ES2899117T3 - Caja de engranajes con diafragma interno - Google Patents

Abstract

Una caja de engranajes (10) para un sistema de riego que comprende: una carcasa (12); un eje de salida (20); un engranaje de tornillo sinfín (16) dentro de la carcasa; una corona dentada (18) dentro de la carcasa y configurada para ser enganchada con el engranaje de tornillo sinfín y accionar el eje de salida; y caracterizada porque un diafragma (36) está colocado dentro de la carcasa definiendo una primera cámara (50) sellada fluidamente con respecto a una segunda cámara, y el diafragma se extiende circunferencialmente alrededor de todo el eje de salida, y la primera cámara está configurada para expansión y contracción y está configurada para ser colocada dentro de la carcasa para regular la presión dentro de la carcasa; y un respiradero (48) está configurado para permitir el flujo de aire entre la atmósfera y la primera cámara.

Description

DESCRIPCIÓN

Caja de engranajes con diafragma interno

Antecedentes

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general al campo de los componentes de línea de accionamiento, por ejemplo, los componentes de línea de accionamiento utilizados en sistemas de riego.

Descripción de la técnica relacionada

Las cajas de engranajes de tornillo sinfín tienen un engranaje de tornillo sinfín que engancha una corona dentada. Tales cajas de engranajes son especialmente útiles cuando se desea una velocidad baja y un par alto. A menudo, el engranaje de tornillo sinfín está dispuesto en un eje de entrada o de accionamiento y la corona dentada está acoplada a un eje de salida. La caja de engranajes también puede estar sellada. Estas cajas de engranajes de tornillo sinfín se utilizan comúnmente, por ejemplo, en sistemas de riego agrícola y en apiladoras de patatas.

Los sistemas de riego se utilizan ampliamente en todo el mundo para suministrar agua con fines agrícolas en regiones áridas. Dichos sistemas incluyen sistemas de riego de pivote central y de movimiento lateral. Normalmente, estos sistemas incluyen una serie de torres de soporte separadas entre sí y conectadas por secciones de cerchas que soportan una tubería de distribución de agua elevada entre las torres. Las cerchas están unidas entre sí, lo que permite que estos sistemas de riego se extiendan hasta longitudes de mil metros o más. En los sistemas de pivote central, la tubería de distribución de agua se extiende radialmente desde un pivote central que se comunica con un suministro de agua a presión. En los sistemas de riego de movimiento lateral o lineal, la tubería de distribución de agua se extiende lateralmente desde un sistema de alimentación de canales o de arrastre de mangueras que proporciona un suministro de agua a presión.

El agua que pasa por la tubería de distribución es expulsada a través de un número de cabezales de aspersión, pistolas de rociado, boquillas de caída y similares, espaciadas a lo largo de la tubería. Cada torre del sistema se apoya en ruedas que se mueven a baja velocidad para mover la torre en una trayectoria circular alrededor del pivote central, o una trayectoria lineal en el caso de los sistemas de movimiento lateral, para regar así una extensión de terreno.

Se han desarrollado varios conjuntos de accionamiento para impulsar las ruedas de apoyo de los sistemas de riego por aspersión. El conjunto de accionamiento más común incluye un motor eléctrico conectado a un conjunto de accionamiento de engranaje central, un primer conjunto de rueda dentada acoplado al conjunto de accionamiento de engranaje central por un primer eje de accionamiento, y un segundo conjunto de rueda dentada acoplado al conjunto de accionamiento de engranaje central por un primer eje de accionamiento, y un segundo conjunto de rueda dentada acoplado al lado opuesto del conjunto de accionamiento de engranaje central por un segundo eje de accionamiento. Cada uno de los ejes de accionamiento primero y segundo tiene típicamente en cada extremo un acoplador de línea de accionamiento que permite que los ejes se separen y vuelvan a juntar rápida y fácilmente para facilitar el mantenimiento en el campo y/o el remolque de un campo a otro.

Los conjuntos de rueda dentada incluyen por lo general una rueda conectada a una caja de engranajes. La caja de engranajes puede ser una caja de engranajes de tornillo sinfín sellada que se suministra con un tornillo sinfín dispuesto en un eje de accionamiento. El tornillo sinfín se acopla a una corona dentada dentro de la caja de engranajes. El motor puede accionar un eje que actúa como eje de entrada a la caja de engranajes de tornillo sinfín. La corona dentada está unida a un eje de salida. El eje de salida tiene una brida de salida que se conecta a la rueda accionada. La rotación del eje de entrada se transmite así a través de la caja de engranajes al eje de salida, moviendo las ruedas del sistema de riego.

Un sistema de riego típico tiene varias ruedas de soporte de este tipo y cada rueda o par de ruedas suele ser accionada por un motor y una caja de engranajes de tornillo sinfín como se ha descrito. Las cajas de engranajes de tornillo sinfín son especialmente ventajosas en este entorno porque, una vez que el motor de accionamiento se detiene, la combinación de tornillo sinfín y corona dentada permite muy poco movimiento adicional, como la marcha por inercia. Por lo tanto, el sistema de riego permanecerá en su posición incluso si está en una colina u otra superficie desnivelada.

El entorno agrícola tiende a ser húmedo, fangoso, limoso y polvoriento. Por lo tanto, estas cajas de engranajes suelen estar selladas para evitar la contaminación del contenido de la caja de engranajes, como el aceite que contiene.

Las cajas de engranajes de tornillo sinfín también se utilizan comúnmente en apiladoras de patatas. Una apiladora de patatas comprende un transportador dispuesto sobre un bastidor con ruedas. Para permitir un apilamiento uniforme de las patatas, el transportador debe moverse a distancias cortas y precisas durante su funcionamiento. Por lo tanto, las apiladoras de patatas suelen incluir un motor que acciona de forma rotativa un eje y un engranaje de tornillo sinfín que transmite la rotación del eje para accionar las ruedas de la apiladora de patatas. Esto permite que la apiladora de patatas se mueva a distancias cortas y precisas cuando se apilan patatas.

US 8826774 describe una caja de engranajes para un sistema de irrigación, incluyendo la caja de engranajes un engranaje de tornillo sinfín y una corona dentada en una carcasa. Se proporciona un cartucho extraíble en la carcasa, incluyendo el cartucho un diafragma y un respiradero. El diafragma define una cámara de expansión y contracción que se proporciona dentro de la carcasa para aliviar la acumulación de presión dentro de la carcasa, el aire puede fluir entre la cámara y la atmósfera a través del respiradero.

Resumen

Existe una necesidad continua de proporcionar mejoras en las cajas de engranajes y en las cajas de engranajes de tornillo sinfín. Por ejemplo, existe la necesidad de mejorar la capacidad de las cajas de engranajes para tratar de forma adecuada los cambios de temperatura y presión interna. Deben mantenerse unas juntas adecuadas para evitar la contaminación del contenido de la caja de engranajes.

En particular, se proporciona una caja de engranajes para un sistema de irrigación que tiene las características de la reivindicación 1 y un método de configurar una caja de engranajes que tiene las características de la reivindicación 13.

También existe la necesidad de introducir sensores en las cajas de engranajes de una forma fiable que no haga que la caja de engranajes pierda aceite.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1A ilustra parte de un sistema de riego con un conjunto de accionamiento.

La figura 1B muestra parte de un conjunto de accionamiento con un dispositivo de accionamiento central, cajas de rueda dentadas, ejes de accionamiento y acopladores de línea de accionamiento.

La figura 2 ilustra una realización de una caja de engranajes.

La figura 3 ilustra una sección transversal de la caja de engranajes de la figura 2.

La figura 4A ilustra una vista parcialmente despiezada de la caja de engranajes.

La figura 4B ilustra un subconjunto de la tapa de la caja de engranajes.

La figura 5 es una vista lateral ensamblada de la caja de engranajes de la figura 2.

La figura 6 es una vista de extremo ensamblada de la caja de engranajes de la figura 2.

La figura 7 ilustra otra realización de una caja de engranajes.

La figura 8 ilustra una sección transversal de la caja de engranajes de la figura 7.

La figura 9 es una vista lateral ensamblada de la caja de engranajes de la figura 7.

La figura 10 es una vista de extremo ensamblada de la caja de engranajes de la figura 7.

La figura 11A ilustra otra realización de una brida para asegurar un diafragma a la caja de engranajes.

La figura 11B ilustra una sección transversal de otra realización de la caja de engranajes con la brida de la figura 11A.

Las figuras 12A-12E ilustran realizaciones de los diafragmas.

Descripción detallada

Un sistema de irrigación 1 para suministrar agua para propósitos agrícolas y mostrado parcialmente en la figura 1A puede tener una tubería de agua y un sistema de distribución 2 y un conjunto de accionamiento 4. En la figura 1B se muestra con más detalle una realización de un conjunto de accionamiento 4. Un conjunto de accionamiento 4 puede tener un dispositivo de accionamiento central 3, una caja de engranajes 10, un eje o árbol de accionamiento 8 y uno o más acopladores de línea de accionamiento 11. Un dispositivo de accionamiento central 3 puede tener un motor 5 conectado a una caja de engranajes 6 para suministrar par a un eje de accionamiento 8. Los acopladores de línea de accionamiento 11 se muestran conectando los ejes de accionamiento o los ejes 7, 9 de las cajas de engranajes 10 y del dispositivo de accionamiento central 3 a los ejes de accionamiento 8. Los ejes de accionamiento 8 suelen tener un acoplador de línea de accionamiento 11 en cada extremo para permitir que los ejes 8 se separen y se vuelvan a juntar rápida y fácilmente para facilitar el mantenimiento en el campo y/o el remolque de un campo a otro.

En el uso, el cubo 14 de la caja de engranajes 10 puede conectar con una rueda. El dispositivo de accionamiento central 3 puede accionar el eje de accionamiento 8, que a su vez puede accionar la caja de engranajes 10. La caja de engranajes 10 puede transferir el movimiento del eje de accionamiento de giro 8 en un movimiento de rotación en el cubo 14 para hacer girar la rueda y accionar un sistema de riego 1. La caja de engranajes 10 puede ser no remolcable o remolcable. La caja de engranajes 10 puede tener una palanca (no mostrada) que puede utilizarse para desenganchar los engranajes dentro de la caja de engranajes para permitir la rotación libre del cubo 14. Alternativamente, la caja de engranajes podría estar equipada con un cubo remolcable.

En un estado remolcable, un acoplador de línea de accionamiento 11 puede separarse para que la caja de engranajes 10 pueda girar o pivotar a una nueva orientación. Además, la palanca puede utilizarse para desenganchar los engranajes dentro de la caja de engranajes 10. En este estado, la caja de engranajes 10 ya no está conectada al dispositivo de accionamiento central 6 y puede girar libremente. En una operación típica, un agricultor o usuario puede acoplar un sistema 1 en estado remolcable a un tractor o camión y remolcar el sistema a una nueva ubicación, como por ejemplo a un campo diferente. Ejemplos de una caja de engranajes remolcable se pueden encontrar en la Patente de Estados Unidos número 6.237.863, titulada “Caja de engranajes de tornillo sinfín desenganchable”, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad y forma parte de esta memoria descriptiva.

Con referencia a continuación a las figuras 2-6, una caja de engranajes de tornillo sinfín 10 se muestra con más detalle. La caja de engranajes de tornillo sinfín 10 comprende preferentemente una carcasa de caja de engranajes 12, un eje de accionamiento 7 que tiene un engranaje de tornillo sinfín 16 dispuesto en él, y una corona dentada 18 en relación de accionamiento con un eje de salida 20. El engranaje de tornillo sinfín 16 engancha la corona dentada 18 dentro de la carcasa 12 de la caja de engranajes. El eje de salida 20 está conectado a una brida de salida o a un cubo 14 que puede acoplarse a una rueda.

La corona dentada 18 y el eje de salida 20 están dispuestos en la carcasa 12 de la caja de engranajes para proporcionar la transferencia de par. Una cubierta de la caja de engranajes 22 está unida a la carcasa 12. La caja de engranajes de tornillo sinfín 10 también puede incluir otros varios componentes, tales como cojinetes 76, copas de cojinetes, cuñas, espaciadores, juntas tóricas, juntas estancas 30, juntas, etc.

Un baño de aceite para engranajes puede lubricar el contenido de la caja de engranajes 10. Por ejemplo, la caja de engranajes 10 puede estar llena de aceite. En otras realizaciones, la caja de engranajes 10 puede estar menos que llena de aceite, es decir, llena al 10-90%, 25-75% o 50%. En algunas realizaciones, la caja de engranajes 10 puede tener un espacio de aire, tal como un espacio de aire de 1 pulgada. Puede ser beneficioso reducir o eliminar el espacio de aire dentro de la caja de engranajes para reducir la posibilidad de condensación dentro de la caja de engranajes. La caja de engranajes puede contener una cantidad predeterminada de aceite, tal como 1 galón o 4 cuartos de galón de aceite. Otras realizaciones pueden contener más o menos que esto, como 3 cuartos de galón, 5 cuartos de galón y 8 cuartos de galón. Como se ha mencionado, la cantidad predeterminada de aceite puede llenar sustancialmente la caja de engranajes o dejar un espacio de aire.

La caja de engranajes 10 puede incluir un tapón de drenaje 26 y un tapón de llenado 28. El tapón de llenado 28 puede utilizarse para añadir un lubricante, como por ejemplo aceite, a la caja de engranajes 10. El tapón de drenaje 26 puede utilizarse para drenar parte o todo el lubricante, u otros líquidos, como agua, de la caja de engranajes 10. Puede ser indeseable permitir que el agua, como el agua de condensación, se acumule dentro de la caja de engranajes 10. El tapón de drenaje 26 puede utilizarse para drenar esta agua. También puede utilizarse, por ejemplo, para cambiar el aceite.

El conjunto de accionamiento 4, y por tanto la caja de engranajes 10, se utiliza a menudo en un entorno sucio y corrosivo. Como se ha comentado, la caja de engranajes 10 puede utilizarse en equipo de riego 1 en los campos para suministrar agua a los cultivos y similares. En este entorno, la caja de engranajes 10 puede estar expuesta a los elementos durante largos períodos de tiempo. El equipo de riego 1 puede pasar por sitios sucios y rocas, y la caja de engranajes 10 también puede verse afectada por estos elementos. El propio equipo de riego 1 puede estar constantemente mojado a medida que se suministra agua al campo. Además, el equipo de riego 1 se utiliza a menudo en climas cálidos. Por lo tanto, una caja de engranajes 10 puede estar expuesta a la luz solar directa, y mojarse constantemente y luego ser secada por el sol. Además, las mañanas y las noches pueden ser muy frías. Estas condiciones pueden ser altamente corrosivas para el equipo de riego 1 y pueden exponer los componentes a fluctuaciones extremas de temperatura y otras condiciones.

La caja de engranajes 10 está generalmente sellada. Esto permite que la caja de engranajes 10 se utilice en entornos corrosivos, limitando al mismo tiempo el impacto del entorno en los componentes internos. Por ejemplo, los diversos sellos y juntas de la caja de engranajes pueden bloquear la entrada de agua y contaminantes en la caja de engranajes, manteniendo así la caja de engranajes en mejores condiciones y requiriendo menos cambios de aceite y otro tipo de mantenimiento que de otro modo podría ser necesario.

Además de las condiciones externas experimentadas por la caja de engranajes 10, durante el uso el aceite interno del engranaje puede calentarse y expandirse. Esto puede aumentar la presión del aceite. En otras ocasiones, el aceite del engranaje puede enfriarse y contraerse, disminuyendo la presión del aceite. Por ejemplo, en muchas ciudades de los Estados Unidos la diferencia media entre la temperatura alta y la baja de un día típico de verano suele ser de unos 20-30°F. Otros factores, como la lluvia, la sombra, la luz solar directa, la cantidad de uso, etc., pueden aumentar el rango de temperaturas que una caja de engranajes puede experimentar en un día. Por lo tanto, en el transcurso de un día, la caja de engranajes puede experimentar variaciones extremas de temperatura y presión. Se ha comprobado que este aumento de la presión del aceite puede hacer que las juntas 30 que rodean el eje de accionamiento y el eje de salida fallen, o que tengan una vida útil más corta, por lo que es necesario sustituirlas pronto. Se ha comprobado que la presión dentro de la caja de engranajes aumenta entre 5 y 7 psi, lo que puede forzar las juntas estancas contra el eje de accionamiento, haciendo que las juntas estancas se desgasten más rápidamente debido a la fuerza adicional. No sólo hay que sustituir las juntas antes, sino que el aceite puede salirse de la caja de engranajes debido al aumento de la presión.

Se puede proporcionar una cámara de expansión 50 para regular el cambio de presión interna. Se puede utilizar un diafragma elastomérico 36 (por ejemplo, de caucho) para crear una cámara de expansión dentro de la caja de engranajes 10. La cámara de expansión 50 puede ayudar a evitar que las juntas 30, 32 fallen y que el aceite salga de la caja de engranajes. El diafragma 36 puede expandirse o contraerse para aliviar los cambios de presión interna. Por ejemplo, cuando el aceite del engranaje se calienta, el aceite se expande, aumentando la presión interna. El diafragma 36 también puede expandirse para aliviar la presión y reducir la tensión en otros componentes, como las juntas estancas y las juntas. El diafragma 36 puede estar expuesto a la atmósfera en el lado de la cámara de expansión y expuesto a la presión interna de la caja de engranajes 10 en el otro lado. Esto puede permitir que el diafragma 36 normalice la presión interna de la caja de engranajes 10 con la presión atmosférica.

La cámara de expansión 50 puede exponer el diafragma 36 a la atmósfera a través de un respiradero 48 o alguna otra característica para no crear una cámara sellada alrededor del diafragma 36. El diafragma 36 puede utilizarse para aliviar la presión interna en la caja de engranajes 10 mediante la expansión o contracción en respuesta a un cambio de presión dentro de la caja de engranajes 10. El movimiento del diafragma puede cambiar el tamaño de la cámara 50. La cámara 50 puede expandirse o contraerse en una o más direcciones para normalizar la presión dentro de la caja de engranajes 10 con la presión fuera de la caja de engranajes 10.

Tener el diafragma 36 u otra cámara de expansión dentro de la caja de engranajes puede proporcionar ciertos beneficios. Por ejemplo, un diafragma elastomérico puede asentarse en un baño de aceite para engranajes que puede aumentar la flexibilidad y la vida útil del diafragma. El hecho de tener la cámara de expansión dentro de la caja de engranajes no requiere una cubierta separada para proteger la cámara de expansión. La propia tapa 22 de la caja de engranajes puede cubrir y proteger la cámara de expansión. La cámara de expansión 50 puede utilizarse para sellar o separar de otro modo la parte de trabajo de la caja de engranajes 10 de la atmósfera. En algunas realizaciones, la carcasa 12 de la caja de engranajes puede estar completamente llena de aceite para reducir la posibilidad de que haya aire dentro de la parte de trabajo de la carcasa 12 de la caja de engranajes. En general, las fluctuaciones de temperatura pueden dar lugar a la formación de agua dentro de la carcasa 12 de la caja de engranajes, lo que puede ser perjudicial para el funcionamiento de la caja de engranajes 10. En algunos casos, la caja de engranajes puede llenarse de manera que se elimine todo el espacio de aire. Al eliminar el espacio de aire, se reduce en gran medida la posibilidad de contaminación por agua del aceite, lo que puede prolongar la vida útil del aceite y de la caja de engranajes. La cámara de expansión 50 puede contraerse y expandirse en función de las condiciones de funcionamiento de la caja de engranajes. La formación de agua puede quedar confinada en gran medida en la cámara de expansión 50. La cámara de expansión 50 puede tener un orificio de ventilación 48 para regular la presión y un orificio de salida 54 para drenar los fluidos, como el agua, que pueden formarse durante el funcionamiento de la caja de engranajes 10. El orificio de salida 54 puede utilizarse para inspeccionar si hay aceite y/o agua dentro de la cámara de expansión 50 durante el uso de la caja de engranajes. El orificio de salida 54 puede ser utilizado como un alivio de presión durante la producción a prueba para ayudar a evitar que otros respiraderos sean expulsados durante la prueba. En algunas realizaciones, la caja de engranajes 10 puede no incluir un orificio de salida 54.

El diafragma 36 puede estar configurado para colocación dentro de la caja de engranajes 10 y para aliviar la acumulación de presión dentro de la caja de engranajes 10 causada por los cambios de temperatura y la expansión o contracción térmicas relacionadas de un volumen de aceite configurado para ser mantenido dentro de la carcasa exterior. Se comprobó en las pruebas que una caja de engranajes sin alivio de presión experimentaba un aumento de 6 psi con un aumento de la temperatura del aceite de 60,5 grados F. Una caja de engranajes 10 con un diafragma 36 bajo las mismas condiciones de prueba experimentó un aumento reducido de la presión.

Con referencia nuevamente a la figura 3, se muestra un método de colocación del diafragma 36 dentro de la caja de engranajes. El diafragma 36 puede colocarse para ser desplazado de la corona dentada 18 o cualesquiera otras partes móviles, tal como el eje de salida 20, para que pueda expandirse y contraerse alejándose de las partes móviles. Una brida 41 puede ayudar a asegurar el diafragma 36 a un lado posterior de la tapa 22 de la caja de engranajes. La tapa 22 de la caja de engranajes también puede incluir un canal o ranura exterior 23 y un canal o ranura interior 24. Los canales 23, 24 se extienden circunferencialmente alrededor de la tapa 22 de la caja de engranajes.

El diafragma 36 u otro tipo de dispositivo puede ser uno de los muchos dispositivos diferentes que pueden expandirse y contraerse en respuesta a un cambio de presión. El diafragma puede ser cualquiera de las múltiples formas y tamaños y puede estar conectado a la caja de engranajes 10 de muchas maneras diferentes. En la realización ilustrada, el diafragma 36 es sustancialmente circular y está colocado circunferencialmente alrededor del eje de salida 20. El diafragma 36 rodea completamente el eje de salida 20. En algunas realizaciones, el diafragma 36 puede rodear sólo parcialmente el eje de salida. Por ejemplo, el diafragma 36 puede rodear menos de 360 grados, menos de o igual a 270 grados, menos de o igual a 180 grados, o menos de o igual a 90 grados del eje de salida 20. En algunas realizaciones, el diafragma puede estar dividido en múltiples secciones de manera que el diafragma no es una sola pieza contigua de material. La caja de engranajes 10 puede incluir múltiples secciones de diafragma que rodean el eje de salida con espacios entre cada sección. En algunas realizaciones el diafragma puede tener una configuración no circular. Por ejemplo, el diafragma 36 puede tener el tamaño y la forma para encajar dentro de porciones o canales de la cubierta de la caja de engranajes 22.

En la realización ilustrada, el diafragma 36 tiene una porción ondulada 37, porciones de enganche 38a-b, y una aleta 39. Como se describirá con más detalle a continuación con respecto a la figura 12, la porción ondulada 37 puede tener cualquier forma o configuración. En algunas realizaciones, la sección ondulada puede ser sustituida por una sección plana. Las porciones de enganche 38a-b pueden ser protuberancias redondeadas que se extienden hacia afuera del diafragma y tienen el tamaño y la forma para enganchar los canales 23 y 24. La porción de enganche exterior 38a está configurada para colocarse dentro del canal exterior 23 y la porción de enganche interior 38b está configurada para colocarse dentro del canal interior 24. Las porciones de enganche 38a-b pueden funcionar como elementos de colocación y sellado para ayudar a colocar y sellar el diafragma dentro de la tapa 22 de la caja de engranajes. La aleta 39 del diafragma puede tener un tamaño y una forma que ayuden a fijar el diafragma 36 a la tapa de la caja de engranajes. La aleta 39 puede incluir una pluralidad de orificios que pueden utilizarse para asegurar la brida 41 sobre la solapa del diafragma y a la tapa 22 de la caja de engranajes. Con referencia adicional a la figura 4B se ilustra una vista de un ensamblaje parcial de la tapa 22 de la caja de engranajes, asegurando la brida 41 el diafragma a la tapa de la caja de engranajes.

El diafragma 36 está configurado para sellar la cámara de expansión 50 desde el interior de la caja de engranajes. La aleta 39, la brida 41, la porción de enganche interior 38b y el canal interior 24 pueden ayudar a sellar sustancialmente la porción interior del diafragma 36. Cuando la caja de engranajes está ensamblada, la porción de enganche exterior 38a, que está colocada dentro del canal exterior 23, se intercala entre la carcasa 12 de la caja de engranajes y la tapa 22 de la caja de engranajes, lo que sella sustancialmente el borde exterior del diafragma. La junta estanca exterior también puede ayudar a evitar que el aceite se escape de la carcasa 12 de la caja de engranajes en la costura entre la carcasa y la tapa 22.

El diafragma impide que el aire y/o el agua que se acumula dentro de la cámara de expansión contaminen el aceite dentro de la carcasa 12 de la caja de engranajes. El diafragma 36 también está colocado de manera que no se expanda ni se contraiga en ninguna de las partes móviles ni sea arrastrado hacia ellas. La posición del diafragma 36 en la figura 3 puede ilustrar una configuración por defecto, vacía o primera. La presencia de aceite u otro lubricante puede aumentar la presión dentro de la carcasa y hacer que el diafragma se contraiga o se aleje de la corona dentada 18 a una segunda configuración. A medida que la temperatura y la presión aumentan o disminuyen, el diafragma puede asumir otras posiciones contraídas o expandidas.

En algunos casos se ha hallado que un diafragma puede ser forzado a moverse hacia un engranaje de tornillo sinfín u otra parte móvil cuando se enfrenta al engranaje o a la parte. Por ejemplo, en condiciones de frío se puede crear un vacío cuando el engranaje sinfín gira. Este vacío puede hacer que un diafragma se mueva hacia el engranaje de tornillo sinfín. Este efecto indeseable puede impedir que el diafragma funcione correctamente. El diafragma puede colocarse a distancias definidas de las partes móviles, como la corona dentada 18 y el eje de salida 20, para evitar efectos indeseables causados por el movimiento del diafragma dentro de la caja de engranajes.

La cámara 50, formada por el diafragma 36 y la tapa 22 de la caja de engranajes, puede ser ventilada al exterior a través de un respiradero 48. Esto puede permitir que la cámara de expansión 50 esté dentro de la caja de engranajes 10 y, sin embargo, esté expuesta a la atmósfera exterior y compense adecuadamente un cambio de presión dentro de la caja de engranajes 10. Aunque no es fácilmente evidente en las figuras, la cámara de expansión 50 puede ser una cámara contigua que rodee completamente el eje de salida 20. La cámara puede tener un tamaño y una forma de sección transversal sustancialmente uniforme, tal como ilustran las porciones de la cámara 20 ilustradas en la figura 3. En algunas realizaciones, la forma de la sección transversal de la cámara puede variar dentro de la caja de engranajes. En algunas realizaciones, la cámara de expansión puede estar dividida en una pluralidad de secciones aisladas, teniendo cada sección un respiradero separado.

El respiradero 48 puede adoptar muchas formas. Por ejemplo, el respiradero 48 puede tener un filtro 56 y una tapa 58. Desde la cámara 50, el aire puede fluir a través del respiradero, luego a través del filtro 56 hacia la tapa 58 y luego hacia la atmósfera.

El respiradero 48 puede configurarse de tal manera que permita el flujo de aire a través de los canales y evite sustancialmente otros flujos como el agua, el lodo, etc. a través del respiradero. Por ejemplo, configurar el respiradero para que tenga una trayectoria tortuosa puede ayudar a evitar que el agua y otros materiales entren en el respiradero 48 y en la cámara 50. Además, un filtro 56 puede ayudar a evitar que el material entre en la cámara 50. Un ejemplo de filtro 56 es un respiradero atornillado con filtro interno etiquetado como respiradero de POV/metal, que se puede obtener de W. L. Gore & Associates, de Newark, Delaware. Además, se puede utilizar una tapa 58 para cubrir el filtro 56, para protegerlo y para añadir vueltas adicionales en el recorrido de ventilación.

Las figuras 7-10 ilustran una realización alternativa de la caja de engranajes 10' que incluye diferentes realizaciones del respiradero 48'y del orificio de salida 54'. La caja de engranajes opera como se describió anteriormente. En la realización ilustrada, el respiradero 48' y el orificio de salida 54' se extienden hacia fuera a través de la tapa 22 de la caja de engranajes' y son sustancialmente paralelos al eje de salida 20.

Las figuras 11A y 11B ilustran otra realización de una brida 141 para fijar un diafragma 136 a la tapa 122 de la caja de engranajes. En la realización ilustrada, la brida 141 puede incluir una porción interior 142, porciones de brazo 144, y una porción exterior 146. Las porciones de brazo 144 conectan la porción interior 142 y la porción exterior 146. La brida puede estar formada por múltiples piezas o por una sola pieza de material y puede incluir una pluralidad de agujeros u orificios para fijar la brida 141 a la tapa 122 de la caja de engranajes. La brida 141 está configurada para formar secciones 148A-D, también denominadas zonas de expansión 148. La realización ilustrada incluye cuatro secciones. Otras realizaciones pueden tener cualquier número de secciones, diferentes orientaciones, cada sección puede tener una forma y tamaño uniforme, y/o tener diferentes formas y tamaños. El diafragma 136 puede configurarse para ser intercalado entre la brida 141 y la tapa 122 de la caja de engranajes.

La brida 141 puede estar configurada para ayudar a soportar el diafragma 136 y limitar el recorrido del diafragma 136 durante la expansión y la contracción. Las divisiones del diafragma 136 en zonas de expansión ayudan a aislar cada zona y a controlar la cantidad de recorrido del diafragma 136 dentro de la zona. Varios factores pueden ayudar a controlar la cantidad de recorrido del diafragma, como la forma de la brida, el tamaño, la forma y la configuración del diafragma en cada zona, el material, y/u otros factores. Cada zona 148 del diafragma 136 puede tener una forma definida. En la figura 12A se ilustra una realización ejemplar de una zona 148 del diafragma 136. Las figuras 12B-12E ilustran varias formas en sección transversal de realizaciones del diafragma. Una zona de expansión del diafragma puede tener cualquier forma o configuración transversal. En algunas realizaciones, el diafragma 140 puede ser plano.

Además, la brida 141 puede ayudar a mejorar el montaje de la caja de engranajes. La brida 141 puede configurarse para sellar la cámara de expansión 50 dentro de la tapa 122 de la caja de engranajes independientemente de la carcasa 12 de la caja de engranajes. La brida 141 puede montarse directamente en la tapa de la caja de engranajes y no es necesario que entre en contacto con la carcasa. Esto puede proporcionar un montaje modular de la caja de engranajes 10 en el que la tapa de la caja de engranajes puede ser montada y probada sin requerir la fijación de la carcasa 12.

En algunas realizaciones, la caja de engranajes 10 puede incluir además uno o más orificios de sensor (no mostrados). Un sensor puede estar colocado dentro del orificio del sensor. En algunas realizaciones, cuando el orificio del sensor no está en uso por un sensor, el orificio puede ser tapado o cubierto. Puede ser deseable tener ciertos sensores en ciertas cajas de engranajes en un sistema de riego mientras que otras cajas de engranajes no tienen sensores o tienen sensores diferentes.

El (los) sensor(es) puede(n) comprender al menos uno de cualquier número de sensores, incluyendo sensores para medir o detectar la temperatura, el nivel de aceite, la humedad, la presión, la conductividad, etc. Un sensor de temperatura puede medir la temperatura dentro de la caja de engranajes, por ejemplo, la temperatura del aceite dentro de la caja de engranajes. Un sensor de nivel de aceite puede medir el nivel del aceite dentro de la caja de engranajes. Un sensor de humedad o hidrómetro puede detectar la presencia de humedad o agua dentro de la caja de engranajes. Un sensor de conductividad puede detectar la presencia de virutas metálicas. Estos sensores también pueden ser utilizados para otros propósitos y otros sensores pueden ser utilizados para estos mismos y para diferentes propósitos. Según algunas realizaciones, los sensores son compatibles con el aceite y pueden operar en rangos de temperatura entre 30-180 grados F.

En algunas realizaciones, el sensor puede estar configurado para transmitir información por cable o de forma inalámbrica. Por ejemplo, un transmisor puede estar situado en la caja de engranajes 10 o cerca de ella. El transmisor puede recibir información del sensor. Esta información puede ser transmitida desde el transmisor periódicamente o en tiempo real a un receptor o a un ordenador o monitor central y puede ser transmitida por cables, ondas de radio, teléfono móvil, etc. El transmisor y/o los sensores pueden ser alimentados a través de varios métodos, incluyendo conexiones eléctricas, batería, generador, etc.

El sensor puede conectarse con cables o sin cables a un ordenador de control. El control del ordenador puede mostrar, retransmitir o almacenar información del sensor para su uso presente o futuro. El control puede ser parte de la caja de engranajes o una unidad separada. Por ejemplo, en un sistema de riego de pivote central, un control puede estar situado en el pivote que puede recoger información de uno o más sensores, de una o más cajas de engranajes en el sistema. En algunas realizaciones, puede establecerse un sistema de supervisión que permita a un usuario, como un agricultor, supervisar la información procedente de los sensores en una ubicación central independiente de la ubicación de los sensores. El sistema de monitorización puede interactuar con el(los) control(es) o puede interactuar directamente con el(los) sensor(es).

El lenguaje condicional utilizado en el presente documento, como, entre otros, “puede”, “podría”, “pudiese”, “poder”, “por ejemplo”, y similares, a menos que se indique específicamente lo contrario, o se entienda de otro modo en el contexto utilizado, generalmente se entiende que algunas realizaciones incluyen, mientras que otras no incluyen, ciertas características, elementos y/o estados. Por lo tanto, dicho lenguaje condicional no pretende generalmente implicar que las características, elementos y/o estados sean de algún modo necesarios para una o más realizaciones o que una o más realizaciones incluyan necesariamente estas características, elementos y/o estados. El lenguaje conjuntivo como la expresión “al menos uno de X, Y y Z”, a menos que se indique específicamente lo contrario, se entiende con el contexto utilizado en general para transmitir que un elemento, término, etc. puede ser X, Y o Z. Por lo tanto, no se pretende que dicho lenguaje conjuntivo implique en general que algunas realizaciones requieran la presencia de al menos uno de X, al menos uno de Y y al menos uno de Z.

Aunque la descripción detallada anterior puede haber mostrado, descrito y señalado características novedosas aplicadas a diversas realizaciones, puede entenderse que pueden realizarse diversas omisiones, sustituciones y/o cambios en la forma y detalles de cualquier realización particular sin apartarse del espíritu de la descripción. Como puede reconocerse, algunas realizaciones pueden llevarse a cabo dentro de una forma que no proporciona todas las características y beneficios expuestos en el presente documento, ya que algunas características pueden ser utilizadas o practicadas por separado de otras.

Además, las características descritas en relación con una realización pueden ser incorporadas en otra de las realizaciones descritas, incluso si no se describen expresamente en el presente documento, y las realizaciones que tienen la combinación de características siguen estando dentro del alcance de la descripción. Por ejemplo, las características descritas anteriormente en relación con una realización pueden utilizarse con una realización diferente descrita en el presente documento y la combinación sigue estando dentro del alcance de la descripción. Debe entenderse que varias características y aspectos de las realizaciones descritas pueden combinarse o sustituirse entre sí para formar modos variables de las realizaciones de la descripción. Por lo tanto, se pretende que el alcance de la descripción en este documento no debe ser limitado por las realizaciones particulares descritas anteriormente. En consecuencia, a menos que se indique lo contrario, o a menos que sea claramente incompatible, cada realización de esta descripción puede comprender, además de sus características esenciales descritas en el presente documento, una o más características como las descritas en el presente documento de cada una de las otras realizaciones descritas en el presente documento.

Los rasgos, materiales, características o grupos descritos en relación con un aspecto, realización o ejemplo particular deben entenderse aplicables a cualquier otro aspecto, realización o ejemplo descrito en esta sección o en cualquier otra parte de esta memoria descriptiva, a menos que sean incompatibles con ellos. Todas las características descritas en esta memoria descriptiva (incluyendo las reivindicaciones, el resumen y los dibujos acompañantes), y/o todos los pasos de cualquier método o proceso así descrito, pueden combinarse en cualquier combinación, excepto las combinaciones en las que al menos algunas de dichas características y/o pasos sean mutuamente excluyentes. La protección no se limita a los detalles de las realizaciones anteriores. La protección se extiende a cualquier novedad, o cualquier combinación novedosa, de las características descritas en esta memoria descriptiva (incluyendo las reivindicaciones, el resumen y los dibujos acompañantes), o a cualquier novedad, o cualquier combinación novedosa, de los pasos de cualquier método o proceso descrito.

Además, ciertas características que se describen en esta descripción en el contexto de implementaciones separadas también pueden implementarse en combinación en una sola implementación. A la inversa, varias características que se describen en el contexto de una única implementación también pueden implementarse en múltiples implementaciones por separado o en cualquier combinación secundaria adecuada. Además, aunque las características pueden ser descritas anteriormente como actuando en ciertas combinaciones, una o más características de una combinación reivindicada pueden, en algunos casos, ser quitadas de la combinación, y la combinación puede ser reivindicada como una combinación secundaria o variación de una combinación secundaria. Además, aunque las operaciones pueden representarse en los dibujos o describirse en la memoria descriptiva en un orden concreto, no es necesario que dichas operaciones se realicen en el orden concreto mostrado o en orden secuencial, o que se realicen todas las operaciones, para lograr los resultados deseados. En los métodos y procesos ejemplares pueden incorporarse otras operaciones que no se representan o describen. Por ejemplo, pueden realizarse una o más operaciones adicionales antes, después, simultáneamente o entre cualquiera de las operaciones descritas. Además, las operaciones pueden reorganizarse o reordenarse en otras implementaciones. Los expertos en la materia apreciarán que, en algunas realizaciones, los pasos reales dados en los procesos ilustrados y/o descritos pueden diferir de los mostrados en las figuras. Dependiendo de la realización, algunos de los pasos descritos anteriormente pueden ser eliminados, pudiendo añadirse otros.

Además, las características y atributos de las formas de realización específicas expuestas anteriormente pueden combinarse de diferentes maneras para formar realizaciones adicionales, todas las cuales caen dentro del ámbito de la presente descripción. Además, la separación de varios componentes del sistema en las implementaciones descritas anteriormente no debe entenderse como que se requiera dicha separación en todas las implementaciones, y debe entenderse que los componentes y sistemas descritos pueden integrarse generalmente juntos en un único producto o empaquetarse en múltiples productos.

A efectos de la presente descripción, se describen en el presente documento ciertos aspectos, ventajas y características novedosas. No necesariamente todas estas ventajas pueden lograrse de acuerdo con cualquier realización particular. Así, por ejemplo, los expertos en la materia reconocerán que la descripción puede ser realizada o llevada a cabo de una manera que logre una ventaja o un grupo de ventajas como las que se indican en el presente documento sin lograr necesariamente otras ventajas como las que se pueden indicar o sugerir en el presente documento.

El lenguaje de grado utilizado en este documento, como los términos “aproximadamente”, “sobre”, “generalmente” y “sustancialmente”, tal como se utiliza en este documento, representa un valor, una cantidad o una característica cercana al valor, la cantidad o la característica indicada que todavía realiza una función deseada o logra un resultado deseado. Por ejemplo, los términos “aproximadamente”, “sobre”, “generalmente” y “sustancialmente” pueden referirse a una cantidad que está dentro del 10%, dentro del 5%, dentro del 1%, dentro del 0,1% y dentro del 0,01% de la cantidad indicada. Como otro ejemplo, en algunas realizaciones, los términos “paralelo en general” y “sustancialmente paralelo” se refieren a un valor, cantidad, o característica que se aparta de exactamente paralelo por menos de o igual a 15 grados, 10 grados, 5 grados, 3 grados, 1 grado, 0,1 grado, o de otra manera.

No se pretende que el alcance de la presente descripción quede limitado por las descripciones específicas de las realizaciones preferidas en esta sección o en otra parte de esta memoria descriptiva, y puede ser definido por las reivindicaciones como se presentan en esta sección o en otra parte de esta memoria descriptiva o como se presenten en el futuro. El lenguaje de las reivindicaciones debe interpretarse de forma amplia, basándose en el lenguaje empleado en las reivindicaciones y sin limitarse a los ejemplos descritos en la presente memoria descriptiva o durante la tramitación de la solicitud, cuyos ejemplos deben interpretarse como no exclusivos.

A menos que el contexto requiera claramente lo contrario, a lo largo de la descripción y las reivindicaciones, las palabras “comprender”, “comprendiendo” y similares, deben interpretarse en un sentido inclusivo en contraposición a un sentido exclusivo o exhaustivo, es decir, en el sentido de “incluido, pero sin limitación”.

La referencia a cualquier técnica anterior en esta descripción no es, y no debe tomarse como, un reconocimiento o cualquier forma de sugerencia de que esa técnica anterior forma parte del conocimiento general común en el campo de la actividad en cualquier país del mundo.

También puede decirse que la invención consiste en general en las partes, elementos y características referidas o indicadas en la descripción de la solicitud, individual o colectivamente, en cualquiera o en todas las combinaciones de dos o más de dichas partes, elementos o características.

Cuando, en la descripción anterior, se hace referencia a enteros o componentes con equivalentes conocidos de los mismos, dichos enteros se incorporan aquí como si se expusieran individualmente. Además, cuando se ha utilizado el término “sustancialmente” o cualquiera de sus variantes como palabra de aproximación adyacente a un valor o rango numérico, se pretende proporcionar suficiente flexibilidad en el valor o rango numérico adyacente que abarque las tolerancias de fabricación estándar y/o el redondeo a la siguiente cifra significativa, lo que sea mayor.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Una caja de engranajes (10) para un sistema de riego que comprende:

una carcasa (12);

un eje de salida (20);

un engranaje de tornillo sinfín (16) dentro de la carcasa;

una corona dentada (18) dentro de la carcasa y configurada para ser enganchada con el engranaje de tornillo sinfín y accionar el eje de salida;

y caracterizada porque un diafragma (36) está colocado dentro de la carcasa definiendo una primera cámara (50) sellada fluidamente con respecto a una segunda cámara, y el diafragma se extiende circunferencialmente alrededor de todo el eje de salida, y la primera cámara está configurada para expansión y contracción y está configurada para ser colocada dentro de la carcasa para regular la presión dentro de la carcasa; y

un respiradero (48) está configurado para permitir el flujo de aire entre la atmósfera y la primera cámara.

2. La caja de engranajes de la reivindicación 1, comprendiendo además un orificio de salida sellable (54) que se conecta a la primera cámara.

3. La caja de engranajes de la reivindicación 2, en la que el orificio de salida está configurado para drenar fluidos de la primera cámara.

4. La caja de engranajes de la reivindicación 1, en la que el engranaje de tornillo sinfín y la corona dentada están dispuestos dentro de la segunda cámara que está separada de la primera cámara.

5. La caja de engranajes de la reivindicación 4, en la que el diafragma está configurado para separar fluidamente un lubricante dispuesto dentro de la segunda cámara de la primera cámara.

6. La caja de engranajes de la reivindicación 1, en la que el diafragma comprende dos o más porciones.

7. La caja de engranajes de la reivindicación 1, en la que la carcasa comprende además:

un cuerpo de carcasa (12); y

una tapa de carcasa (22), donde la primera cámara está dispuesta dentro de la tapa de la carcasa.

8. La caja de engranajes de la reivindicación 7, en la que un elemento de retención (41) fija el diafragma a la tapa de la carcasa, en la que el elemento de retención está configurado para sellar fluidamente la primera cámara dentro de la tapa de la carcasa.

9. La caja de engranajes de la reivindicación 8, en la que el elemento de retención define una pluralidad de zonas de expansión (148) del diafragma, en la que el elemento de retención está configurado para limitar el movimiento del diafragma.

10. La caja de engranajes de la reivindicación 7, en la que un borde exterior del diafragma está fijado entre la tapa de la carcasa y el cuerpo de la carcasa, y un elemento de retención fija un borde interior del diafragma a la tapa de la carcasa, en la que el elemento de retención junto con el cuerpo de la carcasa está configurado para sellar fluidamente la primera cámara dentro de la tapa de la carcasa.

11. La caja de engranajes de la reivindicación 1, en la que el diafragma comprende una sección ondulada (37).

12. La caja de engranajes de la reivindicación 1, en la que el diafragma comprende una sección ondulada configurada para expansión y contracción.

13. Un método de configurar una caja de engranajes para un sistema de riego para su funcionamiento, comprendiendo el método:

proporcionar una caja de engranajes que comprende:

una carcasa (12);

un eje de salida (20);

un engranaje de tomillo sinfín (16) dentro de la carcasa;

una corona dentada (18) dentro de la carcasa y configurada para engancharse con el engranaje de tomillo sinfín y accionar el eje de salida;

y caracterizado por un diafragma (36) colocado dentro de la carcasa que define una primera cámara (50) sellada fluidamente con respecto a una segunda cámara, y el diafragma se extiende circunferencialmente alrededor de todo el eje de salida, y la corona dentada y el engranaje de tornillo sinfín están colocados dentro de la segunda cámara; y por un respiradero (28) configurado para mantener la presión dentro de la primera cámara a una presión sustancialmente atmosférica;

llenar, a través de un orificio de entrada (28), la totalidad de la segunda cámara de la caja de engranajes con un lubricante tal que el lubricante desplace sustancialmente el aire dentro de la segunda cámara; y

sellar el orificio de entrada de manera que se impida la entrada de aire en la segunda cámara durante el funcionamiento de la caja de engranajes.