ES2294716T3 - Unidad de engranajes industrial. - Google Patents
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Abstract
Una unidad de engranajes industrial, que comprende un alojamiento (31) que contiene componentes de engranaje lubricados, caracterizada porque comprende un dispositivo de refrigeración por agua del tipo de abertura lateral, que consiste principalmente en un elemento de cubierta (30, 40); aberturas de entrada y salida de fluidos; y medios de retención amovibles (32) que aseguran al alojamiento (31, 43) el dispositivo de refrigeración por agua: donde el mencionado dispositivo de refrigeración por agua define solo parte de una cámara de fluido (35), y comprende una superficie de sellado periférica (41) que acopla con el alojamiento (31, 43) de la unidad de engranajes para, de ese modo, definir en combinación con el alojamiento (31, 43) una cámara de fluido (35) en la que el agua refrigerante puede contenerse, o fluir entre las mencionadas aberturas de entrada y salida.
Description
Unidad de engranajes industrial.
Esta invención se refiere a una unidad de
engranajes industrial y en concreto, aunque no exclusivamente, a
una unidad de engranajes que tiene un dispositivo de refrigeración
por agua, para retirar calor del alojamiento de la unidad de
engranajes.
Las unidades de engranajes de tipo industrial
funcionan típicamente sobre un amplio rango de potencias de salida,
y en concreto cuando una unidad de engranajes está operativamente
cerca de su máxima potencia de salida diseñada, las pérdidas por
fricción dentro de la unidad de engranajes puede generar un
significativo efecto de calentamiento.
Si bien el aceite lubricante generalmente
utilizado para la lubricación de la unidad de engranajes, ayuda a
transferir calor desde las superficies de fricción que generan calor
dentro de la unidad de engranajes, la capacidad de transferir calor
mediante el aceite lubricante es limitada. El aceite lubricante
transmitirá calor al alojamiento de la unidad de engranajes, y la
capacidad del aceite para retirar calor de las superficies de
fricción, dependerá en parte de la medida en que se retire calor del
alojamiento, por ejemplo por convección libre de aire externo al
alojamiento. Sin embargo, por lo común se encuentra que la
convección de aire no es adecuada para retirar calor de forma lo
suficientemente rápida como para evitar que se alcance temperaturas
excesivamente elevadas dentro de la unidad de engranajes. Para
evitar ese problema y el potencial deterioro del efecto del
lubricante, se conoce el uso de ventiladores de enfriamiento, que
dirigen un flujo de aire forzado al exterior del alojamiento de la
unidad de engranajes, mejorando de ese modo el gradiente de
temperatura entre las superficies generadoras de fricción dentro de
la unidad de engranajes, y el alojamiento de la unidad de
engranajes.
Frente a proporcionar un flujo forzado externo
de aire refrigerante, se conoce también la provisión de bobinas
refrigerantes dentro de la unidad de engranajes, y a través de las
cuales puede hacerse circular agua para enfriar el aceite contenido
dentro de la unidad de engranajes. En otra alternativa, el aceite
lubricante es bombeado a través de un intercambiador de calor
externo. Otra propuesta más comprende la provisión de un alojamiento
construido expresamente, que tiene dos paredes entre las que puede
fluir agua refrigerante.
Si bien la provisión de un flujo de aire forzado
es relativamente barata, no es tan eficaz como por ejemplo la
provisión de anillos o bobinas refrigerantes. Sin embargo, la
provisión de bobinas refrigerantes acusa la desventaja de un riesgo
potencial de que el agua refrigerante se fugue al aceite lubricante,
con consecuencias potencialmente graves para la capacidad del
aceite lubricante para proporcionar una lubricación eficaz. El
riesgo de fugas de agua puede evitarse mediante la circulación
forzada de aceite a través de un intercambiador de calor externo, o
mediante la provisión de un alojamiento con doble pared, pero tales
soluciones son relativamente caras.
Una unidad de engranajes industrial que tiene
las características del preámbulo de la reivindicación 1, se conoce
a partir del documento EP-A-0 853
225.
La presente invención persigue proporcionar una
unidad de engranajes, que tenga un medio mejorado para conseguir
una refrigeración eficaz del alojamiento de la unidad de
engranajes.
Esto se consigue mediante una unidad de
engranajes industrial acorde con la reivindicación 1.
La invención es especialmente aplicable a
unidades de engranajes, y a dispositivos de refrigeración por agua
adecuados para ser utilizados con alojamientos de unidades de
engranajes, que tengan una salida nominal de al menos 373 J/s (0,5
caballos de vapor).
El dispositivo de refrigeración por agua
comprende preferentemente una superficie refrigerante- que está
provista de nervaduras u otras formaciones de tipo sustancialmente
no plano para, de ese modo, incrementar el área de superficie del
refrigerante, de la superficie interna o externa del refrigerante
por agua. Adicionalmente, el alojamiento de la unidad de engranajes
puede estar provisto con nervaduras o formaciones similares, para
proporcionar una capacidad mejorada de transferencia térmica al agua
contenida en el refrigerante de agua.
La superficie interna del dispositivo de
refrigeración por agua, al ser la que en uso está expuesta al agua
refrigerante, puede perfilarse de forma selectiva para, de ese modo,
guiar el flujo de agua refrigerante de una forma preferente en la
que hay un flujo positivo de agua refrigerante, sustancialmente
sobre la totalidad de la parte de la superficie del alojamiento de
la unidad de engranajes, sobre la que se extiende el dispositivo
refrigerante. Esto ayuda a evitar puntos de estancamiento, en los
que no habría flujo ni retirada eficaz de energía térmica.
De forma similar, el alojamiento puede estar
provisto con nervaduras o formaciones similares, con el propósito
de dirigir selectivamente el flujo de agua refrigerante.
La presente invención muestra que,
preferentemente, al menos una parte del dispositivo de refrigeración
por agua está adaptado para estar asegurada a aquella parte de un
alojamiento de la unidad de engranajes que, en el estado no
operativo de la unidad de engranajes, queda por debajo del nivel
recomendado de aceite en el alojamiento de la unidad de engranajes.
De forma alternativa o adicional, si el alojamiento de la unidad de
engranajes es de una construcción en la que, en uso, una zona del
alojamiento tiende a estar sometida a una pulverización forzada de
aceite lubricante procedente de los componentes giratorios
contenidos en el alojamiento de la unidad de engranajes, el
mencionado dispositivo de refrigeración por agua puede posicionarse
sustancialmente del todo, o en parte, adyacente a aquella parte del
alojamiento de la unidad de engranajes, y fuera de esta.
La presente invención muestra además que el
dispositivo de refrigeración por agua puede asegurarse al
alojamiento por medio de, al menos, una abrazadera que puede
acoplar con una estructura de localización, provista sobre el
alojamiento de la unidad de engranajes. Así, puede evitarse la
necesidad de maquinado especial del alojamiento de la unidad de
engranajes, por ejemplo para la provisión de aberturas roscadas.
El dispositivo de refrigeración por agua puede
estar fabricado, por ejemplo, de láminas metálicas y el mencionado
material laminar puede haber sido sometido a una operación de
estampado o un proceso similar, para formar las nervaduras u otras
formaciones no planas similares, descritas arriba.
Alternativamente, el dispositivo de
refrigeración por agua puede formarse por moldeo o colada, de
materiales tales como hierro fundido, otro material metálico o
materiales plásticos.
La presente invención muestra que el dispositivo
de refrigeración por agua puede tener una superficie de contacto,
tal como una superficie de sellado periférica, que tenga un perfil
de forma ligeramente diferente respecto del de una región
superficial potencialmente confrontada, del alojamiento de la unidad
de engranajes, pero que se ajuste a la mencionada superficie del
alojamiento de la unidad de engranajes cuando el dispositivo de
refrigeración por agua se traiga en apoyo contra el alojamiento.
Así, se concibe que el dispositivo de refrigeración por agua puede
ser elástico y deformable, de modo que el apriete de abrazaderas
para asegurar al alojamiento el dispositivo de refrigeración por
agua, tenga además como resultado que al menos una parte del
dispositivo de refrigeración por agua sea deformada elásticamente,
de modo que ayude a proporcionar un contacto firme entre el
dispositivo de refrigeración por agua y el alojamiento, y a resistir
los efectos de las vibraciones que se presenta con el uso de la
unidad de engranajes.
En el caso de un dispositivo de refrigeración
por agua del tipo de abertura lateral, que define una superficie de
sellado periférica, tal deformación elástica ayuda a proporcionar
una buena compresión de cualquier componente o material de sellado
provistos entre el elemento de cubierta y el alojamiento de la
unidad de engranajes. En concreto, se cree que la provisión de un
dispositivo de refrigeración por agua del tipo de abertura lateral,
de tal clase que se deforme elásticamente cuando se fija al
alojamiento de la unidad de engranajes, tiene la ventaja de
proporcionar resistencia mejorada a fugas, cuando esté sometido a
las vibraciones que surgen durante el uso de la unidad de
engranajes.
De lo anterior se comprenderá que, si bien la
presente invención concibe que típicamente el dispositivo de
refrigeración por agua definirá solo parte de una cámara, a través
de la cual puede fluir el agua de refrigeración, con el resto de la
cámara estando definida por ejemplo mediante el alojamiento de una
unidad de engranajes, la invención muestra también que el
dispositivo de refrigeración por agua puede definir sustancialmente
la totalidad de la cámara. En tal caso, se prefiere que la parte
del dispositivo de refrigeración por agua, opuesta al alojamiento
de la unidad de engranajes, sea de una forma que se corresponda
estrechamente con la del alojamiento para, de ese modo, facilitar
una buena transferencia de energía térmica por conducción, desde el
alojamiento al dispositivo de refrigeración
por agua.
por agua.
Cada una de las superficies mutuamente
enfrentadas del alojamiento de la unidad de engranajes y el
dispositivo de refrigeración por agua, pueden ser superficies
maquinadas, o bien una, o cada, mencionada superficie puede ser en
bruto, de colada o de moldeo.
Se describirá ahora realizaciones de la presente
invención, solo a modo de ejemplo, con referencia a los diagramas
anexos, en los cuales:
las figuras 1A y 1B muestran respectivamente una
vista lateral, y una sección sobre la línea A-A de
la figura 1A, de un alojamiento de unidad de engranajes y un
dispositivo de refrigeración por agua, de acuerdo con una
realización de la presente invención,
las figuras 2A y 2B muestran respectivamente
vistas similares a las de las figuras 1A y 1B, para otra realización
de la presente invención;
las figuras 3A, B y C muestran respectivamente
vistas en planta, lateral y de costado, de un dispositivo de
refrigeración por agua acorde con otra realización;
las figuras 4A y 4B muestran respectivamente una
vista en sección de la línea A-A de la figura 4B, y
una vista en planta de parte de un dispositivo de refrigeración por
agua y un alojamiento de unidad de engranajes, construido de
acuerdo con otro aspecto de la presente invención;
las figuras 5A y 5B muestran características del
montaje de un dispositivo de refrigeración por agua, en el
alojamiento de una unidad de engranajes;
\newpage
las figuras 6A, B, C y D muestran
respectivamente vistas en perspectiva, en planta, lateral y en
sección, de una línea X-X de la figura 6B, de un
dispositivo de refrigeración por agua acorde con otro aspecto más de
la presente invención; y
la figura 7 muestra el dispositivo de
refrigeración por agua de la figura 6, in situ, sujeto en la
región de sumidero de una unidad de alojamiento de engranajes.
La figura 1 muestra parte de una disposición de
un alojamiento 14 de una unidad de engranajes, que tiene fijo un
dispositivo de refrigeración por agua 1. El dispositivo de
refrigeración por agua 1 comprende una estructura 2 de pared de
cubierta, que define una cámara 3 a través de la cual puede ponerse
en circulación agua de refrigeración, a través de un orificio de
entrada 4 en una placa extrema 8, y salir a través de un orificio de
salida (no mostrado). La cubierta 2 está conformada con superficies
5 y 6 que se ajustan a, y se sujetan estrechamente contra, las
regiones de superficies confrontadas del alojamiento de la unidad de
engranajes 14. Las regiones internas de la cubierta, internamente
respecto de las partes de la cubierta confrontadas con las regiones
5 y 6, están provistas con estructuras en nervadura 7 que ayudan a
mejorar la transferencia de calor.
En la construcción de las figuras 2A y 2B, el
dispositivo de refrigeración por agua comprende un elemento de
cubierta 20 que tiene una región de sellado periférica 21 opuesta a,
y apoyada de forma estanca contra, una superficie inferior 22 de
parte de un alojamiento 23 de unidad de engranajes. El elemento de
cubierta 20 se muestra con mayor detalle en las figuras 3A, B y C.
El elemento de cubierta 20 está formado de una plancha metálica
prensada, y tiene una región de sellado periférica 24 que está
provista con una pluralidad de aberturas 26, para permitir que el
elemento de cubierta 20 sea asegurado a un alojamiento de unidad de
engranajes, por medio de tornillos (no mostrados). El elemento de
cubierta está provisto con formaciones de tipo nervadura 28, que
están posicionadas para dirigir preferentemente el flujo de
refrigerante.
Las figuras 4A y B muestran un elemento de
cubierta 30 asegurado a un alojamiento 31 de unidad de engranajes,
por medio de una pluralidad de abrazaderas periféricas 32. Las
abrazaderas actúan entre una región de borde 33 del elemento de
cubierta del refrigerante de agua, y una nervadura 34 en la región
de sumidero del alojamiento de la unidad de engranajes 31. El
elemento de cubierta 30 está provisto con una abertura de entrada, a
través de la cual puede fluir agua refrigerante hacia una cámara 35
definida entre el elemento de cubierta 30 y el alojamiento 31. Se
proporciona una junta de estanqueidad (no mostrada) entre la región
periférica 33 del elemento de cubierta, y el elemento opuesto del
alojamiento 31.
Las figuras 5A y 5B muestran otra característica
que puede ser utilizada en el contexto de la construcción mostrada
en la figura 4. El elemento de cubierta 40 mostrado en la figura 5B
tiene una superficie de sellado 41, los ángulos de cuyas partes
quedan inclinados respecto de la dirección plana 42, a un ángulo
menor que el ángulo beta, en correspondencia con el ángulo alfa de
superficie, de una parte del alojamiento 43 de la unidad de
engranajes a la que ha de acoplarse el elemento 40 (véase la figura
5A). Cuando se utiliza las abrazaderas 32 para fijar las regiones
de bordes externos del elemento de cubierta (como se ve en la figura
5B) al alojamiento 43 de la unidad de engranajes, el elemento de
cubierta 40 se deforma elásticamente y se apoya fuertemente y de
forma estanca a fluidos, contra las superficies opuestas del
alojamiento 43 para, de ese modo, conseguir un buen sellado por
compresión.
Las figuras 6A a 6D muestran otro elemento de
cubierta 50 de una construcción de metal fundido, y provisto con
una pluralidad de aberturas periféricas 51 mediante las que este
puede asegurarse por medio de tornillos de retención, al
alojamiento de una unidad de engranajes. El elemento de cubierta
comprende una pluralidad de formaciones de nervadura internas, que
proporcionan un trayecto sinuoso para el flujo de fluidos. La
entrada de agua 53 comunica con una zona 56, y después el agua
fluye de forma sinuosa desde la zona 56 a través del extremo 57, y
después hasta el otro extremo 58, antes de seguir fluyendo hacia la
zona 59. La zona 59 está separada de la zona 56 mediante una
nervadura 55, que se extiende continuamente desde entre la abertura
de entrada mencionada 53 y una abertura de salida 54, hasta la
nervadura 52 que se extiende longitudinalmente. La figura 7 muestra
el elemento de cubierta mencionado 50, sujeto a la región de
sumidero en la cara inferior de un alojamiento 60 de una unidad de
engranajes.
A partir de lo antedicho, se comprenderá que la
presente invención proporciona un medio eficaz y económico,
mediante el cual puede conseguirse la refrigeración.
Además, se consigue sin riesgo significativo de
que el agua refrigerante entre en el alojamiento de la unidad de
engranajes, y contamine el aceite lubricante.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de Patente Europea. Incluso aunque se ha tomado especial
cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores
u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este
respecto.
\bullet EP 0853225 A [0006]
Claims (13)
1. Una unidad de engranajes industrial, que
comprende un alojamiento (31) que contiene componentes de engranaje
lubricados, caracterizada porque comprende un dispositivo de
refrigeración por agua del tipo de abertura lateral, que consiste
principalmente en un elemento de cubierta (30, 40); aberturas de
entrada y salida de fluidos; y medios de retención amovibles (32)
que aseguran al alojamiento (31, 43) el dispositivo de refrigeración
por agua: donde el mencionado dispositivo de refrigeración por agua
define solo parte de una cámara de fluido (35), y comprende una
superficie de sellado periférica (41) que acopla con el alojamiento
(31, 43) de la unidad de engranajes para, de ese modo, definir en
combinación con el alojamiento (31, 43) una cámara de fluido (35)
en la que el agua refrigerante puede contenerse, o fluir entre las
mencionadas aberturas de entrada y salida.
2. Una unidad de engranajes acorde con la
reivindicación 1, en la que se proporciona un material de sellado o
junta de estanqueidad, entre la superficie de sellado periférica
(41) del dispositivo de refrigeración por agua (40), y el
alojamiento (43) de la unidad de engranajes.
3. Una unidad de engranajes acorde con la
reivindicación 1 o con la reivindicación 2, en la que mediante
asegurar el dispositivo de refrigeración por agua (30) al
alojamiento (31), con el medio de retención (32), se obtiene una
compresión del material de sellado o de la junta de
estanqueidad.
4. Una unidad de engranajes acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que antes del
ensamblaje con el alojamiento de la unidad de engranajes, el
dispositivo de refrigeración por agua (40) tiene un perfil de
configuración diferente respecto del que tiene la superficie opuesta
del alojamiento (43) de la unidad de engranajes, y es deformable a
un perfil en el cual se ajusta a la mencionada superficie opuesta
del alojamiento de la unidad de engranajes, cuando el medio de
retención (32) actúa para asegurar al alojamiento (43) el
dispositivo de refrigeración por agua (40).
5. Una unidad de engranajes acorde con la
reivindicación 4, en la que la deformación del dispositivo de
refrigeración por agua (40) ayuda a proporcionar una comprensión
del material de sellado o de la junta de estanqueidad, entre el
dispositivo de refrigeración por agua (40) y el alojamiento de la
unidad de engranajes (43).
6. Una unidad de engranajes acorde con la
reivindicación 1, en la que la unidad de engranajes tiene una
potencia nominal de al menos 373 J/s (0,5 caballos de vapor).
7. Una unidad de engranajes acorde con la
reivindicación 1 y la reivindicación 2, en la que el medio de
retención (32) asegura al menos parte del dispositivo de
refrigeración por agua (30), a la parte del alojamiento (31) de la
unidad de engranajes, que está por debajo del nivel del aceite
lubricante en el alojamiento, cuando la unidad de engranajes está
en estado no operativo.
8. Una unidad de engranajes acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde, en uso de la
unidad de engranajes, los componentes de engranajes provocan que el
lubricante impacte sobre una zona del alojamiento, y donde al menos
parte del mencionado dispositivo de refrigeración por agua, está
asegurado a la mencionada zona del alojamiento, externamente a
esta.
9. Una unidad de engranajes acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el
alojamiento de la unidad de engranajes comprende una estructura de
localización (34), y el medio de retención (32) comprende una
abrazadera que coopera con la estructura de localización, para
asegurar el dispositivo (30) de refrigeración por agua en el
alojamiento de la unidad de engranajes.
10. Una unidad de engranajes acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el
dispositivo de refrigeración por agua (20) comprende una estructura
no plana (28), para incrementar el área superficial de
transferencia de calor, interna y externa, del dispositivo de
refrigeración por agua.
11. Una unidad de engranajes acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que una
región de superficie interna, del alojamiento de la unidad de
engranajes, en el interior de la parte del alojamiento que define
una superficie de contacto externa, está provista con estructuras no
planas para incrementar el área superficial de transferencia de
calor.
12. Una unidad de engranajes acorde con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el
dispositivo de refrigeración por agua comprende formaciones internas
(55, 52) para guiar selectivamente el flujo de agua refrigerante,
entre las mencionadas aberturas de entrada (53) y de salida
(54).
13. Una unidad de engranajes acorde con la
reivindicación 11, en la que la superficie externa del alojamiento
de la unidad de engranajes comprende una zona de contacto para
contactar con la mencionada superficie de sellado periférica,
estructura que en combinación con el dispositivo de refrigeración
por agua, sirve para guiar selectivamente el flujo de agua de
refrigeración, entre las mencionadas aberturas de entrada y
salida.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0411870 | 2004-05-27 | ||
| GBGB0411870.9A GB0411870D0 (en) | 2004-05-27 | 2004-05-27 | Water cooling device |
Publications (1)
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|---|---|
| ES2294716T3 true ES2294716T3 (es) | 2008-04-01 |
Family
ID=32671175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05751053T Active ES2294716T3 (es) | 2004-05-27 | 2005-05-27 | Unidad de engranajes industrial. |
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