CN101310130A - 工业齿轮组 - Google Patents

Abstract

工业齿轮组，包括容纳润滑齿轮部件的壳体(14)、至少部分地限定出流体腔(3)以及流体入口(4)和出口部分的水冷却剂装置(1)、以及保证水冷却剂装置到达壳体的保持装置(32)，所述水冷却剂装置限定出接触面(5，6)并且所述壳体提供外部接触面，水冷却剂装置的所述接触面由所述保持装置压靠该外部接触面固定。

Description

工业齿轮组

本发明涉及工业齿轮组，并且特别且不仅仅涉及具有水冷却剂装置的齿轮组，该水冷却剂装置使得冷却水流从齿轮组的壳体去除热量。

工业型齿轮组通常在大范围额定功率内操作时并且特别是在齿轮组接近其最大设计功率情况下进行操作时齿轮组中的摩擦损失会产生显著的热效应。

虽然通常用于齿轮组润滑的润滑油参与将热量从齿轮组中产生摩擦的表面传递走，但由润滑油获得的热传递能力仍是有限的。润滑油会把热量传递至齿轮组壳体并且该润滑油从摩擦表面散热的能力将部分依赖于热量从壳体去除的程度，例如借助于壳体外部空气的自由对流去除。然而通常会发现空气对流不足以快速充分散热以避免齿轮组中温度过度升高。为了避免这一问题以及润滑效应的潜在恶化，已知的是采用将受迫空气流导向齿轮组壳体外部的冷却扇，以期改善齿轮组中产生摩擦的表面与齿轮组壳体之间的温度梯度。

与提供冷却空气的外部受迫流动不同，已知的还有在齿轮组中提供冷却线圈，水可穿过该线圈在齿轮组内部循环冷却该润滑油。在另一可选方案中，润滑油被泵送穿过外部热交换器。然而另一方案包括提供具有两个壁的特殊结构壳体，冷却水可在这两个壁之间流动。

虽然提供加压气流相对便宜，它并不如提供冷却线圈或冷却环那么有效。然而，提供冷却线圈确实存在冷却水漏入润滑油的潜在风险，对润滑油提供有效润滑的能力产生潜在的严重影响。漏水的风险可通过油穿过外部热交换器的受迫循环来避免，或者通过提供成对壁部壳体来避免，但这种方案相对较昂贵。

本发明试图提供一种具有改良装置的齿轮组，该装置用于实现齿轮组壳体的有效冷却。

根据本发明的一个方面，提供了一种工业齿轮组，包括容纳润滑齿轮部件的壳体、至少部分地限定出流体腔及流体入口和出口的水冷却剂装置、以及将水冷却剂装置固定于壳体的保持装置，所述水冷却剂装置限定出接触面并且所述壳体提供了外部接触面，水冷却剂装置的所述接触面通过所述保持装置压靠所述外部接触面而固定。

本发明尤其适合于采用具有至少373焦耳/秒(0.5马力)额定功率的齿轮组壳体的齿轮组和水冷却剂装置。

该水冷却剂装置最好包括具有肋或其它基本非平面型结构的冷却表面，从而增加冷却水的内外表面的冷却表面面积。此外，齿轮组壳体可具有肋或类似结构，从而为水冷却剂包含的水提供增强的热交换能力。

在使用中暴露于冷却水的水冷却剂装置内表面可选择性地成形从而以优选方式选择性地引导冷却水流，其中在水冷却剂装置延伸所在的齿轮组壳体表面的大致整个部分上存在冷却水的正向流动。这有助于避免无流动并且不能有效去除热能的滞流点出现。

类似地，壳体可具有肋或类似结构，其目的是选择性地引导冷却水的流动。

本发明教导了优选水冷却剂装置的至少一部分适合固定于齿轮组壳体中位于在齿轮组的非工作状态下齿轮组壳体推荐油面之下的部分。可选地或附加地，如果齿轮组壳体具有这种结构，其中使用时壳体区域趋向于受到齿轮组壳体内部来自旋转部件的润滑油的强制喷雾，所述水冷却剂装置可定位成大致整个或部分邻接于齿轮组壳体的该部分。

本发明还教导，水冷却剂装置可借助于至少一个夹具固定于该壳体，该夹具可接合于提供在齿轮组壳体上的定位结构。因此，对于齿轮组壳体特种加工的需求，例如提供螺纹孔的需求，可得以避免。

水冷却剂装置例如可由金属板形成，所述板材可能已经经受了冲压操作或类似处理，以形成前述肋或类似的非平面结构。可选地，该水冷却剂装置可通过例如铸铁、其它金属材料或塑料等材料的模制或铸造形成。

本发明教导了水冷却剂装置可具有接触面，例如外围密封面，该接触面具有与齿轮组壳体可能相对的表面区域稍有不同的形状轮廓，但在水冷却剂装置压靠该壳体时该接触面与齿轮组壳体的所述表面相符。因此，期望的是水冷却剂装置可以是有弹性且可变形的，从而用以将水冷却剂装置固定至壳体的夹具夹紧还使得水冷却剂装置的至少一部分以某种方式弹性变形，这有助于提供水冷却剂装置与壳体之间的坚固接触并且抵抗齿轮组使用中产生的振动效果。

在侧面开口型的水冷却剂装置情况下，这种装置限定出外围密封表面，弹性变形帮助提供外壳部件和齿轮组壳体之间的任何密封材料或部件的良好压缩。具体而言，固定于齿轮组的壳体后会变得弹性变形的这种侧面开口型水冷却剂装置具有这一优点，当受到齿轮组使用中所产生的振动时，给渗漏提供附加阻力。

由前述内容应当理解，虽然本发明期望通常水冷却剂装置应当仅限定出冷却水可流经的腔室的一部分，腔室的其余部分例如由齿轮组的壳体来限定，本发明同样也教导了水冷却剂装置可基本限定腔室的整体。那时，优选的是，水冷却剂装置中与齿轮组壳体相对的那部分应当具有紧密符合于该壳体形状的形状，从而通过从壳体到水冷却剂装置的传导来实现热能的良好传递。

齿轮组壳体与水冷却剂装置相对的表面每个都可以是加工面或者所述表面中的一个或每一个可以粗糙得像铸造的或模制的。

现在将参考所附图解性附图仅举例性地描述本发明的实施例，其中：

图1A和1B分别显示了根据本发明一个实施例的齿轮组壳体和水冷却剂装置的侧视图以及沿图1A中直线A-A的剖面；

图2A和2B分别显示了本发明其它实施例的类似于图1A和1B的视图；

图3A、B和C分别显示了根据另一实施例的水冷却剂装置的平面视图、侧视图和端面视图；

图4A和4B分别显示了沿图4B中直线A-A的剖视图以及根据本发明另一方面构造的水冷却剂装置和齿轮组壳体部分的平面视图；

图5A和5B显示了水冷却剂装置组装到齿轮组壳体的特征；

图6A、B、C和D分别显示了根据本发明另一方面的水冷却剂装置的透视图、平面视图、端视图以及沿图6B中直线X-X的剖面，并且

图7显示了原地安装于齿轮组壳体贮槽区域的图6中水冷却剂装置。

图1显示了具有安装于其的水冷却剂装置1的齿轮组壳体14的组件局部。水冷却剂装置1包括壳壁结构2，该结构限定了腔室3，冷却水通过端面板8中的入口4进入并通过出口(未示出)离开从而循环流经该腔室。外壳2被成形为具有表面5和6，这些表面与齿轮组壳体14的相对表面区域相符并且紧密地压靠该相对表面区域。该外壳的内部区域，与区域5和6相对的外壳部分内部，具有帮助增进热传递的肋结构7。

在图2A和2B的构造中，水冷却剂装置包括外壳部件20，该部件具有与齿轮组壳体23一部分的底面22相对并且与之密封压靠的外围密封区域21。外壳部件20更详细地显示在图3A、B和C中。外壳部件20由压制的金属板形成，并且具有外围密封区域24，该区域具有多个孔26以使得外壳部件20借助于螺栓(未示出)固定于齿轮组壳体。该外壳部件具有肋状结构28，该肋状结构被定位成有利于导向冷却剂流。

图4A和4B显示了借助于多个外围夹具32固定于齿轮组壳体31的外壳部件30。该夹具作用在水冷却剂外壳部件的边缘区域33和齿轮组壳体31的贮槽区域处的肋34之间。外壳部件30具有入口，冷却水可穿过该入口流入在外壳部件30和壳体31之间限定的腔室35。密封衬片(未示出)提供在外壳部件的边缘区域33与壳体31的相对部件之间。

图5A和5B显示出另一特征，该特征可用于图4所示构造中。图5B所示外壳部件40具有密封面41，该密封面各部分的角处于以小于β角的角度倾斜于平面方向42的方向，该角度β对应于齿轮组壳体43的一部分的表面角α，外壳部件40安装于该齿轮组壳体(见图5A)。当夹具32用于将外壳部件(如图5B中观察所得)的外边缘区域固定于齿轮组壳体43时，外壳部件40弹性变形并且以流体密封的方式紧密地压靠壳体43的相对表面，从而实现良好的压缩密封。

图6A至6D显示了铸铁构造的另一外壳部件50，该部件具有多个外围孔51，从而它可通过定位螺栓固定于齿轮组壳体。该壳体部件包括为流体流动提供弯曲路径的多个内部肋结构。进水口53与区域56相连通，然后水以弯曲流动方式从区域56穿过端部57，之后在向前流至区域59之前到达另一端部58。区域59通过肋55从区域56分离开，该肋从前述入口53与出口54之间连续延伸到纵向延伸的肋52。图7显示了在齿轮壳体60的下侧固定于贮槽区域的前述外壳部件50。

从前述内容可以理解，本发明提供有效且经济的装置，冷却借助于其得以完成。此外，它可得以实现而无任何冷却水进入齿轮组壳体并污染润滑油的风险。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种工业齿轮组包括容纳润滑齿轮部件的壳体(31)，其特征在于，该工业齿轮组包括主要由外壳部件(30、40)组成的侧面敞开型的水冷却剂装置；流体入口和出口；以及将水冷却剂装置固定于壳体(31、43)的可除去的保持装置(32)；其中所述水冷却剂装置仅限定流体腔(35)的一部分，并且包括接合齿轮组壳体(31、43)从而与壳体(31、43)相结合以限定出流体腔(35)的外围密封表面(41)，冷却水可包含在该流体腔中并且在所述入口和出口之间流动。

2.根据权利要求1所述的齿轮组，其中密封材料或垫圈设置在水冷却剂装置(40)的外围密封表面(41)和齿轮组壳体(43)之间。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮组，其中通过将水冷却剂装置(30)固定于带有保持装置(32)的壳体(31)，获得密封材料或垫圈的压缩。

4.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中在与齿轮组壳体组装之前，水冷却剂装置(40)具有与齿轮组壳体(43)的相对表面不同的形状轮廓，并且可在保持装置(32)起作用以将水冷却剂装置(40)固定于该壳体(43)时变形为与齿轮组壳体的所述相对表面相符的形状。

5.根据权利要求4和5所述的齿轮组，其中水冷却剂装置(40)的变形有助于提供在水冷却剂装置(40)和齿轮组壳体(43)之间的密封材料或垫圈的压缩。

6.根据权利要求1所述的齿轮组，其中该齿轮组具有至少373焦耳/秒(0.5马力)的额定功率。

7.根据权利要求1和2所述的齿轮组，其中保持装置(32)将水冷却剂装置(30)的至少一部分固定于齿轮组壳体(31)的低于当齿轮组处于非操作状态时壳体中润滑油油面的部分。

8.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中，在齿轮组的使用中，齿轮部件使得润滑剂冲击壳体的区域，其中所述水冷却剂装置的至少一部分在外部固定于该壳体的所述区域。

9.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中该齿轮组壳体包括定位结构(34)，并且该保持装置(32)包括与该定位结构协作以将水冷却剂装置(30)固定于该齿轮组壳体的夹具。

10.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中水冷却剂装置(20)包括非平面结构(28)，以增加水冷却剂装置内外换热面积。

11.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中限定出所述外部接触面的壳体，其一部分内部对应的齿轮组壳体内表面区域具有非平面结构以增加换热面积。

12.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中水冷却剂装置包括内部结构(55，52)以选择性地将冷却水流在所述入口(53)与出口(54)之间引导。

13.根据权利要求11所述的齿轮组，其中齿轮组壳体的外表面包括用来通过所述外围密封表面结构进行接触的接触区域，该外围密封表面结构与水冷却剂装置相结合用于选择性地在所述入口和出口之间引导冷却水的流动。

Claims (12)

1.一种工业齿轮组，包括容纳润滑齿轮部件的壳体(14)、至少部分地限定出流体腔(3)以及流体入口(4)和出口的水冷却剂装置(1)、以及将水冷却剂装置固定于壳体的保持装置(32)，所述水冷却剂装置限定出接触面(5，6)并且所述壳体提供外部接触面，水冷却剂装置的所述接触面由所述保持装置压靠该外部接触面固定。

2.根据权利要求1所述的齿轮组，其中该齿轮组具有至少373焦耳/秒(0.5马力)的额定功率。

3.根据权利要求1和2所述的齿轮组，其中保持装置(32)将水冷却剂装置(30)的至少一部分固定于齿轮组壳体(31)低于当齿轮组处于非操作状态时壳体中润滑油油面的部分。

4.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中，在齿轮组的使用中，齿轮部件使得润滑剂冲击壳体的区域，其中所述水冷却剂装置的至少一部分在外部固定于该壳体的所述区域。

5.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中该齿轮组壳体包括定位结构(34)，并且该保持装置(32)包括与该定位结构协作以将水冷却剂装置(30)固定于该齿轮组壳体的夹具。

6.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中在与齿轮组壳体组装之前，水冷却剂装置(40)具有与齿轮组壳体(43)的相对表面不同的形状轮廓，并且可在保持装置起作用以将水冷却剂装置固定于该壳体时变形为与齿轮组壳体的所述相对表面相符的形状。

7.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中水冷却剂装置(20)包括非平面结构(28)，以增加水冷却剂装置内外换热面积。

8.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中限定出所述外部接触面的壳体，其一部分内部对应的齿轮组壳体内表面区域具有非平面结构以增加换热面积。

9.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中水冷却剂装置包括内部结构(55，52)以选择性地将冷却水流在所述入口(53)与出口(54)之间引导。

10.根据前述权利要求任一项所述的齿轮组，其中该水冷却剂装置大致整体限定出一个冷却水可包含其中并且在所述入口和出口之间流动的流体腔。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的齿轮组，其中水冷却剂装置(20)仅限定流体腔的一部分，并且包括接合齿轮组壳体从而与壳体相结合以限定出流体腔的外围密封表面(24)，冷却水可包含在该流体腔中并且在所述入口和出口之间流动。

12.根据权利要求11所述的齿轮组，其中齿轮组壳体的外表面包括用来通过所述外围密封表面结构进行接触的接触区域，该外围密封表面结构与水冷却剂装置相结合用于选择性地在所述入口和出口之间引导冷却水的流动。

Images