JP5162532B2 - 切断インペラおよび前部カッターを有するポンプ - Google Patents

Description

本発明は、切断インペラと、切断インペラから軸方向に突出するシャフト部によって駆動する前部カッター（per-cutter）とを有するポンプに関する。

この種のポンプはドイツ特許公報DE 10 2005 014 348 B3において知られており、たとえば、金属の切れ端が混入した潤滑クーラントエマルジョンを循環させるための工作機械として用いられる。このポンプは遠心ポンプであり、ラジアルインペラに加えて、切断インペラとして形成された上流のアキシャルインペラと、吸引口に半径方向に設けられた固定カウンターブレードと協働する、上流端部に設けられた切断端部とを有し、これにより、吸引された切れ端やその他の不純物は切断され、切り刻まれることとなる。前部カッターは、粗い不純物をアキシャルインペラによって吸引される前により細かく切断する際に、不純物の切断のために用いられる。

本発明の目的は、切断特性がより改善された上記タイプのポンプを提供することにある。

本発明によれば、前部チョッパを、ポンプの吸引ポートにより囲まれたものとし、吸引ポートを、少なくとも前部チョッパの近傍の長さ部分において、非円形の内部断面を有するような構成とすることにより、上記目的を達成する。

工作機械において発生する切れ端（たとえば、加工屑など）は、一般に螺旋形を有しており、互いにくっついて、吸引および切断が困難な比較的複雑な塊（relatively complex clews）を形成する。ポンプの前部チョッパは、このような切れ端の塊を分解し、あるいは、少なくとも切れ端が切断インペラの領域に搬送され、かつ、切断インペラの領域で切断できる程度となるように、切れ端の塊をほどくために作用する。本発明の特徴は、このような前部チョッパの効率を改良したことにある。

まず、吸引ポートで囲むことは、流れを集中させるために効果的であり、かつ、これにより、より効率的に切れ端の塊を前部チョッパ領域中に引き寄せることができる。

前部チョッパが回転することにより、切れ端の塊の回転を引き起こし、これによって、吸引ポートの内壁に沿って周囲を移動させることができる。この壁は、非円形の断面を有しているため、前部チョッパおよび吸引ポートの内壁の間に形成される、分解された切れ端のための通路は、広くなったり、狭くなったりを繰り返す。このことにより、分解され切れ端を、その後、すぐに切断インペラに向かって搬送することができ、かつ、最終的にそこで分解することができるため、切れ端の塊を分解するためには非常に好ましい。

しかも、吸引ポートは不測の接触に対する保護装置となり、これにより、潤滑クーラントエマルジョンのポンプを、吸引ポートに人が近づき易いような方向、たとえば、水平方向に設置することが可能となる。

本発明の実用的な実施形態とさらなる改善例は従属請求項に記載されている。

好ましくは、前部チョッパは、軸方向に突出した突起を備えたブレードホイール形状であり、この突起は吸引される液体の強い回転を引き起し、これにより、切れ端の塊が前部チョッパとともに回転し、速い速度で吸引ポートの壁に対して移動する効果を奏する。

図１は本発明に係るポンプを示す軸方向切断面図である。 図２はポンプの吸入ポートを示す斜視図である。 図３は前部チョッパを示す図である。 図４は前部チョッパを示す図である。 図５は前部チョッパを示す図である。 図６は図１に示すVI−VI線に沿った切断面図である。

本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係るポンプを示す軸方向切断面図、図２はポンプの吸入ポートを示す斜視図、図３〜図５は前部チョッパを示す図であり、それぞれ異なる角度から見た図、図６は図１に示すVI−VI線に沿った切断面図である。

図１に示す延伸ポンプは、実質的に円筒状のケーシング１０を有し、このケーシング１０の底部にヘッド部材１２が設けられ、少なくともこのヘッド部材１２が、工作機械の機械ベースに設けられた液体容器（不図示）に浸される。このヘッド部材１２内部には、ラジアルインペラ１６を収容するポンプチャンバ１４が形成されている。シャフト１８は、ケーシング１０内に同軸上に支持され、このシャフト１８の頂端は、駆動モータ（不図示）に接続され、固定ベアリング（不図示）により支持されている。これらベアリングは、シャフト１８の軸方向の位置を決定する。ラジアルインペラ１６はシャフト１８にキーを用いて固定されている。ヘッド部材１２の壁面は、ポンプチャンバ１４の下部に形成されており、下方に向かって突出する、インペラ１６およびシャフト１８と同軸となる吸引路２０を形成し、ここに、吸引ポート２２が軸方向に沿って隣接している。

インペラは、半開状のインペラであって下方に向かって開放するブレード２４を有する。これらのブレードは、液体が、吸引ポート２２および吸引路２０を介して吸引され、そして、吸引された液体が、ポンプチャンバ１４の外側外周面を超えて溝付チャンバ２６内に向かって半径方向および外方向へ搬送されるように、傾斜して設けられている。このように溝付チャンバ２６内で液体圧が上昇することにより、液体は、矢印Ａ方向の上方へ、ケーシング１０に形成された上昇路２８を通って、図１には示していないポンプ排出部３０（図６参照）へと流れる。

吸引プレート３２は、吸引路２０の下端部に設けられ、この吸引プレートは、ポンプチャンバ１４の底部を画定するとともに、吸引口３４を有している（図２参照）。

螺旋ブレード３６を有する、アキシャルインペラとしての切断インペラ３８は、吸引路２０の内部にあるシャフト１８に設けられている。切断インペラ３８は、吸引ポート２２の上端部から、吸引口３４を通り、さらに軸方向上方へ向かってポンプチャンバ１４の内部へ液体を搬送する。

図２は、ポンプの底部を示す図である。吸引口３４から見ると、切断インペラのブレード３６が見える。吸引プレート３２は、半径方向内側に向かって吸引口３４へ突出する２つのカウンターブレード４０を形成するとともにブレード３６の歯形状切断エッジ４４と協働する切断エッジ４２を有する。カウンターブレード４０は、螺旋形状に湾曲されており、その結果、内側から外側に向かって、インペラの回転方向（図２中において反時計回り方向）における半径方向から逸れている。

切断インペラの切断エッジ４４は実質的に半径方向に延在するので、カウンターブレードの切断エッジ４２は螺旋形状とされているが、これらの切断エッジは、切断インペラが回転すると鋏のように協働する。そして、これら切断エッジが互いに接近することにより、鋏動作が、実質的に半径方向の内側から外側に向かって進行する。また、外側において、切断エッジ４４は、切断インペラ３８の回転方向と反対方向に湾曲している。

切断エッジ４４は、吸引口３４の開口半径を超えて半径方向外側へ突出するとともに、切断エッジ４２は切断インペラのハブ部まで内側に向かって延在する。したがって、これら切断エッジは、切断動作中において完全に閉塞されることとなる窓を構成する。これにより、切れ端やその他の混入物を確実に切断することができる。

ブレード３６およびカウンターブレード４０の切断エッジの範囲は、たとえばロックウェル硬さが６０ＨＲＣの硬い鋼材で構成される。この硬さ、および、切断エッジ４２と切断エッジ４４との間の軸方向の距離は、ポンプの用途に応じて適宜決定される。また、切断インペラの切断面は、動作中においては、吸引プレート３２上をスライドすることができる。切断エッジ４２と切断エッジ４４との間の軸方向の距離は、スペーサシートなどの手段により適宜調節される。たとえば、シペーサシートを吸引プレート３２とヘッド部材１２との間に外側から挿入することで、吸引プレート３２と切断エッジ４４との間の距離を変化させることができる。

切れ端が存在する場合には、ブレード３６の切断エッジ４４の歯形によって、切断エッジの歯によって切れ端を捉えて引きずり、切断操作中は保有して、そして切断することが確実になる。これにより、切れ端が切断エッジ４２に沿って半径方向外側へ移動することが防止できる。切断エッジ４４の歯は、カウンターブレードの湾曲した切断エッジ４２の対応する部分（不図示）に対して直角に向くような形状とすることができる。

これに代えて又は追加して、歯はカウンターブレード４０の切断エッジ４２に設けることもできる。

図１に示すように、シャフト１８は、その下端部において厚みの薄いシャフト部４６により延長して形成され、このシャフト部４６は、切断インペラ３８を超えて、吸引ポート２２および吸引すべき媒体中へ突出しており、そしてその下端部には、２枚のブレード４８を有する前部チョッパ５０が装着されている。図１においては、湾曲したブレード４８のうちの一方を通る切断面を示しており、そのため、他方のブレード４８は、前部チョッパの主要部分から離れたように見える。

前部チョッパ５０の詳細について、図３〜図５に示す。図３は、前部チョッパの軸方向の図面である。ブレード４８は、互いに、「Ｓ」字形状を形成しているように見える。一方で、図４および図５からより明確に確認できるように、ブレードの遠心端５２は、前部チョッパ面から離れるように曲げられており、これにより、ブレードが、プロペラのように、液体媒質の吸引路２０への移送を補助できるようになっている。さらに、前部チョッパは、そのハブ付近に、吸引ポート２２の吸引口に向かって軸方向に突出した突起５４を二つ有している。

前部チョッパ５０をこのような形状とすることにより、吸引された液体中で引きずられた切れ端の塊（clews of chippings）を効果的に回転させることができる。そして、その結果、最終的に前部チョッパを通りすぎ、吸引口３４を通って、吸引路２０中に入るまで、このような切れ端の塊を前部チョッパとともに速いスピードで回転させ、これにより、吸引ポート２２の内壁に沿って円周方向に移動させることができる。なお、吸引路２０中に入った切れ端は、さらに切断されることとなる。

吸引ポート２２の内壁の形状を、図１、図２および図６に示す。吸引ポートの内部切断面は、図１の下端に位置する開口５６から、吸引路２０の吸引端に向かって、徐々に細くなるような煙突形状となっている。そして、その一方で、前部チョッパ５０の高さ位置付近であって、外側方向に若干ずれた位置に、４つのポケット５８が、周囲の壁に等角度間隔で分散して形成されており、これら各ポケットは、底が浅く、角の取れたピラミッドの形状を有している。

図６に示す切断面からもわかるように、このことにより、吸引ポート２２は、その内部の断面が円形状でなく、ほぼ四角い形状となっている。その結果として、前部チョッパ５０により迅速に回転させられる切れ端の塊は、吸引ポート２２の内壁において“砕かれる”こととなり、このような方法により、切断インペラ３８に到達する前に分解されることとなる。このようにして、吸引ポートは、前部チョッパの回転ととともに、切れ端の塊をほどいて、分解することを、止まった状態で補助することができる。しかも、吸引ポート２２は、人がポンプの吸引範囲中に手を伸ばして、前部チョッパの回転により傷つけてしまうことを防止するための保護装置としての機能も果たす。そして、このことにより、たとえば図６に示すように、ポンプを水平位置に設置することも可能となる。

Claims (4)

1. 切断インペラ（３８）と、前記切断インペラ（３８）から軸方向に突出するシャフト部（４６）により駆動する前部チョッパ（５０）とを備えたポンプにおいて、
   前記前部チョッパ（５０）は、前記ポンプの吸引ポート（２２）により囲まれており、前記吸引ポート（２２）の内壁には、前記前部チョッパ（５０）の高さ位置付近に、４つのポケット（５８）が形成されており、前記ポケットは、角の取れたピラミッドの形状を有することで、前記吸引ポートをほぼ四角い内部断面形状を有するものとしていることを特徴とするポンプ。
2. 請求項１に記載のポンプにおいて、
   前記前部チョッパ（５０）は、二つのブレード（４８）を有しており、前記二つのブレードは、互いに、Ｓ字形状を形成し、かつ、前記前部チョッパの回転方向の前方に凸状に湾曲した面を有するように湾曲していることを特徴とするポンプ。
3. 請求項２に記載のポンプにおいて、
   前記二つのブレード（４８）の遠心端（５２）は、前記前部チョッパの面から離れるように軸方向に曲げられていることを特徴とするポンプ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のポンプにおいて、
   前記前部チョッパ（５０）は、中心部に配置される、軸方向に突出した突起（５４）を少なくとも一つ有していることを特徴とするポンプ。
   

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