DE202013103972U1

DE202013103972U1 - Pumpe mit Schneidrad und Vorzerkleinerer

Info

Publication number: DE202013103972U1
Application number: DE202013103972.1U
Authority: DE
Original assignee: Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
Current assignee: Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-12-15
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: EP3042081B1; US20160208812A1; JP2016528442A; WO2015032608A1; TW201510373A; EP3042081A1; JP6149164B2; US10280933B2

Abstract

Pumpe mit einem Schneidrad (20) und einem Vorzerkleinerer (26), der durch einen axial vom Schneidrad (20) ausgehenden Wellenabschnitt (24) angetrieben ist und mehrere radial von dem Wellenabschnitt (24) ausgehende Flügel (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (28) sich in ihrer axialen Anordnung an dem Wellenabschnitt (24) voneinander unterscheiden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem Schneidrad und einem Vorzerkleinerer, der durch einen axial vom Schneidrad ausgehenden Wellenabschnitt angetrieben ist und mehrere radial von dem Wellenabschnitt ausgehende Flügel aufweist.
Eine Pumpe dieser Art ist aus DE 10 2008 031 842 B3 bekannt und dient die beispielsweise in Werkzeugmaschinen zum Fördern von mit Metallspänen verunreinigten Kühlschmierstoffemulsionen. Bei dieser Pumpe handelt es sich um eine Kreiselpumpe, die zusätzlich zum Radial-Laufrad ein vorgelagertes Axial-Laufrad aufweist, das als Schneirad ausgebildet ist und am stromaufwärtigen Ende Schneidkanten besitzt, die mit radial in der Ansaugöffnung angeordneten stationären Gegenmessern zusammenwirken, so dass angesaugte Späne und sonstige Verunreinigungen abgeschert und zerkleinert werden können. Durch den Vorzerkleinerer werden grobe Verunreinigungen zerhackt, bevor sie vom Axiallaufrad angesaugt und weiter zerkleinert werden.
US 6 224 331 B1 und US 5 460 483 zeigen Pumpen mit ähnlichen Vorzerkleinerern.
In einer typischen Einbausituation ist die Pumpe vertikal in einem Sammelbecken für den flüssigen Kühlschmierstoff angeordnet, so dass der Vorzerkleinerer einen gewissen vertikalen Abstand zum Boden des Sammelbeckens hat. Die Flügel des Vorzerkleinerers sind ähnlich wie bei einem Propeller schräg zur Rotationsebene der Flügel angestellt, so die Späne besser angesaugt und transportiert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe der oben genannten Art zu schaffen, die weiter verbesserte Ansaug- und Transporteigenschaften für die Späne aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Flügel sich in ihrer axialen Anordnung an dem Wellenabschnitt voneinander unterscheiden.
Durch die unterschiedliche axiale Anordnung der Flügel an dem Wellenabschnitt wird erreicht, dass bei vertikalem Einbau der Pumpe einer der Flügel einen Abschnitt oder ein Ende aufweist, der oder das dem Boden des Sammelbeckens näher liegt als jeder Teil jedes anderen Flügels. Da dieser Flügel somit dem Boden des Sammelbeckens sehr nahe kommt, ist er in der Lage, einen Sog zu erzeugen, mit dem auch schwerere Späne, die auf dem Boden des Sammelbeckens liegen, angesaugt und angehoben werden können. Der oder die übrigen Flügel, die axial versetzt weiter oben an dem Wellenabschnitt angeordnet sind, sorgen dann für einen Weitertransport der in dieser Weise angehobenen Späne zur Ansaugöffnung der Pumpe. Die Erfindung ermöglicht es somit, auch schwere Späne wirksamer vom Boden des Sammelbeckens abzusaugen oder zu dem Schneidrad zu transportieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die axialen Anordnungen der Flügel an dem Wellenabschnitt können sich beispielsweise dadurch unterscheiden, dass die Fußbereiche, mit denen die Flügel an den Umfang des Wellenabschnitts anschließen, axial gegeneinander versetzt sind. Weiterhin können die axialen Anordnungen sich dadurch unterscheiden, dass die Flügel unterschiedliche Winkel mit der Achse des Wellenabschnitts bilden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bildet ein Flügel, dessen Fußbereich am weitesten unten, also am nächsten zum freien Ende des Wellenabschnitts angeordnet ist, mit der Achse des Wellenabschnitts einen stumpfen Winkel, so dass er sich bei vertikalem Einbau der Pumpe mit seinem freien Ende nach unten in Richtung auf den Boden des Sammelbeckens erstreckt, während ein anderer Flügel, dessen Fußbereich sich weiter oben befindet, mit der Achse einen spitzen Winkel bildet, so dass sein freies Ende nach oben in Richtung der Ansaugöffnung weist. Durch den sich schräg nach unten erstreckenden Flügel können dann die Späne wirksam vom Boden des Sammelbeckens angehoben werden, während der entgegengesetzt angestellte obere Flügel der Strömung des flüssigen Mediums und damit auch der Bewegung des angehobenen Spans eine Richtung gibt, die eine nach innen auf die Achse des Wellenabschnitts gerichtete Komponente hat. Dieser Flügel sorgt somit dafür, dass die Späne nicht in radialer Richtung weggeschleudert werden, sondern in die Ansaugöffnung der Pumpe eintreten.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen axialen Schnitt durch einen Ansaugbereich einer erfindungsgemäßen Pumpe;
2 den Ansaugbereich der Pumpe in einer Ansicht von unten;
3 einen axialen Schnitt durch einen Vorzerkleinerer; und
4 den Vorzerkleinerer in einer Ansicht von unten.
Die in 1 in einem axialen Teilschnitt gezeigte Pumpe weist ein Gehäuse 10 auf, in dem eine Welle 12 drehbar gelagert ist und das eine koaxial zu der Welle angeordnete Ansaugöffnung 14 bildet. In einem nicht gezeigten, weiter oben gelegenen Teil bildet das Gehäuse 10 eine Pumpenkammer, in der ein auf die Welle 12 aufgekeiltes Laufrad, beispielsweise ein Radiallaufrad rotiert.
Es soll im folgenden angenommen werden, dass die Pumpe in vertikaler Position in einem nicht gezeigten Sammelbecken für Kühlschmierstoff angeordnet ist, so dass ihre Ansaugöffnung 14 dem Boden des Sammelbeckens zugewandt ist und in die in diesem Sammelbecken enthaltene Flüssigkeit eintaucht. Die Flüssigkeit wird somit von der Pumpe durch die Ansaugöffnung 14 hindurch nach oben angesaugt.
In die Ansaugöffnung 14 ist eine Schneidplatte 16 eingesetzt, die die Ansaugöffnung größtenteils versperrt und lediglich vier kleinere Durchlassöffnungen 18 freilässt. In der Darstellung in 1 verläuft die Schnittebene, die in 2 durch die Linie I-I angegeben wird, außermittig durch die Ansaugöffnung, so dass eine der Durchlassöffnungen 18 angeschnitten wird.
Oberhalb der Schneidplatte 16 ist auf der Welle 12 ein Schneidrad 20 befestigt, dessen Flügel am unteren Rand Schneidkanten 22 aufweisen, die sich, wenn das Schneidrad 20 rotiert, dicht über die oberen Enden der Durchlassöffnungen 18 hinweg bewegen. In 2 sind die gezahnten Schneidkanten 22 des Schneidrades durch die Durchlassöffnungen 18 hindurch zu erkennen. Die Flügel des Schneidrades 20 (in dem in 2 gezeigten Beispiel handelt es sich um drei Flügel, die in Winkelabständen von 120° angeordnet sind), können in Drehrichtung geschwungen sein, so dass das Schneidrad 20 zugleich als Radial-Laufrad wirkt. Sie können jedoch wahlweise auch schraubenförmig gestaltet sein, so dass das Schneidrad als Axial-Laufrad wirkt.
Wenn, wie es bei Werkzeugmaschinen häufig der Fall ist, in dem Kühlschmierstoff, der vom Werkzeug der Maschine zurückgepumpt wird, Späne des bearbeiteten Werkstücks enthalten sind, beispielsweise Stahlspäne, so werden diese zusammen mit der Flüssigkeit durch die Ansaugöffnung 14 angesaugt, und sie werden beim Durchtritt durch die Durchlassöffnungen 18 von den Schneidkanten 22 des Schneidrades erfasst und am Rand der Durchlassöffnungen 18 abgeschert. Auf diese Weise lässt sich verhindern, dass sich die Späne in der Pumpe verknäulen und verklemmen und zur Verstopfung oder zum Blockieren der Pumpe führen. Zugleich werden die Späne auf eine Größe zerkleinert, in der sie von der Strömung des Kühlschmierstoffs leichter mitgenommen werden können. So wird die Verstopfungsgefahr in nachgeschalteten Rohrleitungen minimiert.
Die Welle 12 der Pumpe erstreckt sich durch eine Mittelbohrung der Schneidplatte 16 und bildet unterhalb dieser Schneidplatte einen Wellenabschnitt 24, der einen Vorzerkleinerer 26 zur Vorzerkleinerung der Späne trägt. Wie 2 zeigt, weist der Vorzerkleinerer 26 zwei Flügel 28 auf, die in der Projektion auf die zur Achse der Welle 12 senkrechte Ebene (Zeichenebene in 2) so angeordnet und geformt sind, dass sie unter einer 180°-Drehung um die Achse der Welle 12 symmetrisch sind. Die Flügel 18 haben eine geschwungene Form und erstrecken sich von Fußbereichen 30, mit denen sie an den Wellenabschnitt 24 angesetzt sind, zunächst radial nach außen, biegen dann jedoch in Umfangsrichtung ab, so dass ihre freien Enden in Rotationsrichtung (im Gegenuhrzeigersinn in 2) nachlaufen.
Während die Flügel 28 in der Projektion in 2 symmetrisch sind, erkennt man in 1, dass sie sich in ihrer axialen Anordnung an den Wellenabschnitt 24 unterscheiden. Insbesondere sind die Fußbereiche 30 der beiden Flügel axial gegeneinander versetzt. Bei dem in 1 linken Flügel liegt der Fußbereich 30 näher am freien Ende des Wellenabschnitts 24, also weiter unten, während er bei dem in 1 rechten Flügel in einer höheren Position liegt, also näher an der Schneidplatte 16.
Außerdem erstreckt sich der in 1 linke Flügel 28 zum freien Ende hin schräg nach unten, so dass er mit der Achse der Welle 12 einen stumpfen Winkel von annähernd 135° bildet, während der andere Flügel sich schräg nach oben erstreckt und folglich mit der Achse der Welle 12 einen spitzen Winkel von annähernd 45° bildet.
Außerdem sind die Flügel 28, insbesondere deren mittlere Abschnitte, die jeweils zwischen dem Fußbereich 30 und dem freien Ende liegen, propellerartig angestellt, so dass die Flügel zusammen einen nach oben gerichteten Sog erzeugen, der einen Transport des flüssigen Mediums in Richtung auf die Ansaugöffnung 14 bewirkt.
Da der in 1 linke Flügel 28 dem Boden des Sammelbeckens näher liegt, ist er besonders dazu geeignet, verhältnismäßig schwere Späne, die auf dem Boden des Sammelbeckens liegen, anzuheben und in Richtung auf die Ansaugöffnung 14 zu transportieren. Aufgrund der Schrägstellung dieses Flügels wird hier dem flüssigen Medium und damit auch den Spänen ein Impuls erteilt, der etwa die in 1 durch einen Pfeil A angegebene Richtung hat und somit eine radial nach außen gerichtete Komponente aufweist. Bevor die Späne sich jedoch in radialer Richtung zu weit von dem Wellenabschnitt 24 entfernen können, gelangen sie in den Wirkungsbereich des anderen Flügels 28 (rechts in 1), der ihnen einen Impuls in Richtung des Pfeils B erteilt und sie somit in Richtung auf die Achse des Wellenabschnitts 24 und damit in Richtung auf die Durchlassöffnungen 18 der Schneidplatte 16 zurücktreibt. Auf diese Weise arbeiten die beiden Flügel 28 gewissermaßen arbeitsteilig, wobei ein Flügel die Aufgabe hat, schwere Späne vom Boden des Sammelbeckens anzuheben, und der andere Flügel für einen Weitertransport dieser Späne in Richtung auf die Ansaugöffnung 14 sorgt, wo die Späne dann in den Durchlassöffnungen 18 mit Hilfe des Schneidrades 20 abgeschert werden.
Aufgrund der geschwungenen Form der Flügel 28 und aufgrund der Schrägstellung dieser Flügel werden die Späne jedoch nicht auf direktem Wege vom Boden des Sammelbeckens zu den Durchlassöffnungen 18 transportiert, sondern sie werden zunächst an den geschweiften Vorderkanten der Flügel 28 radial nach außen geführt, so dass sie in den Wirkungsbereich von stationären Gegenmessern 32 kommen, die in einem Messerträger 34 gehalten sind und sich parallel zur Achse der Welle 12 und des Wellenabschnitts 24 erstrecken.
Im gezeigten Beispiel werden die Gegenmesser 32 durch rechteckige Platten aus einem harten Material (z.B. Duplex-Gussstahl, Hartmetall, gehärteter Werkzeugstahl) gebildet, die jeweils eine auf den Vorzerkleinerer 26 gerichtete Brechkante bilden. Da sich die Flügel 28 mit ihren äußeren Umfangsbereichen in geringem Abstand an den Gegenmessern 32 vorbeibewegen, werden die mitgeführten Späne, insbesondere längere Späne, die zum Verknäulen neigen, an den Gegenmessern 32 zerschlagen, so dass sie ungehindert zu den Einlassöffnungen 18 weitertransportiert werden können.
Der Messerträger 34 hat im gezeigten Beispiel die Form einer Vertikalen, im Querschnitt U-förmigen Wand, die sich auf der offenen Seite des U (nach oben in 2) trichterförmig erweitert. Die Gegenmesser 32 erstrecken sich durch Öffnungen 36 (1) des Messerträgers 34 und sind mit Schrauben 38 (2) lösbar befestigt, so dass sie sich auswechseln lassen, wenn die Brechkanten verschlissen sind.
In 3 und 4 ist der Vorzerkleinerer 26 gesondert dargestellt. 3 zeigt dabei einen axialen Schnitt längs der Linie III-III in 4 und lässt den axialen Versatz zwischen den Fußbereichen 30 der beiden Flügel 28 deutlich erkennen.
Weiterhin ist insbesondere in 4 zu erkennen, dass jeder Flügel 28 am freien Ende einen hakenförmig nach außen gekröpften Mitnehmer 40 aufweist. Wenn die Späne auf die konvex geschwungene Vorderkante des Flügels 28 auftreffen und an dem Flügel radial nach außen abgleiten, so setzt der Mitnehmer 40 dieser Abgleitbewegung einen gewissen Widerstand entgegen, so dass die Späne in ihrer Position am äußeren Ende des Flügels etwas aufgehalten werden, bis dieses Ende des Flügels sich an der Brechkante eines der Gegenmesser 32 vorbei bewegt und die an dem Mitnehmer "hängenden" Späne zerschlagen werden. Auf diese Weise lässt sich eine besonders wirksame Vorzerkleinerung der Späne erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008031842 B3 [0002]
US 6224331 B1 [0003]
US 5460483 [0003]

Claims

Pumpe mit einem Schneidrad (20) und einem Vorzerkleinerer (26), der durch einen axial vom Schneidrad (20) ausgehenden Wellenabschnitt (24) angetrieben ist und mehrere radial von dem Wellenabschnitt (24) ausgehende Flügel (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (28) sich in ihrer axialen Anordnung an dem Wellenabschnitt (24) voneinander unterscheiden.
Pumpe nach Anspruch 1, bei der Fußbereiche (30), mit denen die Flügel (28) an den Umfang des Wellenabschnitts (24) anschließen, in Axialrichtung des Wellenabschnitts gegeneinander versetzt sind.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Flügel (28) unterschiedliche Winkel mit der Achse des Wellenabschnitts (24) einschließen.
Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Vorzerkleinerer (26) eine Anzahl N von Flügeln (28) aufweist, die so angeordnet und geformt sind, dass sie in der Projektion auf eine zur Achse des Wellenabschnitts (24) senkrechte Ebene unter einer Drehung von 360/N ° um die Achse des Wellenabschnitts (24) symmetrisch sind.
Pumpe nach Anspruch 4, bei der die Anzahl N gleich zwei ist.
Pumpe nach den Ansprüchen 2, 3 und 5, bei der der Flügel (28), dessen Fußbereich (30) dem freien Ende des Wellenabschnitts (24) näher liegt, mit der Achse des Wellenabschnitts einen stumpfen Winkel bildet, so dass das Ende dieses Flügels axial von dem Schneidrad (20) weg weist, während der andere Flügel (28) mit der Achse des Wellenabschnitts (24) einen spitzen Winkel bildet.
Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Flügel (28) in der Projektion auf die zur Achse des Wellenabschnitts (24) senkrechte Ebene eine derart geschwungene Form haben, dass ihre in Drehrichtung vorauslaufende Kante konvex gekrümmt ist.
Pumpe nach Anspruch 7, bei der der Vorzerkleinerer (26) von einem Kranz von stationären Gegenmessern (32) umgeben ist, an denen sich die freien Enden der Flügel (28) bei der Drehung des Vorzerkleinerers in geringem Abstand vorbeibewegen.
Pumpe nach Anspruch 8, bei der jeder Flügel (28) am freien Ende einen nach außen gekröpften Mitnehmer (40) aufweist, der der Bewegung von Spänen, die an der konvex gekrümmten Kante des Flügels (28) abgleiten, einen Widerstand entgegensetzt.