JP6140898B2 - カッティングホイール及び前部カッター付きポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプにより吸引される媒体に含まれる切れ端（チッピング）を切断するためのカッティングホイールと前部カッター（pre-cutter）とが付いたポンプに関し、前部カッターは、カッティングホイールから軸方向に突出するシャフト部により駆動するとともに複数の羽根部を有し、また前部カッターが回転する場合に羽根部の自由端が通過するアンビルブロック（金敷）の頂部により、前部カッターは囲まれている。

この種のポンプは、ドイツ特許公報第10 2008 031 842 B3により知られており、例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、ラジアルインペラの上流に設けられたアキシャルインペラを有する。このアキシャルインペラは、切断インペラとして形成され、その上流端部に、吸引通路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切断端部を有する。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。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、不純物を切断することに役立つ。このポンプにおいて、アンビルブロックは、前部カッターのレベルにおいて、非環状、断面が略多角形の、ポンプの吸入口によって形成されている。

本発明は、改善された切断効果を有するポンプを提供することを目的とする。

本発明において、アンビルブロックを、前部カッターの少なくとも周囲の一部を取り囲むブレードキャリアに交換可能に保持されたカウンターブレードとして構成することにより、上記目的が達成される。カウンターブレードは、切れ端、特に長い切れ端が前部カッターの羽根部によって回転方向に運ばれ、これにより外方向への力が作用した場合に、切れ端を押し潰したり叩き切ったりするのに役立つ。したがって、カウンタブレードは増加する摩耗に左右されるから、本発明においてカウンダーブレードは交換可能とされている。

有益な実施形態及び本発明の更なる改良は従属項により導かれる。
有益な実施形態において、各カウンターブレードは、前部カッターに向かって半径方向に向けられ、前部カッターの回転軸に対して平行かつ直線状に延在する直線状の破裂エッジを形成する。カウンターブレードは、個々に交換可能であることが好ましい。カウンターブレードは、破裂エッジが磨り減った場合に逆向きに設けることができるリバーシブル・プレートで構成されている。これにより、新しい破裂エッジが前部カッターに対面することになる。カウンターブレードは、軸方向及び／又は半径方向の位置を調整可能としてもよい。

好ましい実施形態において、前部カッターの各羽根部は、回転方向に先導する側に、凸状に湾曲する端部を有し、羽根部の自由端に、外方へ角度の付いたキャッチを有し、当該キャッチは、羽根部の凸状に湾曲する端部に沿って滑る切れ端の動きを遮断するとともに、当該切れ端が早まって滑り落ちるのを防止する。

本発明において、ポンプを延命させる他の手段として、前部カッターの各羽根部は、その前縁に、例えば融着層という形の耐摩耗性被膜を有する。またこの手段は、上述した発明の他の構成とは独立して、うまく採用されてもよい。

図１は、本発明に係るポンプの吸入部を示す軸方向の断面図である。 図２は、吸入部を示す底部からの透視図である。 図３は、カウンターブレードが設けられたブレードキャリアを示す水平断面図である。

本発明の実施の形態を上記図面とともに説明する。

図１に軸方向の断面の一部を示すポンプは、シャフト１２を回転可能に支持するとともにシャフトと同軸に設けられた吸引開口部１４を構成するケーシング１０を備える。図示を省略したもっと上部に位置する他の部分において、ケーシング１０は、回転インペラ、たとえばシャフト１２にキー締結されたラジアルインペラを収納するポンプチャンバを構成する。

以下に示すとおり、ポンプは、潤滑冷媒の集約ベッセル（不図示）内に鉛直方向に設置され、これにより吸引開口部１４は、ベッセルの底部に対面するとともに、当該ベッセルに入れられた液体に浸漬される。そして、この液体は、吸引開口部１４を通ってポンプにより上方へ吸引される。

吸引開口部１４に挿入され、４つの小さい通路１８のみを残して吸引開口部の大部分を覆うカッティングプレート１６がある。図２のＩ−Ｉ線による図１の断面図に示される断面は、吸引開口部の中心からオフセットされたものであり、一つの通路１８を通る部分で断面視されている。

カッティングホイール２０は、カッティングプレート１６の上部のシャフト１２に設けられ、カッティングホイールのブレードは、その下端部の切断エッジ２２で構成され、当該切断エッジ２２は、カッティングホイール２０が回転した場合に、通路１８の上端の上部に近接して動き交差する。図２に、カッティングホイールの歯状の切断エッジ２２が通路１８を通して示されている。カッティングホイールのブレード（図２に一例として１２０°間隔で３つのブレードを設けたものを示す。）は、回転方向に湾曲し、これによりカッティングホイール２０はラジアルインペラとして作用する。ただし、カッティングホイールがアキシャルインペラとして作用するように螺旋形状を有するものであってもよい。

しばしば機械工具の場合として、機械の工具から集約ベッセル内に吸引して戻される潤滑冷媒には、処理されたワーク部品の切れ端、例えば鉄の切れ端が含まれ、こうした切れ端は液体とともに吸引開口部１４を通って吸引され、通路１８を通過する際にカッティングホイールの切断エッジ２２によって捕獲され、通路１８のエッジの部分で切断される。このようにして、切れ端がポンプに絡んでポンプの動きを妨げたりすることが防止される。これに加えて、切れ端は、冷媒の流れによりよく分散できる大きさに切断される。これにより、下流の配管系が詰まるといったリスクを低減することができる。

ポンプのシャフト１２は、カッティングプレート１６の中心孔を挿通し、カッティングプレートの下部において、切れ端を事前に切断する前部カッター２６を支持するシャフト部２４を構成する。図２に示すように、前部カッター２６は、シャフト１２の軸に直角な面（図２に示す紙面）に投影させて見た場合において、シャフト１２の軸を中心に１８０°回転対称に配置され、そのような形状とされた２つの羽根部２８を有する。羽根部２８は、湾曲形状とされ、羽根部がシャフト部２４に取り付けられる基部３０から、最初は半径方向外側に向かい、次に円周方向に湾曲し、これにより、羽根部の自由端は回転方向（図２に示す反時計回り）に伸びている。

図２の投影図において羽根部２８は対称であるが、シャフト部２４における軸方向の配置については互いに相違することは図１から理解することができる。特に、２つの羽根部の基部３０は、軸方向に互いに相対的にオフセットされている。図１の左の羽根部の場合は、基部３０はシャフト部２４の末端、すなわち下端に近く、これに対して図１の右の羽根部の場合は、カッティングプレート１６に近い高い位置に配置されている。

また、図１の左の羽根部２８は、その自由端に向かって下側に傾斜し、これによりシャフト１２の軸方向に対し約１３５°の鈍角を成し、これに対して他方の羽根部は上側に傾斜し、その結果、シャフト１２の軸方向に対し約４５°の鋭角を成す。

さらに、羽根部２８、特に基部３０と自由間との間に延在する中間部は、プロペラ翼のように曲げられ、これにより２つの羽根は協働して、液体媒体を吸引開口部１４に向かって移動させる、上方向への吸引力を生成する。

図１の左の羽根部２８はベッセルの底部に近接しているので、ベッセルの底部に沈降した比較的重い切れ端を持ち上げ、吸引開口部１４に向かって運ぶのに特に適している。羽根部が傾斜した形態であるため、液体媒体及び切れ端に、図１の矢印Ａで示す方向、ひいては半径外側方向へ向かう成分を有する運動量を付与する。ただし、切れ端がシャフト部２４から遠く離れた半径方向へ動くことができる前においては、切れ端は他の羽根部２８（図１の右の羽根部）により影響を受ける範囲に入り、この羽根部２８は、切れ端に対し、矢印Ｂで示す方向、ひいては切れ端をシャフト部２４の軸に向かう方向、つまりカッティングプレート１６の通路１８の方向の運動量を付与する。このようにして、２つの羽根部２８は、いわばワークシェアリング風に、一方の羽根部はベッセルの底部から重い切れ端を持ち上げる仕事を担い、他方の羽根部はこれらの切れ端を、切れ端が通路１８内においてカッティングホイール２０の手段により切断される吸引開口部１４へ向かって運ぶ仕事を担う。

しかしながら、羽根部２８が湾曲しているため、また羽根部が傾斜した形態であるため、切れ端はベッセルの底部から通路１８へ直接動かされないが、その代わりに切れ端は、最初に羽根部２８の湾曲した前縁において半径外側方向に押し流され、これにより、ブレードキャリア３４に支持されシャフト１２及びシャフト部２４の軸方向に平行に延在する固定カウンターブレード３２の動作範囲に入る。

本例において、カウンターブレード３２は、硬質材料（たとえば二相鋳鉄、硬質金属、硬化工具鉄）からなる矩形プレートで構成され、各矩形プレートは、前部カッター２６の方向に指向された破裂エッジを構成する。羽根部２８の外側外周部は、微小な距離のみをもってカウンターブレード３２を通過して動き、これらに分散した切れ端、特に絡みやすい傾向がある長い切れ端は、これらが通路１８に向かって円滑に動くようにカウンターブレード３２で分解される。

本例において、ブレードキャリア３４は、Ｕ字の開口側（図２の上部）が外方へ朝顔胴体形状に広がる、断面Ｕ字状の鉛直壁面として形成されている。ポンプが例えば集約ベッセルのコーナー部に設置された場合に、ブレードキャリアの開口側がベッセルの中央に対面し、これにより冷媒はポンプの吸引域内へ横から入る。このように、ベッセルの底部までの距離が短い場合でも、大きな切れ端の束は前部カッターの届く範囲内に入る。カウンターブレート３２は、ブレードキャリアの略半円に同じ角距離をもって配置され、ブレードキャリア３４の開口部３６（図１）を通って延在し、ボルト３８（図２）によって着脱可能に設けられ、これにより、破裂エッジが使い古されたらこれを交換することができる。

さらに、特に図２に示されるように、各羽根部２８は、その自由端に、フック形状の外方へ角度の付いたキャッチ４０を有する。本例において、キャッチ４０は、羽根部２８の端部に略直交して延在する接合面４２を構成する階段形状に形成され、羽根部２８の自由端においてエンボス４４の開始点を構成する。切れ端が羽根部２８の凸状湾曲前縁に突き当たり、羽根部に沿って外方へ滑ると、キャッチ４０は、ある程度までこの滑る動きを遮断する。これにより、羽根部の端部がカウンターブレード３２の一つの破裂エッジを通過して、キャッチに引っ掛かった切れ端が分解されるまで、切れ端の位置は羽根部の外端部に多少引き止められることになる。

図３に、カウンターブレード３２が設けられたブレードキャリア３４の断面を示す。カウンターブレード３２のための開口部３６は、ブレードキャリア３４の壁面のエンボスにより両側面が画成された溝孔として形成されている。これにより、各カウンターブレードを安定して支持するための締結面が構成される。カウンターブレードは、ボルト３８によりこれらの締結面に固定及びクランプされる。

カウンターブレード３２は、反対側のエッジに設けられた２つの破裂エッジ３２ａ又は４つ全ての端部に設けられた破裂エッジ３２ａを有する、表裏逆にできるリバーシブルなプレートで構成されている。これにより、古い破裂エッジが使い古された場合にカウンターブレードを表裏逆にすることで、新しい破裂エッジが作用位置にもって来られる。しかも、カウンターブレード３２は、開口部３６において軸方向へ任意に動かしてもよいので、羽根部２８のキャッチに対する相対的な高さを調整してもよい。これにより、大きく摩耗する破裂エッジ３２ａ部分を変えることができる。

ボルト３８が貫通するカウンターブレード３２の孔が長円孔で形成されていると、カウンターブレードの半径方向の位置が可変となり、これにより羽根部のキャッチと破裂エッジ３２ａとの間の半径方向の動きを任意に調整することができる。こうした長円孔は、如何なるケースにおいても羽根部２８と破裂エッジ３２ａとの直接衝突が回避される位置に設けられる。

また、回転方向の前縁を構成する羽根部２８の凸状湾曲端部は摩耗が大きいので、当該端部は、図２に太線で示す耐摩耗性被膜４２により被覆されていることが好ましい。

Claims (10)

1. ポンプにより吸引される媒体に含まれる切れ端を切断するためのカッティングホイール（２０）と前部カッター（２６）とを有するポンプにおいて、
   前記前部カッターは、前記カッティングホイールから軸方向に突出するシャフト部（２４）により駆動するとともに複数の羽根部（２８）を有し、
   前記前部カッターは、当該前部カッターが回転する際に、前記羽根部の自由端が通過するアンビルブロック（３２）の頂部により囲まれ、
   前記アンビルブロックは、前記前部カッターの少なくとも周囲の一部を取り囲むブレードキャリア（３４）に交換可能に保持されたカウンターブレード（３２）として構成され、
   前記各カウンターブレード（３２）は、前記シャフト部（２４）の軸方向に対して平行に延在する破裂エッジ（３２ａ）を形成することを特徴とするポンプ。
2. 前記カウンターブレード（３２）は、個々に交換可能である請求項１に記載のポンプ。
3. 前記カウンターブレード（３２）は、表裏逆にできるプレートで構成されている請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 前記カウンターブレード（３２）は、前記ブレードキャリア（３４）の溝状の開口部（３６）に挿入されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプ。
5. 前記開口部（３６）は、前記ブレードキャリア（３４）のエンボスにより画成され、前記ブレードキャリアのエンボスは、前記カウンターブレード（３２）がボルト（３８）により固定することができる締結面を形成する請求項４に記載のポンプ。
6. 前記ブレードキャリア（３４）は、前記前部カッター（２６）の一面に開口する断面Ｕ字状の壁面を構成する請求項１〜５のいずれか一項に記載のポンプ。
7. 前記ブレードキャリア（３４）における前記カウンターブレード（３２）の位置は、軸方向及び／又は半径方向に調整可能である請求項１〜６のいずれか一項に記載のポンプ。
8. 前記各羽根部（２８）は、その自由端に、外方へ角度の付いたキャッチ（４０）を有し、当該キャッチは、羽根部（２８）の凸状に湾曲する端部に沿って滑る切れ端の動きを遮断する請求項１〜７のいずれか一項に記載のポンプ。
9. 前記前部カッター（２６）の前記各羽根部（２８）は、その前縁に耐摩耗性被膜（４２）を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載のポンプ。
10. 前記耐摩耗性被膜は、融着層である請求項９に記載のポンプ。

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