela a un eje longitudinal “L” del husillo 200. En esta realización, una saliente radial 222 formada en una tuerca de bloqueo 223 se extiende en la ranura 120 y se ajusta dentro con la ranura 120. La protuberancia 222 está dimensionada para que la ranura 120 se pueda deslizar a lo largo, pero no en una dirección periférica, impidiendo de esta manera la rotación relativa del portador de junta no rotativa 106 sin inhibir su movimiento axial en una dirección a lo largo del eje longitudinal L durante la operación.

[0047] El husillo de aire 200 incluye además un muelle de cierre 206. Como se muestra, el muelle 206 es un muelle de compresión axial, pero otros dispositivos se pueden utilizar tal como una compresión hecha de más de un elemento, un cuerpo hecho de un material resiliente tal como caucho, y similar. El muelle 206 actúa para impartir una fuerza de sesgado en el portador de junta no rotativa 106 que tiende a empujar la junta no rotativa 108 en una dirección cerrada, es decir, hacia la junta rotativa 134. La magnitud de la fuerza de muelle de cierre puede ser constante o puede ser proporcional o de otra manera se puede relacionar con una posición axial del portador de junta no rotativa 106 dentro del orificio deslizante 214. El muelle de cierre 206 se limita axialmente o se dispone entre una cara anular 213 de la pestaña 211 que enfrenta el anillo de junta no rotativa 108, y una cara que se extiende radialmente hacia afuera del portador de junta no rotativa 106 es decir, por ejemplo, adyacente a una periferia exterior de la junta no rotativa 108.

[0049] Cuando el husillo de aire está en operación, como se describe en lo anterior, el aire bajo presión proporcionado por una superficie neumática neta en la cual una fuerza neumática P-F, actúa, que para una estructura particular es proporcional a una presión del aire que se proporciona. Una fuerza de muelle, junto con las fuerzas hidráulicas proporcionadas por la presión interna, cuentan la fuerza neumática para aumentar la fuerza total que tiende a empujar el portador de junta no rotativa 106 en una dirección hacia el componente de máquina no rotativo 104. Esto permite el mantenimiento de una junta entre los anillos de junta 108 y 134 para presiones hidráulicas más bajas presentes en la unión 200, como es comparado con el husillo de aire o unión 100, y aún para condiciones cuando ninguna presión hidráulica está presente (dependiendo, por supuesto, en la constante seleccionada para el muelle 206 y el valor de la presión de aire aplicada). Se contempla, por lo tanto, que una relación de equilibrio para la unión rotativa 200 se puede seleccionar para ser menor del 50 %.

[0051] El uso de los términos “un/uno”, “una”, “el”, “la” y “al menos uno” y referentes similares en el contexto de describir la invención (especialmente en el contexto de las siguientes reivindicaciones) se va a considerar que cubren tanto el plural como el singular, a menos que se indique de otra manera en la presente memoria descriptiva o se contradiga claramente por el contexto. El uso del término “al menos uno” seguido por una lista de uno o más artículos (por ejemplo, “al menos uno de Ay B”) se va a considerar que proponen artículos seleccionado de los artículos listados (A o B), o cualquier combinación de dos o más de los artículos listados (A y B), a menos que se indique de otra manera en la presente memoria descriptiva o se contradiga claramente por el contexto. Los términos “que comprende”, “que tiene”, “que incluye”, y “que contiene” se van a considerar como términos indefinidos (es decir, que significa “que incluye, pero no se limita a”) a menos que se indique de otra manera. La cita de los intervalos de valores en la presente memoria descriptiva se propone simplemente para servir como un procedimiento de abreviación para referirse individualmente a cada valor separado que se encuentra dentro del intervalo, a menos que se indique de otra manera en la presente memoria descriptiva, y cada valor separado se incorpora en la especificación como si se hubiera citado individualmente en la presente memoria descriptiva. Todos los procedimientos descritos en la presente memoria descriptiva se pueden llevar a cabo en cualquier orden adecuado a menos que se indique de otra manera en la presente memoria descriptiva o se contradiga claramente de otra manera por el contexto. El uso de cualquiera y todos los ejemplos, o lenguaje ejemplar (por ejemplo, “tal como”) proporcionado en la presente memoria descriptiva, se propone simplemente para iluminar mejor la invención y no posee una limitación en el alcance de la invención a menos que se reclame de otra manera. Ningún lenguaje en la especificación se debe considerar por indicar cualquiera del elemento no reclamado como esencial a la práctica de la invención.

[0053] Las realizaciones preferentes de la presente invención se describen en la presente memoria descriptiva, incluyendo el mejor modo conocido por los inventores para llevar a cabo la invención. Las variaciones de esas realizaciones preferentes se pueden volver evidentes para aquellos de experiencia ordinaria en la técnica en la lectura de la invención anterior. Los inventores esperan que los artífices expertos empleen estas variaciones como sea apropiado, y los inventores proponen para la invención que se practique diferente a como se describe específicamente en la presente memoria descriptiva, siempre y cuando la materia objeto resultante pertenezca al alcance definido por las reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, la invención incluye todas las modificaciones y equivalentes del contenido citado en las reivindicaciones adjuntas al mismo como es permitido por la ley aplicable. Adicionalmente, cualquier combinación de los elementos descritos en lo anterior en todas las posibles variaciones de los mismos es abarcada por la invención, siempre y cuando la materia objeto resultante pertenezca al alcance definido por las reivindicaciones adjuntas

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1. Una unión rotativa (102) adaptada para estar dispuesta a lo largo de una vía de fluido no compresible entre un componente de máquina rotativo y un componente de máquina no rotativo (104), que comprende:

un manguito de montaje (112) adaptado para estar dispuesto en un orificio (110) formado en el componente de máquina no rotativo (104), formando el manguito de montaje un orificio deslizante (114); un portador de junta no rotativa (106) dispuesto de manera deslizable y sellable en el orificio deslizante (114), incluyendo el portador de junta no rotativa (106) un elemento de junta no rotativa (108), en la que el elemento de junta no rotativa (108) y el portador de junta no rotativa (106) definen una superficie hidráulica neta en un lado interno y una superficie neumática neta en un lado externo;

un elemento de junta rotativa (134) adaptado para estar dispuesto en el componente de máquina rotativo;

en la que el portador de junta no rotativa (106) se puede mover en una dirección axial entre una posición extendida, en la cual los elementos de junta rotativa y no rotativa (134, 108) están en contacto para formar una junta de cara mecánica, y una posición retraída, en la cual se forma un espacio (146) en la dirección axial por separación de los elementos de junta rotativa y no rotativa (134, 108); y en la que, la durante la operación, el contacto de un fluido no compresible bajo presión con la superficie hidráulica neta crea una fuerza de cierre en una dirección de cierre que tiende a empujar el portador de junta no rotativa (106) desde la posición retraída hasta la posición extendida; y

en la que, durante la operación, el contacto de un fluido compresible bajo presión con la superficie neumática neta crea una fuerza de abertura en una dirección de abertura que tiende a empujar el portador de junta no rotativa (106) desde la posición extendida hasta la posición retraída para separar el elemento de junta no rotativa (108) y el elemento de junta rotativa (134).

2.La unión rotativa según la reivindicación 1, que además comprende un muelle (206) dispuesto entre el manguito de montaje (110) y el portador de junta no rotativa (106), el muelle (206) está dispuesto para proporcionar una fuerza de muelle en la dirección de cierre.

3.La unión rotativa según la reivindicación 2, en la que la junta de cara mecánica se forma cuando una fuerza de cierre total presente en la dirección de cierre es más grande que una fuerza de abertura total presente en la dirección de abertura.

4.La unión rotativa según la reivindicación 3, en la que la fuerza de cierre total incluye la fuerza de muelle y la fuerza de cierre que resulta del fluido no compresible que actúa sobre la superficie hidráulica neta, o en la que la fuerza de cierre total se proporciona principalmente por la fuerza de cierre de muelle, que es más grande que la fuerza de abertura que resulta del fluido compresible que actúa en la superficie neumática neta.

5.La unión rotativa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la junta de cara mecánica se forma cuando una fuerza de cierre total presente en la dirección de cierre es más grande que una fuerza de abertura total presente en la dirección de abertura, en la que preferentemente la fuerza de cierre total se proporciona principalmente por el fluido no compresible que actúa en la superficie hidráulica neta, o en la que preferentemente la fuerza de abertura total se proporciona principalmente por el fluido compresible que actúa en la superficie neumática neta.

6.La unión rotativa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el fluido compresible es aire y en la que el fluido no compresible es refrigerante.

7.Un procedimiento para operar una unión rotativa (102), que comprende:

proporcionar un portador de junta no rotativa (106) dispuesto de manera deslizable y sellable dentro de un orificio deslizante (114), incluyendo el portador de junta no rotativa (106) un elemento de junta no rotativa (108);

definir una superficie hidráulica neta en un lado interno del elemento de junta no rotativa (108) y el portador de junta no rotativa (106);

definir una superficie neumática neta en un lado externo del elemento de junta no rotativa (108) y el portador de junta no rotativa (106);

proporcionar un elemento de junta rotativa (134) dispuesto en el componente de máquina rotativo; y mover el portador de junta no rotativa (106) en una dirección axial entre una posición extendida, en la cual los elementos de junta rotativa y no rotativa (134, 108) están en contacto para formar una junta de cara mecánica, y una posición retraída, en la cual se forma un espacio en la dirección axial por la separación de los elementos de junta rotativa y no rotativa (134, 108);

en el que el movimiento de las posiciones retraídas a extendidas se logra al proporcionar un fluido no compresible en contacto con la superficie hidráulica neta para crear una fuerza de cierre en una dirección de cierre; y

en el que el movimiento de las posiciones extendidas a retraídas se logra al proporcionar un fluido compresible en contacto con la superficie neumática neta para crear una fuerza de abertura en una dirección de abertura.

8.El procedimiento según la reivindicación 7, que además comprende proporcionar un muelle (206) dispuesto para proporcionar una fuerza de muelle en la dirección de cierre.

9.El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la junta de cara mecánica se forma cuando una fuerza de cierre total presente en la dirección de cierre es más grande que una fuerza de abertura total presente en la dirección de abertura.

10.El procedimiento según la reivindicación 9, en el que la fuerza de cierre total incluye la fuerza de muelle agregada con la fuerza de cierre, lo cual resulta del fluido no compresible que actúa sobre la superficie hidráulica neta, o en el que la fuerza de cierre total se proporciona principalmente por la fuerza de cierre de muelle, que es más grande que la fuerza de abertura que resulta del fluido compresible que actúa en la superficie neumática neta.

11.El procedimiento según la reivindicación 7, en el que la junta de cara mecánica se forma cuando una fuerza de cierre total presente en la dirección de cierre es más grande que una fuerza de abertura total presente en la dirección de abertura.

12.El procedimiento según la reivindicación 11, en el que la fuerza de cierre total se proporciona principalmente por la acción del fluido no compresible en la superficie hidráulica neta, o en el que la fuerza de abertura total se proporciona principalmente por el fluido compresible que actúa sobre la superficie neumática neta.

13.El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que el fluido compresible es aire y en el que el fluido no compresible es refrigerante.

14.La unión rotativa según la reivindicación 1, que además comprende:

un muelle (206) dispuesto entre el manguito de montaje (110) y el portador de junta no rotativa (106), proporcionando el muelle (206) una fuerza de muelle sobre el portador de junta no rotativa (106); en el que, durante la operación, el contacto de un fluido no compresible bajo presión con la superficie hidráulica neta, y el muelle (206), crean fuerzas hidráulicas y de muelle de cierre en una dirección de cierre que tiende a empujar el portador de junta no rotativa (106) de las posiciones retraídas hacia la posición extendida.

15.La unión rotativa según la reivindicación 14, en el que la junta de cara mecánica se forma cuando una fuerza de cierre total presente en la dirección de cierre es más grande que una fuerza de abertura total presente en la dirección de abertura.