DE202013103975U1

DE202013103975U1 - Pumpe mit Schneidrad und Vorzerkleinerer

Info

Publication number: DE202013103975U1
Application number: DE202013103975.6U
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: WO2015032610A1; JP2016531237A; TW201510375A; EP3042085A1; EP3042085B1; JP6140898B2; US20160215794A1; US10054136B2; TWI592580B

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 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 frei lässt. 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 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 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 dem 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 Schlagkante 32a 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 Schlagkanten 32a 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. 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 Gegenmesser 32 sind in gleichmäßigen Winkelabständen auf einem etwa halbkreisförmigen U-Bogen des Messerträgers verteilt und 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 Schlagkanten verschlissen sind.
Weiterhin ist in 2 zu erkennen, dass jeder Flügel 28 am freien Ende einen hakenförmig nach außen gekröpften Mitnehmer 40 aufweist. Der Mitnehmer 40 hat in diesem Beispiel die Form einer Stufe, die sich etwa rechtwinklig zur Kante des Flügels 28 erstreckende Anschlagfläche bildet und dem Beginn einer Verdickung am freien Ende des Flügels markiert. 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 Schlagkante 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.
In 3 ist der mit den Gegenmessern 32 bestückte Messerträger 34 im Querschnitt gezeigt. Die Öffnungen 36 für die Gegenmesser sind als Schlitze ausgebildet, die auf beiden Seiten durch Verdickungen der Wand des Messerträgers 34 begrenzt werden, so dass Anlageflächen für eine stabile Abstützung jedes Gegenmessers geschaffen werden. Mit Hilfe der Schrauben 38 kann das Gegenmesser an diesen Anlageflächen fixiert und verspannt werden.
Die Gegenmesser 32 sind als Wendeplatten ausgebildet, mit Schlagkanten 32a 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 Gegenmesser 32 wahlweise in den Öffnungen 36 in axialer Richtung etwas Spiel haben, so dass sich ihre Höhe relativ zu den Mitnehmern der Flügel 28 verstellen lässt. So kann die Stelle der Schlagkante 32a, die dem höchsten Verschleiß ausgesetzt ist, variiert werden.
Wenn die von den Schrauben 38 durchsetzten Löcher der Gegenmesser 32 als Langlöcher ausgebildet sind, ist es auch möglich, die Gegenmesser in ihrer radialen Position zu variieren, so dass das radiale Spiel zwischen den Mitnehmern 40 der Flügel und den Schlagkanten 32a optimal eingestellt werden kann. Die Langlöcher können dabei so positioniert werden, dass eine direkte Kollision der Schlagkanten 32a mit den Flügeln 28 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 Schweißschicht 42 bedeckt, die in 2 symbolisch als verdickte Linie dargestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008031842 B3 [0002]

Claims

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.