ES2946157T3 - Dispositivo de acondicionamiento térmico para unidades de accionamiento y/o de engranaje tal como un engranaje de tuneladora - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere en general a la refrigeración y/o calefacción de unidades de accionamiento y/o transmisión de máquinas de construcción y equipos similares. La invención se refiere al dispositivo de control de temperatura para enfriar y/o calentar una unidad de accionamiento y/o transmisión de este tipo con al menos un módulo intercambiador de calor que tiene una camisa de líquido a través de la cual es posible el flujo. La invención también se refiere a una unidad de transmisión y/o de transmisión con al menos dos secciones de transmisión y/o de transmisión, que son enfriadas y/o calentadas por una unidad de control de temperatura de este tipo. La invención se refiere además a una tuneladora, cuya transmisión es enfriada y/o calentada por un dispositivo de control de temperatura de este tipo. Según la invención, el al menos un módulo intercambiador de calor del dispositivo de termorregulación forma un cuerpo anular para encajar en forma de sándwich entre dos tramos de transmisión y/o de accionamiento, teniendo dicho cuerpo anular una escotadura central para el paso de un elemento de accionamiento y tiene, en cada cara frontal opuesta, una brida de conexión para la conexión precisa de la cara frontal a las dos secciones de transmisión y/o accionamiento. A través de dicha escotadura de paso se puede guiar, por ejemplo, un árbol de transmisión, o una rueda motriz u otro elemento de accionamiento que une, por ejemplo, dos etapas de transmisión o dos secciones de transmisión y/o secciones de transmisión que transmiten fuerza o par. . una brida de conexión para la conexión frontal de ajuste preciso a las dos secciones de transmisión y/o accionamiento. A través de dicha escotadura de paso se puede guiar, por ejemplo, un árbol de transmisión, o una rueda motriz u otro elemento de accionamiento que une, por ejemplo, dos etapas de transmisión o dos secciones de transmisión y/o secciones de transmisión que transmiten fuerza o par. . una brida de conexión para la conexión frontal de ajuste preciso a las dos secciones de transmisión y/o accionamiento. A través de dicha escotadura de paso se puede guiar, por ejemplo, un árbol de transmisión, o una rueda motriz u otro elemento de accionamiento que une, por ejemplo, dos etapas de transmisión o dos secciones de transmisión y/o secciones de transmisión que transmiten fuerza o par. . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de acondicionamiento térmico para unidades de accionamiento y/o de engranaje tal como un engranaje de tuneladora

La presente invención se refiere en general al enfriamiento y/o calentamiento de unidades de accionamiento y/o de engranaje de máquinas de construcción y aparatos similares. A este respecto, la invención se refiere por un lado al dispositivo de acondicionamiento térmico para enfriar y/o calentar una unidad de accionamiento y/o de engranaje de este tipo con al menos un módulo de intercambiador de calor, que presenta una camisa de líquido en la que puede haber flujo. La invención se refiere por otro lado a una unidad de accionamiento y/o de engranaje con al menos dos secciones de accionamiento y/o de engranaje, que se enfrían y/o calientan mediante una unidad de acondicionamiento térmico de este tipo. La invención se refiere finalmente también a una máquina tuneladora, cuyo engranaje se enfría y/o calienta mediante un dispositivo de acondicionamiento térmico de este tipo.

Dispositivos de acondicionamiento térmico para enfriar unidades de accionamiento y de engranaje con un módulo de intercambiador de calor, que presenta una camisa de líquido en la que puede haber flujo, se conocen por ejemplo por las publicaciones JP 2011 214586 A, WO 2014/069536 A1 o CN 101 285519 A. El documento JP 2011 214586 A da a conocer igualmente nervaduras de turbulencia.

En las máquinas de construcción, cuyos accionamientos funcionan de manera continua durante un tiempo prolongado, se produce una fuerte carga térmica del engranaje y dado el caso también de las secciones de accionamiento adyacentes al mismo, de modo que un mero enfriamiento con aire ya no es suficiente para disipar las cantidades de calor. Por tanto, es habitual enfriar los motores y engranajes de accionamiento con agua, aceite u otro líquido refrigerante. A este respecto, un enfriamiento con líquido de este tipo se pone en práctica en diferentes configuraciones. Por ejemplo se ha propuesto enfriar el engranaje a través del lado frontal, con el que el engranaje se conecta al motor de accionamiento, al estar integrado en la brida del motor para el enfriamiento un flujo de agua, de modo que a través del lado frontal del engranaje conectado al motor pueda evacuarse calor de engranaje. Esto es en sí suficiente para engranajes más cortos o de una etapa, mientras que en el caso de formas de construcción axialmente más largas con varias etapas de engranaje, tal como son habituales por ejemplo en máquinas tuneladoras, un enfriamiento de lado frontal de este tipo del engranaje no evacúa calor suficientemente y en particular las etapas de engranaje dispuestas más alejadas axialmente del lado frontal se sobrecalientan.

Para enfriar especialmente el engranaje de manera extensa, también se ha propuesto ya conducir el aceite para engranajes en un circuito fuera del engranaje, enfriarlo externamente y realimentarlo de nuevo. Sin embargo, una circulación de este tipo del aceite para engranajes con enfriamiento externo es bastante laboriosa y está sujeta a varias condiciones secundarias en cuanto a la velocidad de circulación y la presión, para garantizar siempre una lubricación completa, suficiente, de todos los elementos del engranaje.

Mientras que con frecuencia se trata del enfriamiento de la unidad de accionamiento y/o de engranaje, en condiciones de entorno muy frías, por ejemplo cuando una máquina perforadora está parada durante la noche o a lo largo del fin de semana en condiciones árticas, también puede ser necesario o al menos útil calentar la unidad de accionamiento y/o de engranaje y llevarla hasta la temperatura de funcionamiento, por ejemplo para facilitar la puesta en marcha y garantizar una lubricación completa también durante el arranque a temperaturas muy frías.

Por tanto, la presente invención se basa en el objetivo de proporcionar un dispositivo de acondicionamiento térmico mejorado del tipo mencionado al principio, así como una unidad de accionamiento y/o de engranaje mejorada y una máquina tuneladora mejorada, que eviten las desventajas del estado de la técnica y perfeccionen este último de manera ventajosa. En particular se pretende conseguir un acondicionamiento térmico robusto, que resista también condiciones de lugar de obra rigurosas, por medio de un dispositivo de construcción sencilla, que pueda cambiarse fácilmente, que dado el caso también pueda reequiparse posteriormente en las unidades de accionamiento y/o de engranaje, en las que en determinadas condiciones de funcionamiento se hayan producido problemas de temperatura.

Según la invención, dicho objetivo se alcanza mediante un dispositivo de acondicionamiento térmico según la reivindicación 1, una unidad de accionamiento y/o de engranaje según la reivindicación 7 así como mediante una máquina tuneladora según la reivindicación 10. Configuraciones preferidas de la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes.

Es decir, se propone configurar el dispositivo de acondicionamiento térmico en forma de un módulo de intercambiador de calor autónomo, independiente del engranaje, que puede intercalarse a modo de sándwich entre dos secciones de accionamiento y/o de engranaje, para en la intersección de las dos secciones de accionamiento y/o de engranaje retirar o suministrar calor. Debido a la construcción modular de la unidad de accionamiento y/o de engranaje por un lado y del dispositivo de acondicionamiento térmico por otro lado, una unidad de accionamiento y/o de engranaje también puede reequiparse posteriormente de manera bastante sencilla en el caso de que se produzcan problemas de temperatura. Según la invención, el al menos un módulo de intercambiador de calor del dispositivo de acondicionamiento térmico forma un cuerpo anular para encajar a modo de sándwich entre dos secciones de accionamiento y/o de engranaje, cuerpo anular que presenta una entalladura de paso central para hacer pasar un elemento de accionamiento así como en lados frontales opuestos presenta en cada caso una brida de conexión para la conexión de lado frontal a medida a las dos secciones de accionamiento y/o de engranaje. A través de dicha entalladura de paso puede hacerse pasar por ejemplo un árbol de accionamiento o una rueda de accionamiento u otro elemento de accionamiento, que une de manera que transmite un momento de fuerza o de giro por ejemplo dos etapas de engranaje o dos secciones de accionamiento y/o de engranaje. De este modo, el módulo de intercambiador de calor puede integrarse de manera sencilla en la unidad de accionamiento o de engranaje, sin que la unidad de engranaje o de accionamiento tenga que adaptarse de manera especial. Las bridas de conexión opuestas del cuerpo anular del intercambiador de calor están adaptadas en cuanto a la forma al aspecto de brida de las secciones de accionamiento y/o de engranaje que deben conectarse, de modo que las secciones de engranaje o de accionamiento puedan ponerse y conectarse a medida a las bridas de conexión.

En particular, las secciones de engranaje o de accionamiento, entre las que debe encajarse a modo de sándwich el módulo de intercambiador de calor, pueden conectarse de manera estanca a los líquidos a las bridas de conexión del intercambiador de calor, pudiendo sujetarse dichas secciones de accionamiento y/o de engranaje en particular con las respectivas piezas de carcasa a las bridas de conexión opuestas del módulo de intercambiador de calor.

Las bridas de conexión opuestas del cuerpo anular del módulo de intercambiador de calor pueden sujetarse de manera adaptada en cuanto a la forma a las bridas de conexión de lado de borde de dos piezas de carcasa y sujetarse a las mismas de manera estanca a los líquidos, piezas de carcasa que forman conjuntamente una carcasa de engranaje y/o pueden formarse componentes de carcasa independientes de etapas de engranaje independientes.

Según la invención, la camisa de líquido en la que puede haber flujo del módulo de intercambiador de calor forma una cámara anular en el interior del cuerpo anular, que se extiende alrededor de la entalladura de paso. Mediante una cámara anular que rodea la entalladura de paso de este tipo, el líquido refrigerante puede fluir alrededor de la entalladura de paso y enfriar de manera extensa las paredes del cuerpo anular y absorber y disipar correspondientemente grandes cantidades de calor.

Para conseguir una configuración robusta y al mismo tiempo eficiente desde el punto de vista de la transmisión de calor, dicho cuerpo anular puede presentar en un perfeccionamiento de la invención un anillo externo macizo, en el que están configuradas las dos bridas de conexión opuestas, un anillo interno alojado en el anillo externo así como dos paredes frontales preferiblemente de manera aproximada en forma de placa, que unen entre sí dichos anillos externo e interno y delimitan entre sí la camisa de líquido, en particular dicha cámara anular.

Con un anillo externo macizo de este tipo, que puede estar configurado como cuerpo de material completo por ejemplo de un material de trabajo metálico, el módulo de intercambiador de calor obtiene una robustez suficiente, para unir entre sí de manera estable las dos secciones de accionamiento y/o de engranaje y proteger también el propio módulo de intercambiador de calor frente a las condiciones de entorno estrictas en un lugar de obra. Al mismo tiempo, mediante el modo de construcción en cajas con paredes frontales en forma de placa, que unen entre sí los anillos interno y externo y delimitan la camisa de líquido, se consigue una construcción en general más sencilla, formando las paredes frontales grandes superficies de transmisión de calor, que pueden transmitir grandes cantidades de calor al líquido que fluye.

Para conseguirse una configuración en general ligera, dichas paredes frontales pueden presentar grosores de pared claramente menores que el anillo externo macizo. Por ejemplo, como paredes frontales pueden preverse placas de chapa delgadas, que por ejemplo pueden soldarse de manera firme y/o pegarse de manera firme y/o fundirse durante la colada o sujetarse de otra manera estanca a los líquidos al anillo externo macizo y al anillo interno. En un perfeccionamiento ventajoso de la invención, el grosor de pared de las paredes frontales en forma de placa puede ascender a menos de un tercio o también menos de un cuarto del grosor del anillo externo, en particular de la extensión axial del anillo externo.

Independientemente del grosor de pared de las paredes frontales en forma de placa, el anillo interno también puede presentar un grosor de pared claramente menor que el anillo externo. Por ejemplo, el grosor medido radialmente del anillo interno puede ascender a menos del 50 % del grosor medido radialmente del anillo externo, pudiendo presentar los anillos interno y externo las mismas extensiones axiales, en particular cuando las paredes frontales en forma de placa están dispuestas en paralelo entre sí.

Visto en general, el intercambiador de calor configurado como cuerpo anular puede estar configurado en forma de disco, en particular a modo de una loncha de salami, que presenta en el centro un agujero de paso. Una configuración en forma de disco de este tipo del cuerpo anular puede caracterizarse por ejemplo por lados laterales al menos aproximadamente paralelos. Independientemente de esto, la superficie de camisa externa y/o interna del cuerpo anular, que pueden estar formadas por el lado de camisa externo del anillo externo y/o el lado de camisa interno del anillo interno, puede presentar un contorno aproximadamente cilíndrico, en particular estar contorneada aproximadamente de manera cilíndrica circular.

Ventajosamente, la camisa de líquido del módulo de intercambiador de calor puede presentar una entrada y una salida, para poder enfriar o dado el caso también calentar el líquido de acondicionamiento térmico que fluye de manera externa, es decir fuera del módulo de intercambiador de calor o su cámara de líquido. En particular, el módulo de intercambiador de calor puede presentar al menos una conexión de entrada y una conexión de salida, para poder conectar de manera sencilla un circuito de líquido refrigerante externo de la respectiva máquina con conductos de entrada y de salida correspondientes al módulo de intercambiador de calor.

Dichas conexiones de entrada y de salida pueden estar previstas ventajosamente en el anillo externo del cuerpo anular del módulo de intercambiador de calor, para poder suministrar el líquido de acondicionamiento térmico a través del anillo externo a la cámara anular y poder evaluarlo de nuevo de la misma.

Ventajosamente, dicha entrada y dicha salida de la cámara anular pueden estar previstas una al lado de otra o en el mismo sector del cuerpo anular del intercambiador de calor y estar separadas entre sí mediante una nervadura de separación prevista en la cámara anular, que divide la cámara anular en la dirección perimetral a modo de anillo ranurado en dos regiones de anillo. Mediante la disposición de la entrada y la salida en el mismo sector del cuerpo anular o de la cámara anular se garantiza que el líquido de acondicionamiento térmico fluya y circule por toda la cámara anular, impidiendo dicha nervadura de separación un defecto de corriente y encargándose de que el fluido en el circuito tenga que fluir por todo el intercambiador de calor o toda la cámara anular.

Dichas conexiones de entrada y de salida pueden comprender medios de acoplamiento estancos a los líquidos, por ejemplo acoplamientos de enchufe o acoplamientos roscados para la conexión de conductos de líquido de acondicionamiento térmico.

Ventajosamente, dicha entrada y dicha salida pueden estar dispuestas en el lado superior del cuerpo anular, por ejemplo poco antes y poco después de las 12 horas, para tanto suministrar el fluido de acondicionamiento térmico en el lado superior como evacuarlo en el lado superior. Una disposición de este tipo de la entrada y la salida del circuito de fluido de acondicionamiento térmico en el lado superior garantiza que el fluido de acondicionamiento térmico fluya por toda la camisa de líquido, en particular toda la cámara anular. Según la invención, en dicha cámara anular, por la que fluye fluido de acondicionamiento térmico, están previstas y dispuestas desplazadas radialmente entre sí nervaduras de turbulencia y/o chapas distribuidoras, de modo que el líquido de acondicionamiento térmico tenga que fluir en forma de meandro o de serpiente en vaivén para poder pasar las nervaduras de turbulencia. Si la cámara anular está delimitada de dicha manera por un anillo interno y un anillo externo, dichas nervaduras de turbulencia pueden estar dispuestas sobresaliendo de manera alterna del anillo interno hacia fuera y del anillo externo hacia dentro. A este respecto, dichas nervaduras de turbulencia pueden extenderse por toda la anchura o grosor de la cámara anular, es decir apoyarse a ambos lados en las dos paredes frontales en forma de placa, de modo que en cada caso solo quede un pasaje de paso en el extremo radialmente interno o en el extremo radialmente externo de las nervaduras de turbulencia dispuestas de manera alternante.

Alternativa o adicionalmente, las nervaduras de turbulencia están dispuestas de modo que el líquido refrigerante o de calentamiento fluya entre las dos paredes frontales en forma de placa, que delimitan en el lado frontal la cámara anular, a modo de meandro en vaivén. Para conseguir esto, dichas nervaduras de turbulencia dejan en cada caso un intersticio de paso hacia una de las dos paredes frontales, estanco conectadas las nervaduras de turbulencia de manera alternante a una pared frontal y a la otra pared frontal.

Sin embargo, un recorrido de corriente en forma de meandro, que discurre en vaivén del anillo interno al anillo externo, etcétera, alarga el recorrido de corriente a través de la cámara anular y correspondientemente el tiempo de permanencia del líquido de acondicionamiento térmico en circulación en la cámara anular, con lo que puede conseguirse una transmisión de calor mejorada.

Para conseguir una homogeneización de la temperatura de las dos secciones de accionamiento y/o de engranaje separadas entre sí por el módulo de intercambiador de calor, el módulo de intercambiador de calor puede presentar ventajosamente varias entalladuras de paso en la zona de una sección perimetral externa del cuerpo anular. En particular, el anillo externo mencionado anteriormente puede estar dotado de varias perforaciones o entalladuras de paso, para posibilitar un intercambio de aceite para engranajes o lubricante de una sección de accionamiento y/o de engranaje a la otra sección de accionamiento y/o de engranaje también en la zona cerca de la pared de carcasa de accionamiento y/o de engranaje. Si por ejemplo en una de las secciones de engranaje está prevista una etapa de engranaje planetario, que en el perímetro externo presenta una rueda con dentado interno, lubricante expulsado desde el dentado en el espacio hueco puede escapar a través de dichas perforaciones de paso, de modo que el aceite expulsado en el caso de un contacto directo con el módulo de intercambiador de calor emita calor y se evite un sobrecalentamiento en la zona de la rueda con dentado interno.

Dichas perforaciones de paso pueden estar dispuestas distribuidas a lo largo del perímetro del módulo de intercambiador de calor.

Dichas entalladuras de paso pueden estar situadas radialmente dentro de las bridas de conexión opuestas.

En un perfeccionamiento de la invención, a ambos lados del módulo de intercambiador de calor pueden estar previstas etapas de engranaje preferiblemente en forma de etapas de engranaje planetario. Las dos etapas de engranaje pueden estar unidas entre sí de manera que transmitan un momento de fuerza y de giro mediante una rueda principal y/o una nervadura de portasatélites, que se extiende a través de la entalladura de paso del módulo de intercambiador de calor en forma de cuerpo anular.

En un perfeccionamiento de la invención, el al menos un módulo de intercambiador de calor puede estar dispuesto entre las dos primeras etapas de engranaje, que se encuentran más cerca del motor de accionamiento, para poder evacuar la carga de calor que se produce allí. Especialmente en las primeras etapas de engranaje, que giran rápidamente, las potencias de disipación y con ello el calor generado son máximos, de modo que mediante la intercalación del módulo de intercambiador de calor entre las dos primeras etapas de engranaje puede reducirse de manera especialmente eficiente la carga de calor.

En un perfeccionamiento de la invención, también varios módulos de intercambiador de calor de dicho tipo pueden estar dispuestos entre varios pares de etapas de engranaje adyacentes, por ejemplo entre la primera y la segunda etapa de engranaje y entre la segunda y la tercera etapa de engranaje. Dichas etapas de engranaje pueden estar configuradas ventajosamente en cada caso como etapa de engranaje planetario.

Básicamente también sería posible disponer un módulo de intercambiador de calor entre la primera etapa de engranaje y el motor de accionamiento conectado a la misma. A este respecto, una de las bridas de conexión del cuerpo anular del módulo de intercambiador de calor puede montarse en la carcasa de motor de accionamiento y la otra brida de conexión en la carcasa de engranaje y con ello unirse de manera estanca a los líquidos.

La invención se explica a continuación más detalladamente mediante un ejemplo de realización preferido y dibujos asociados. En los dibujos muestran:

figura 1: una representación esquemática de la unidad de accionamiento y de engranaje de una máquina tuneladora, presentando el engranaje varias etapas de engranaje planetario y estando dispuesto entre una primera y una segunda etapa de engranaje un módulo de intercambiador de calor según una realización ventajosa de la invención,

figura 2: una representación en perspectiva del módulo de intercambiador de calor en forma de disco de la unidad de accionamiento y de engranaje de la figura 1, y

figura 3: una representación en perspectiva, que permite ver parcialmente el interior, del módulo de intercambiador de calor en forma de disco de la figura 2, que muestra el interior de la cámara anular en la que puede haber flujo y las nervaduras de turbulencia conectadas a la misma.

Como muestra la figura 1, una máquina tuneladora 1 puede presentar un cabezal de perforación accionable de manera rotatoria 2, similar a un rotor de fresado, que se accionamiento de manera rotatoria desde un motor de accionamiento 3 a través de una unidad de engranaje 4. A este respecto, dicho cabezal de perforación 2 puede accionarse por ejemplo a través de un anillo dentado de la unidad de engranaje 4, que puede estar respaldada de manera en sí conocida por un soporte de cabezal de perforación 5.

Como muestra la figura 1, la unidad de engranaje 4 puede estar constituida por varias etapas de engranaje, que están conectadas sucesivamente, para multiplicar o desmultiplicar el número de revoluciones de accionamiento del motor de accionamiento 3 al número de revoluciones de rotor deseado del cabezal de perforación 2, pudiendo estar previstas por ejemplo tres etapas de engranaje 4.1, 4.2 y 4.3.

A este respecto, dichas etapas de engranaje pueden ser etapas planetarias, que pueden comprender en cada caso una rueda principal 6, una rueda con dentado interno 7 y ruedas satélite engranadas con las mismas 8, que pueden estar dispuestas sobre un portasatélites 9. A este respecto, etapas planetarias adyacentes pueden estar unidas entre sí en cada caso a la rueda principal y a la nervadura del portasatélites, véase la figura 1.

Dichas etapas de engranaje 4.1, 4.2 y 4.3 pueden estar configuradas en cada caso independientemente entre sí y presentar en cada caso piezas de carcasa de engranaje al menos aproximadamente cilíndricas, con las que pueden colocarse unas con otras, de modo que la unidad de engranaje 4 está construida en general de manera modular a partir de las diversas etapas de engranaje, que están dispuestas axialmente unas detrás de otras y conectadas unas a otras.

La primera etapa de engranaje 4.1 puede estar unida con el motor de accionamiento 3, pudiendo estar acoplado de manera resistente al giro por ejemplo un árbol de salida de motor 10 con la rueda principal 4 de la primera etapa de engranaje 4.1. El árbol de salida de la última etapa de engranaje 4.3, por ejemplo la nervadura del portasatélites 9, puede estar acoplado con el árbol de accionamiento del rotor de perforación 2 por ejemplo a través de un anillo dentado.

Como muestra la figura 1, entre dos etapas de engranaje adyacentes, en particular entre las etapas de engranaje primera y segunda que giran relativamente rápido 4.1 y 4.2, puede estar intercalado un módulo de intercambiador de calor 11, que está encajado a modo de sándwich entre los lados frontales de las etapas de engranaje adyacentes 4.1 y 4.2. A este respecto, dicho módulo de intercambiador de calor 11 puede unir entre sí de manera rígida las piezas de carcasa de las etapas de engranaje primera y segunda 4.1 y 4.2, por ejemplo por medio de una unión con perno roscado, que sujeta las dos piezas de carcasa 12.1 y 12.2 contra el módulo de intercambiador de calor 11.

Dicho módulo de intercambiador de calor 11 se muestra más detalladamente en las figuras 2 y 3 y puede estar configurado visto en general en forma de disco. En particular, el módulo de intercambiador de calor 11 puede formar un cuerpo anular, que presenta una entalladura de paso 13 en la sección central y presenta en lados frontales opuestos en cada caso una brida de conexión 14 y 15, que están adaptadas en cuanto a la forma y las dimensiones a las bridas de conexión de las dos etapas de engranaje 4.1 y 4.2, de modo que dichas etapas de engranaje 4.1 y 4.2 se colocan a medida sobre las dos bridas de conexión 14 y 15 del módulo de intercambiador de calor 11 y con ello pueden unirse preferiblemente libre de intersticios, en particular de manera estanca a los líquidos. Como muestran las figuras 2 y 3, dichas bridas de conexión 14 y 15 pueden presentar por ejemplo en cada caso una superficie frontal plana 16, en forma de anillo, que pueden extenderse aproximadamente en paralelo entre sí y/o en planos en perpendicular al eje longitudinal de la unidad de engranaje. Dichas superficies frontales 16 de las bridas de conexión 14 y 15 pueden estar delimitadas en un borden interno, pero dado el caso también en un borde externo, mediante una nervadura anular 17 que sobresale en el lado frontal, nervadura anular 17 que puede introducirse en la pieza de carcasa 12.1 o 12.2 de la sección de engranaje adyacente 4.1 y 4.2, y por ejemplo apoyarse a medida en la superficie de perímetro interno de la respectiva pieza de carcasa. Mediante dicha nervadura anular 17, el módulo de intercambiador de calor 11 puede estar guiado en la dirección radial a medida en las piezas de carcasa 12.1 y 12.2 de las secciones de engranaje adyacentes.

Para poder unir las etapas de engranaje 4.1 y 4.2 de manera rígida con el módulo de intercambiador de calor 11, en el módulo de intercambiador de calor 11 en la zona de la brida de conexión 14 y 15 pueden estar previstas perforaciones 18, para poder unir entre sí las dos piezas de carcasa 12.1 y 12.2 con el módulo de intercambiador de calor 11 por ejemplo mediante pernos roscados. Los pernos roscados pueden extenderse a través de dichas perforaciones 18.

Como muestra la figura 3, el módulo de intercambiador de calor 11 puede comprender ventajosamente un anillo externo macizo, fabricado de material completo, 19, en cuyos lados frontales pueden estar configuradas dichas bridas de conexión 14 y 15.

Dentro de dicho anillo externo 19, el módulo de intercambiador de calor 11 puede presentar un anillo interno 20, que delimita dicha entalladura de paso 13 del módulo de intercambiador de calor 11. Dichos anillos externo e interno 19, 20 pueden estar unidos entre sí mediante dos paredes frontales en forma de placa 21, 22, que delimitan entre sí y dichos anillos interno y externo una cámara anular 23. Dichas paredes frontales 21 y 22 pueden estar compuestas por ejemplo por una chapa metálica delgada u otro material que sea térmicamente conductor de manera intensa.

Independientemente de esto, dichas paredes frontales 21 y 22 pueden estar dispuestas en paralelo entre sí y separadas entre sí en una medida, que corresponde aproximadamente a la anchura axial del anillo interno 20 y/o del anillo externo 19.

Dichas paredes frontales 21 y 22 pueden estar configuradas de manera sustancialmente plana, en particular forma dos discos anulares planos.

Dichas paredes frontales 21 y 22 están unidas de manera estanca a los líquidos, por ejemplo soldadas y/o pegadas, con los anillos externo e interno 19, 20.

Para poder hacer circular líquido de acondicionamiento térmico por la cámara anular 23, dicha cámara anular 23 presenta una entrada 24 y una salida 25, que pueden extenderse ventajosamente a través del anillo externo 19 y pueden desembocar ventajosamente en el perímetro externo de dicho anillo externo 19.

Como muestra la figura 2, la entrada 24 y la salida 25 pueden estar dispuestas ventajosamente adyacentes entre sí y/o en el mismo sector del anillo externo 19, en particular en un lado superior del módulo de intercambiador de calor 11, si este está integrado según lo previsto en la unidad de engranaje 4.

Adicionalmente a dichas entradas y salidas 24 y 25, en el lado inferior de la cámara anular 23 puede estar prevista una o varias salidas adicionales 26, para poder evacuar el líquido refrigerante de la cámara anular 23, pudiendo extenderse estas salidas 26 ventajosamente también a través del anillo externo 19, véase la figura 3.

Para garantizar que el líquido de acondicionamiento térmico fluya por toda la cámara anular 23, en la cámara anular 23 entre la entrada 24 y salida 25 previstas en el lado superior puede estar prevista una nervadura de separación 27, que divide la cámara anular 23 entre la entrada 24 y la salida 25 a modo de anillo ranurado. Dicha nervadura de separación 27 puede estar unida de manera estanca a los líquidos tanto con el anillo externo 19 y el anillo interno 20 como con las dos paredes frontales separadas entre sí 21 y 22.

Por consiguiente, la entrada 24 desemboca en un lado de la nervadura de separación 27 en la cámara anular 23, mientras que la salida 25 desemboca en el lado opuesto de la nervadura de separación 27 en la cámara anular 23.

Para conducir el líquido de acondicionamiento térmico al fluir por de la cámara anular 23 a todas las zonas de la cámara anular 23, en la cámara anular 23 pueden estar previstas además nervaduras de turbulencia 28, que pueden estar dispuestas y configuradas de tal manera que el flujo que fluye de manera circundante por la cámara anular 23 fluya entre el anillo interno 20 y el anillo externo 19 en vaivén a modo de meandro o a lo largo de la dirección perimetral en forma de serpiente en vaivén. Dichas nervaduras de turbulencia 28 pueden estar dispuestas desplazadas de manera alternante radialmente entre sí y dejar de manera alternante un intersticio hacia el anillo interno 20 y un intersticio hacia el anillo externo 19 para el peso del líquido de acondicionamiento térmico.

Independientemente de esto, dichas nervaduras de turbulencia 28 pueden extenderse entre las dos paredes frontales 21 y 22 y unir estas entre sí, pudiendo extenderse dichas nervaduras de turbulencia 28 al menos aproximadamente en la dirección radial o de dentro afuera, es decir en la dirección del anillo interno al anillo externo o a la inversa.

En particular, dichas nervaduras de turbulencia 28 pueden de manera alternante estar conectadas una vez al anillo interno 20 y estar conectadas una vez al anillo externo 19 y dejar hacia el en cada caso otro anillo un intersticio 29, a través del que puede fluir el líquido de temperatura. A este respeto, dichos intersticios 29 se apoya de manera alternante en el anillo externo 19 y en el anillo interno 20, véase la figura 3.

El módulo de intercambiador de calor 11 descrito presenta ventajas significativas. Por un lado, esta es una estructura económica y muy robusta, que también es adecuada para condiciones de utilización duras tales como por ejemplo en el caso de una máquina tuneladora, soportando en particular el anillo externo macizo también las cargas por impacto, tal como se producen en máquinas tuneladoras.

A este respecto, no solo el anillo externo macizo 19, sino también el modo de construcción en cajas, según el cual las paredes frontales 21 y 22 están unidades entre sí de manera múltiple mediante los anillos externo e interno así como las nervaduras de turbulencia, hace que la estructura sea muy estable, de modo que también en el caso de fuertes vibraciones, picos de presión u otras influencias externas no se produzca ningún daño. A este respecto, el módulo de intercambiador de calor está integrado directamente en la unidad de engranaje 4 y también protegido adicionalmente de este modo frente a influencias externas.

La disposición del módulo de intercambiador de calor 11 entre las dos primeras etapas de engranaje 4.1 y 4.2 provoca además relaciones de flujo excelentes, produciéndose una superficie activa doble debido a las dos paredes frontales 21 y 22 que están en contacto con el lubricante de engranaje de ambas etapas de engranaje. La potencia de disipación se absorbe en la proximidad inmediata del lugar de generación. Especialmente en las primeras etapas de engranaje que giran rápidamente 4.1 y 4.2, las potencias de disipación y con ello el calor generado son máximos.

Debido a la disposición radial, desplazada, de las chapas o nervaduras de turbulencia 28 se desvía varias veces el fluido de acondicionamiento térmico circundante en forma de anillo alrededor de la entalladura de paso 13, lo que proporciona una circulación global y un aprovechamiento máximo de la superficie de transmisión de calor debido a una corriente turbulenta en función del caudal.

El módulo de intercambiador de calor 11 puede adaptarse fácilmente a construcciones de engranaje existentes. A este respecto, el módulo de intercambiador de calor 11 puede situarse en caso necesario simplemente entre las etapas planetarias de la unidad de engranaje 4.

Debido a la configuración modular pueden conectarse también varios módulos de intercambiador de calor 11 en serie unos detrás de otros y con ello aumentarse prácticamente a voluntad la potencia de enfriamiento.

Las perforaciones de paso axiales 30 o entalladuras de paso axiales, que pasan en la dirección axial a través del módulo de intercambiador de calor 11, permiten a la altura de las ruedas con dentado interno 7 de las etapas de engranaje planetario al aceite expulsado desde los flancos de diente de las mismas fluir a través de las entalladuras de paso 30 y experimentar una acción de enfriamiento directo. Dichas entalladuras de paso 30 promueven además el cambio de aceite o cambio de lubricante en la unidad de engranaje 4 y proporcionan un mezclado uniforme del lubricante.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de acondicionamiento térmico para enfriar y/o calentar un engranaje de tuneladora (4), con al menos un módulo de intercambiador de calor (11), que presenta una camisa de líquido (31) y forma un cuerpo anular para encajar a modo de sándwich entre dos secciones de accionamiento y/o de engranaje adyacentes (4.1, 4.2), cuerpo anular que presenta una entalladura de paso central (13) para que pase a través de la misma un elemento de accionamiento y/o de engranaje giratorio (32), así como presenta en lados frontales opuestos en cada caso una brida de conexión (14, 15) para la conexión de lado frontal a medida a dos secciones de accionamiento y/o de engranaje adyacentes (4.1, 4.2), formando la camisa de líquido (31) una cámara anular (23) en el interior del cuerpo anular, que discurre alrededor de la entalladura de paso (13), estando previstas en la cámara anular (23) nervaduras de turbulencia (28), caracterizado porque

- las nervaduras de turbulencia (28) están desplazadas radialmente entre sí y sobresalen de manera alternante del perímetro interno de la cámara anular (23) hacia fuera y del perímetro externo de la cámara anular (23) hacia dentro y delimitan de manera alternante en el perímetro interno y en el perímetro externo de la cámara anular (23) un intersticio de paso (29) para el fluido de acondicionamiento térmico que debe circular, de modo que un recorrido de corriente en forma de meandro discurre en vaivén del perímetro interno al perímetro externo de la cámara anular, y/o

- las nervaduras de turbulencia (28) dejan en cada caso un intersticio de paso adicional hacia una de dos paredes frontales (21, 22), que delimitan en el lado frontal la cámara anular (23), estando conectadas las nervaduras de turbulencia (28) de manera alternante a una pared frontal (21) y la otra pared frontal (22), de modo que un recorrido de corriente en forma de meandro discurre en vaivén desde una pared frontal (21) a la otra pared frontal (22).

2. Dispositivo de acondicionamiento térmico según la reivindicación anterior, presentando la cámara anular al menos una entrada (24) y al menos una salida (25), que son adyacentes entre sí y/o están dispuestas en un sector de la cámara anular (23) y separadas entre sí mediante una nervadura de separación (27), nervadura de separación que divide la cámara anular (23) en la dirección perimetral a modo de anillo ranurado en dos secciones de cámara anular.

3. Dispositivo de acondicionamiento térmico según la reivindicación anterior, estando dispuestas la entrada (24) y la salida (25) en el lado superior del módulo de intercambiador de calor (11).

4. Dispositivo de acondicionamiento térmico según una de las reivindicaciones anteriores, presentando el cuerpo anular del módulo de intercambiador de calor (11) un anillo externo macizo (19), en el que están configuradas las dos bridas de conexión opuestas (14, 15), un anillo interno (20) dispuesto dentro del anillo externo (19), así como dos paredes frontales preferiblemente planas, en forma de placa, (21,22), que unen entre sí los anillos externo e interno (19, 20) y delimitan entre sí la camisa de líquido (21).

5. Dispositivo de acondicionamiento térmico según la reivindicación anterior, presentando las paredes frontales (21, 22) un grosor de pared menor que el anillo externo (19), ascendiendo un grosor de pared de las paredes frontales (21,22) preferiblemente a menos de un tercio o menos de un cuarto del grosor de pared del anillo externo (19).

6. Dispositivo de acondicionamiento térmico según una de las dos reivindicaciones anteriores, presentando el anillo externo (19) dentro de las bridas de conexión (14, 15) entalladuras de paso axiales (30) para la unión de corriente de las dos secciones de accionamiento y/o de engranaje (4.1,4.2), entre las que está dispuesto a modo de sándwich el módulo de intercambiador de calor (11).

7. Unidad de accionamiento y/o de engranaje que comprende al menos dos secciones de accionamiento y/o de engranaje (4.1, 4.2), entre las que está dispuesto un dispositivo de acondicionamiento térmico, que está configurado según una de las reivindicaciones anteriores, estando dichas dos secciones de accionamiento y/o de engranaje (4.1,4.2) sujetadas a las bridas de conexión opuestas (14, 15) del módulo de intercambiador de calor (11) y unidas entre sí mediante el módulo de intercambiador de calor (11), extendiéndose un elemento de accionamiento y/o de engranaje (32), que une entre sí de manera que transmite un momento de fuerza o de giro dichas dos secciones de accionamiento y/o de engranaje (4.1, 4.2), a través de la entalladura de paso (13) en el módulo de intercambiador de calor (11).

8. Unidad de accionamiento y/o de engranaje según la reivindicación anterior, comprendiendo las dos secciones de engranaje conectadas al módulo de intercambiador de calor (11) en cada caso una etapa de engranaje planetario, uniendo el elemento de accionamiento que se extiende a través de la entalladura de paso (13) del módulo de intercambiador de calor (11) de manera resistente al giro una rueda principal (6) de una etapa de engranaje planetario con el portasatélites (9) de la otra etapa de engranaje planetario.

9. Unidad de accionamiento y/o de engranaje según una de las dos reivindicaciones anteriores, estando dispuesto el al menos un módulo de intercambiador de calor (11) entre una primera y una segunda etapa de engranaje, etapas de engranaje primera y segunda que conectadas sucesivamente siguen a un motor de accionamiento (3) y/o son las dos etapas de engranaje con los números de revoluciones más altos.

10. Máquina tuneladora con un cabezal de perforación (2), que puede accionarse mediante un motor de accionamiento (3) a través de una unidad de engranaje (4), estando integrado en la unidad de engranaje (4) un dispositivo de acondicionamiento térmico, que está configurado según una de las reivindicaciones 1 a 10.