DE202013103975U1 - Pumpe mit Schneidrad und Vorzerkleinerer - Google Patents
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Abstract
Pumpe mit einem Schneidrad (20) und einem Vorzerkleinerer (26) zum Zerkleinern von Spänen, die in dem von der Pumpe gepumpten Medium enthalten sind, wobei der Vorzerkleinerer durch einen axial vom Schneidrad (20) ausgehenden Wellenabschnitt (24) angetrieben ist und mehrere radial von dem Wellenabschnitt (24) ausgehende Flügel (28) aufweist und wobei der Vorzerkleinerer (26) von einem Kranz von stationären Gegenhaltern (32) umgeben ist, an denen sich die freien Enden der Flügel (28) bei der Drehung des Vorzerkleinerers in geringem Abstand vorbeibewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhalter als Gegenmesser (32) ausgebildet sind, die auswechselbar an einem den Vorzerkleinerer zumindest auf einem Teil seines Umfangs umgebenden Messerträger (34) angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem Schneidrad und einem Vorzerkleinerer zum Zerkleinern von Spänen, die in dem von der Pumpe gepumpten Medium enthalten sind, wobei der Vorzerkleinerer durch einen axial vom Schneidrad ausgehenden Wellenabschnitt angetrieben ist und mehrere radial von dem Wellenabschnitt ausgehende Flügel aufweist und wobei der Vorzerkleinerer von einem Kranz von stationären Gegenhaltern umgeben ist, an denen sich die freien Enden der Flügel bei der Drehung des Vorzerkleinerers in geringem Abstand vorbeibewegen.
- 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 Gegenschneidkanten 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. Die Gegenhalter werden bei dieser Pumpe dadurch gebildet, dass der Ansaugstutzen der Pumpe in Höhe des Vorzerkleinerers einen nicht-kreisförmigen, annähernd polygonalen Innenquerschnitt aufweist. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe mit verbesserter Zerkleinerungswirkung zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Gegenhalter als Gegenmesser ausgebildet sind, die auswechselbar an einem den Vorzerkleinerer zumindest auf einem Teil seines Umfangs umgebenden Messerträger angeordnet sind.
- An den Gegenmessern werden insbesondere längere Späne zerschlagen oder zerhackt, wenn sie durch die Flügel des Vorzerkleinerers in Drehrichtung mitgenommen und dabei nach außen gedrängt werden. Da die Gegenmesser dabei einem erhöhten Verschleiß unterliegen, sind sie erfindungsgemäß austauschbar montiert.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform bildet jedes Gegenmesser eine gerade Schlagkante, die radial nach innen auf den Vorzerkleinerer gerichtet ist und sich geradlinig parallel zur Rotationsachse des Vorzerkleinerers erstreckt. Vorzugsweise sind die Gegenmesser einzeln austauschbar. Sie können durch Wendeplatten gebildet werden, die sich, wenn die Schlagkante verschlissen ist, in umgekehrter Stellung montieren lassen, so dass eine neue Schlagkante dem Vorzerkleinerer zugewandt ist. Wahlweise können die Gegenmesser auch in ihrer radialen und/oder axialen Position einstellbar sein.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Flügel des Vorzerkleinerers auf der in Drehrichtung vorauslaufenden Seite eine konvex gekrümmte Kante und am freien Ende einen nach außen gekröpften Mitnehmer auf, der der Bewegung der Späne, die an der konvex gekrümmten Kante nach außen gleiten, einen Widerstand entgegen setzt und ein vorzeitiges Abgleiten der Späne verhindert.
- Eine weitere Maßnahme zur Erhöhung der Standzeit der Pumpe besteht erfindungsgemäß darin, dass die Flügel des Vorzerkleinerers an der vorauslaufenden Kante eine verschleißfeste Bekleidung aufweisen, beispielsweise in der Form einer verschleißminimierten Schweißschicht. Diese Maßnahme kann auch unabhängig von den oben dargestellten Erfindungsmerkmalen mit Erfolg eingesetzt werden.
- 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; und -
3 einen horizontalen Schnitt durch einen mit Gegenmessern bestückten Messerträger. - Die in
1 in einem axialen Teilschnitt gezeigte Pumpe weist ein Gehäuse10 auf, in dem eine Welle12 drehbar gelagert ist und das eine koaxial zu der Welle angeordnete Ansaugöffnung14 bildet. In einem nicht gezeigten, weiter oben gelegenen Teil bildet das Gehäuse10 eine Pumpenkammer, in der ein auf die Welle12 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 Ansaugöffnung14 hindurch nach oben angesaugt. - In die Ansaugöffnung
14 ist eine Schneidplatte16 eingesetzt, die die Ansaugöffnung größtenteils versperrt und lediglich vier kleinere Durchlassöffnungen18 frei lässt. In der Darstellung in1 verläuft die Schnittebene, die in2 durch die Linie I-I angegeben wird, außermittig durch die Ansaugöffnung, so dass eine der Durchlassöffnungen18 angeschnitten wird. - Oberhalb der Schneidplatte
16 ist auf der Welle12 ein Schneidrad20 befestigt, dessen Flügel am unteren Rand Schneidkanten22 aufweisen, die sich, wenn das Schneidrad20 rotiert, dicht über die oberen Enden der Durchlassöffnungen18 hinweg bewegen. In2 sind die gezahnten Schneidkanten22 des Schneidrades durch die Durchlassöffnungen18 hindurch zu erkennen. Die Flügel des Schneidrades20 (in dem in2 gezeigten Beispiel handelt es sich um drei Flügel, die in Winkelabständen von 120° angeordnet sind), können in Drehrichtung geschwungen sein, so dass das Schneidrad20 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 in das Sammelbecken 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 Durchlassöffnungen18 von den Schneidkanten22 des Schneidrades erfasst und am Rand der Durchlassöffnungen18 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 Schneidplatte16 und bildet unterhalb dieser Schneidplatte einen Wellenabschnitt24 , der einen Vorzerkleinerer26 zur Vorzerkleinerung der Späne trägt. Wie2 zeigt, weist der Vorzerkleinerer26 zwei Flügel28 auf, die in der Projektion auf die zur Achse der Welle12 senkrechte Ebene (Zeichenebene in2 ) so angeordnet und geformt sind, dass sie unter einer 180°-Drehung um die Achse der Welle12 symmetrisch sind. Die Flügel18 haben eine geschwungene Form und erstrecken sich von Fußbereichen30 , mit denen sie an den Wellenabschnitt24 angesetzt sind, zunächst radial nach außen, biegen dann jedoch in Umfangsrichtung ab, so dass ihre freien Enden in Rotationsrichtung (im Gegenuhrzeigersinn in2 ) nachlaufen. - Während die Flügel
28 in der Projektion in2 symmetrisch sind, erkennt man in1 , dass sie sich in ihrer axialen Anordnung an dem Wellenabschnitt24 unterscheiden. Insbesondere sind die Fußbereiche30 der beiden Flügel axial gegeneinander versetzt. Bei dem in1 linken Flügel liegt der Fußbereich30 näher am freien Ende des Wellenabschnitts24 , also weiter unten, während er bei dem in1 rechten Flügel in einer höheren Position liegt, also näher an der Schneidplatte16 . - Außerdem erstreckt sich der in
1 linke Flügel28 zum freien Ende hin schräg nach unten, so dass er mit der Achse der Welle12 einen stumpfen Winkel von annähernd 135° bildet, während der andere Flügel sich schräg nach oben erstreckt und folglich mit der Achse der Welle12 einen spitzen Winkel von annähernd 45° bildet. - Außerdem sind die Flügel
28 , insbesondere deren mittlere Abschnitte, die jeweils zwischen dem Fußbereich30 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 Ansaugöffnung14 bewirkt. - Da der in
1 linke Flügel28 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 Ansaugöffnung14 zu transportieren. Aufgrund der Schrägstellung dieses Flügels wird hier dem flüssigen Medium und damit auch den Spänen ein Impuls erteilt, der etwa die in1 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 Wellenabschnitt24 entfernen können, gelangen sie in den Wirkungsbereich des anderen Flügels28 (rechts in1 ), der ihnen einen Impuls in Richtung des Pfeils B erteilt und sie somit in Richtung auf die Achse des Wellenabschnitts24 und damit in Richtung auf die Durchlassöffnungen18 der Schneidplatte16 zurücktreibt. Auf diese Weise arbeiten die beiden Flügel28 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 Ansaugöffnung14 sorgt, wo die Späne dann in den Durchlassöffnungen18 mit Hilfe des Schneidrades20 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 Durchlassöffnungen18 transportiert, sondern sie werden zunächst an den geschweiften Vorderkanten der Flügel28 radial nach außen geführt, so dass sie in den Wirkungsbereich von stationären Gegenmessern32 kommen, die in einem Messerträger34 gehalten sind und sich parallel zur Achse der Welle12 und des Wellenabschnitts24 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 Vorzerkleinerer26 gerichtete Schlagkante32a bilden. Da sich die Flügel28 mit ihren äußeren Umfangsbereichen in geringem Abstand an den Gegenmessern32 vorbeibewegen, werden die mitgeführten Späne, insbesondere längere Späne, die zum Verknäulen neigen, an den Schlagkanten32a zerschlagen, so dass sie ungehindert zu den Einlassöffnungen18 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 in2 ) trichterförmig erweitert. Wenn die Pumpe beispielsweise in einer Ecke eines Sammelbeckens angeordnet ist, kann die offene Seite des Messerträgers in Richtung auf die Mitte des Beckens weisen, so dass der Kühlschmierstoff seitlich in den Ansaugbereich der Pumpe eintreten kann. Bei engem Bodenabstand können auf diese Weise dennoch größere Spänebündel in den Erfassungsbereich des Vorzerkleinerers gelangen. Die Gegenmesser32 sind in gleichmäßigen Winkelabständen auf einem etwa halbkreisförmigen U-Bogen des Messerträgers verteilt und erstrecken sich durch Öffnungen36 (1 ) des Messerträgers34 und sind mit Schrauben38 (2 ) lösbar befestigt, so dass sie sich auswechseln lassen, wenn die Schlagkanten verschlissen sind. - Weiterhin ist in
2 zu erkennen, dass jeder Flügel28 am freien Ende einen hakenförmig nach außen gekröpften Mitnehmer40 aufweist. Der Mitnehmer40 hat in diesem Beispiel die Form einer Stufe, die sich etwa rechtwinklig zur Kante des Flügels28 erstreckende Anschlagfläche bildet und dem Beginn einer Verdickung am freien Ende des Flügels markiert. Wenn die Späne auf die konvex geschwungene Vorderkante des Flügels28 auftreffen und an dem Flügel radial nach außen abgleiten, so setzt der Mitnehmer40 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 Schlagkante eines der Gegenmesser32 vorbei bewegt und die an dem Mitnehmer "hängenden" Späne zerschlagen werden. Auf diese Weise lässt sich eine besonders wirksame Vorzerkleinerung der Späne erreichen. - In
3 ist der mit den Gegenmessern32 bestückte Messerträger34 im Querschnitt gezeigt. Die Öffnungen36 für die Gegenmesser sind als Schlitze ausgebildet, die auf beiden Seiten durch Verdickungen der Wand des Messerträgers34 begrenzt werden, so dass Anlageflächen für eine stabile Abstützung jedes Gegenmessers geschaffen werden. Mit Hilfe der Schrauben38 kann das Gegenmesser an diesen Anlageflächen fixiert und verspannt werden. - Die Gegenmesser
32 sind als Wendeplatten ausgebildet, mit Schlagkanten32a an zwei gegenüberliegenden Kanten oder auch an allen vier Kanten, so dass sich durch Wenden des Gegenmessers eine neue Schlagkante in die wirksame Position bringen lässt, wenn die alte Schlagkante verschlissen ist. Zudem können die Gegenmesser32 wahlweise in den Öffnungen36 in axialer Richtung etwas Spiel haben, so dass sich ihre Höhe relativ zu den Mitnehmern der Flügel28 verstellen lässt. So kann die Stelle der Schlagkante32a , die dem höchsten Verschleiß ausgesetzt ist, variiert werden. - Wenn die von den Schrauben
38 durchsetzten Löcher der Gegenmesser32 als Langlöcher ausgebildet sind, ist es auch möglich, die Gegenmesser in ihrer radialen Position zu variieren, so dass das radiale Spiel zwischen den Mitnehmern40 der Flügel und den Schlagkanten32a optimal eingestellt werden kann. Die Langlöcher können dabei so positioniert werden, dass eine direkte Kollision der Schlagkanten32a mit den Flügeln28 auf jeden Fall vermieden wird. - Da auch die konvex gekrümmten, in Drehrichtung vorauslaufenden Kanten der Flügel
28 einem erhöhten Verschleiß unterliegen, sind diese Kanten vorzugsweise mit einer verschleißoptimierten Schweißschicht42 bedeckt, die in2 symbolisch als verdickte Linie dargestellt ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008031842 B3 [0002]
Claims (11)
- Pumpe mit einem Schneidrad (
20 ) und einem Vorzerkleinerer (26 ) zum Zerkleinern von Spänen, die in dem von der Pumpe gepumpten Medium enthalten sind, wobei der Vorzerkleinerer durch einen axial vom Schneidrad (20 ) ausgehenden Wellenabschnitt (24 ) angetrieben ist und mehrere radial von dem Wellenabschnitt (24 ) ausgehende Flügel (28 ) aufweist und wobei der Vorzerkleinerer (26 ) von einem Kranz von stationären Gegenhaltern (32 ) umgeben ist, an denen sich die freien Enden der Flügel (28 ) bei der Drehung des Vorzerkleinerers in geringem Abstand vorbeibewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhalter als Gegenmesser (32 ) ausgebildet sind, die auswechselbar an einem den Vorzerkleinerer zumindest auf einem Teil seines Umfangs umgebenden Messerträger (34 ) angeordnet sind. - Pumpe nach Anspruch 1, bei der die Gegenmesser (
32 ) jeweils eine parallel zur Achse des Wellenabschnitts (24 ) verlaufende Schlagkante (32a ) bilden. - Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Gegenmesser (
32 ) einzeln austauschbar sind. - Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Gegenmesser (
32 ) als Wendeplatten ausgebildet sind. - Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Gegenmesser (
32 ) in schlitzförmige Öffnungen (36 ) des Messerträgers (34 ) eingesetzt sind. - Pumpe nach Anspruch 5, bei der die Öffnungen (
36 ) jeweils durch eine Verdickung des Messerträgers (34 ) begrenzt werden, die eine Anlagefläche bildet, an der das Gegenmesser (32 ) mit Schrauben (38 ) fixierbar ist. - Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Messerträger (
34 ) die Form einer im Querschnitt U-förmigen Wand hat und zu einer Seite des Vorzerkleinerers (26 ) hin offen ist. - Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Positionen der Gegenmesser (
32 ) am Messerträger (34 ) in axialer und/oder radialer Richtung einstellbar sind. - Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der jeder Flügel (
28 ) des Vorzerkleinerers (26 ) am freien Ende einen nach außen gekröpften Mitnehmer (40 ) aufweist, der der Bewegung der Späne, die an der konvex gekrümmten Kante des Flügels (28 ) abgleiten, einen Widerstand entgegensetzt. - Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der jeder Flügel (
28 ) des Vorzerkleinerers (26 ) an der in Drehrichtung voraus laufenden Kante eine verschleißmindernde Bekleidung (42 ) aufweist. - Pumpe nach Anspruch 10, bei der die verschleißmindernde Bekleidung (
42 ) eine Schweißschicht ist.
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