En el sector industrial, los elementos de sellado son componentes esenciales para prevenir fugas de fluidos (como aceite, agua, productos químicos o gas). Entre la variedad de sellos, existe una categoría de anillos de sellado de alto rendimiento cuyo núcleo contiene un resorte. Este garantiza que el sello mantenga un rendimiento de sellado estable y duradero, incluso en condiciones de funcionamiento rigurosas. Este artículo analiza los principales tipos de resortes utilizados en los anillos de sellado y sus funciones específicas.
I. ¿Por qué se necesita un resorte? – La función principal del resorte
En aplicaciones de sellado dinámico (p. ej., ejes giratorios, vástagos de pistones alternativos), el labio de sellado puede perder gradualmente el contacto hermético con la superficie de contacto debido al desgaste, la expansión/contracción del material por cambios de temperatura y la desalineación del eje, lo que provoca fugas. La función principal del resorte integrado es...Proporcionar una fuerza de compensación radial continua y estable a:
- Compensar el desgaste:Recupera automáticamente el espacio libre generado por el desgaste a largo plazo.
- Acomodar tolerancias:Compensar las tolerancias dimensionales y geométricas del eje o la carcasa.
- Manejar la expansión/contracción térmica:Mantenga una presión de contacto de sellado suficiente durante fluctuaciones significativas de temperatura.
- Asegúrese de que el sellado sea constante:Garantizamos que la fuerza de sellado no disminuya significativamente durante la vida útil.
Los sellos con tales resortes se denominan típicamente sellos activados por resorte, siendo el ejemplo más común el Sello Energizado por Resorte.
II. Tipos de resortes principales, sus características y aplicaciones
El tipo de resorte determina directamente el rendimiento y la aplicación del anillo de sellado. A continuación, se presentan varios tipos de resortes comunes:
1. Resorte en V (Resorte en V)
- Estructura:Fabricado a partir de una tira de acero inoxidable estampada con precisión, formando una estructura continua en forma de V; la sección transversal se asemeja a una serie de “V”.
- Función y ventajas:
- Fuerza radial uniforme:Proporciona una carga radial muy suave y uniforme, lo que genera un desgaste uniforme del labio y un sellado estable.
- Baja fricción:Fricción relativamente baja durante el movimiento debido al área de contacto pequeña con la pared interior del sello.
- Resistencia a las torceduras:La estructura de cinta continua la hace resistente a torsiones o enredos durante la instalación, especialmente adecuada para diámetros grandes.
- Aplicaciones típicas:El tipo más versátil y común, adecuado para la mayoría de aplicaciones rotativas, reciprocantes y estáticas; la primera opción para muchos sellos estándar energizados por resorte.
2. Resorte helicoidal (Resorte helicoidal)
- Estructura:Fabricado a partir de alambre de sección transversal redonda o rectangular enrollado en una bobina helicoidal continua.
- Función y ventajas:
- Alta fuerza de resorte:Proporciona una mayor fuerza de resorte de área unitaria que los resortes en V, lo que genera una presión de sellado más fuerte.
- Excelente resistencia a la compresión:En particular, las bobinas fabricadas a partir de alambre rectangular (resortes helicoidales inclinados) se destacan por resistir la compresión axial y las cargas laterales, y son menos propensas a colapsar bajo alta presión.
- Resistencia a bajas temperaturas:Menor tasa de pérdida de fuerza del resorte a temperaturas muy bajas en comparación con los resortes en V.
- Aplicaciones típicas:
- Condiciones de alta presión:Se utiliza a menudo para sellado estático y dinámico bajo presiones extremadamente altas.
- Condiciones de baja temperatura:Como medios criogénicos como GNL, nitrógeno líquido, oxígeno líquido.
- Aplicaciones de gran espacio libre:Mejor para compensar holguras radiales mayores y excentricidad.
3. Resorte en U (Resorte en U)
- Estructura:Similar en estructura al resorte en V, pero la sección transversal tiene forma de “U”.
- Función y ventajas:
- Fuerza de resorte media:Sus características de fuerza elástica se encuentran entre las de los resortes en V y los resortes helicoidales.
- Rentable: Generalmente, costos de fabricación más bajos.
- Aplicaciones típicas:Se encuentra en algunas aplicaciones de presión baja a media, sensibles a los costos, donde las condiciones no son extremas; menos común que los resortes en V y helicoidales.
4. Resorte Ondulado (Resorte Ondulado)
- Estructura:Un anillo de metal plano con múltiples picos y valles continuos.
- Función y ventajas:
- Espacio compacto:Requiere un espacio de instalación axial mínimo, ideal para diseños compactos de paredes delgadas.
- Fuerza controlada:Capaz de proporcionar una fuerza de precarga diseñada con precisión.
- Aplicaciones típicas:Se utiliza principalmente parasellado estático, actuando como elemento de compensación de precarga para juntas tóricas u otras juntas elastoméricas, no para compensación de labios en sellos dinámicos.
III. ¿Cómo elegir el tipo de resorte adecuado?
La selección del tipo de resorte requiere una consideración exhaustiva de los siguientes factores:
- Presión de operación:El resorte helicoidal se prefiere para alta presión; el resorte en V es una buena opción para presión baja/media.
- Tipo de movimiento:Los resortes en V que brindan una fuerza uniforme tienen prioridad para el sellado rotatorio; ambos pueden usarse para movimientos alternativos.
- Rango de temperatura:Los resortes helicoidales (especialmente los de alambre rectangular) son más confiables en temperaturas muy bajas.
- Compatibilidad de medios:El material del resorte (generalmente acero inoxidable 304 o 316) debe ser compatible con el medio; los entornos altamente corrosivos pueden requerir materiales especiales como Hastelloy.
- Restricciones de espacioLos resortes ondulados se pueden considerar para el sellado estático cuando el espacio axial es limitado.
- Presupuesto de costosLos resortes en V ofrecen un alto rendimiento en relación con el costo; los resortes helicoidales ofrecen un rendimiento excelente pero a un costo relativamente más alto.
Conclusión
Aunque pequeño, el resorte es el alma de un sello accionado por resorte. Desde el resorte en V, que proporciona una presión uniforme, hasta el resorte helicoidal, que ofrece una resistencia a presiones ultraaltas, cada tipo está diseñado para resolver desafíos de ingeniería específicos. Comprender sus funciones únicas y sus escenarios de aplicación es clave para seleccionar la solución de sellado más adecuada y confiable para el equipo, mejorando así la confiabilidad, la eficiencia y la vida útil, y eliminando el riesgo de fugas.
Hora de publicación: 22 de septiembre de 2025