(57)【要約】螺旋ブレード３８を有するアキシャルインペラ４０を備え、アキシャルインペラ４０の基部側に設けられた吸込み口３６を介して液体を吸引するポンプであって、ブレード３８は、アキシャルインペラ４０が回転したときに、吸込み口３６に形成された少なくとも一つの第２の切断刃６０と切断関係となる第１の切断刃５８を有し、アキシャルインペラ４０の基部側に設けられている。
2008522092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋ブレード（３８）を有するアキシャルインペラ（４０）を備え、アキシャルインペラ（４０）の基部側に設けられた吸込み口（３６）を介して液体を吸引するポンプであって、前記ブレード（３８）は、前記アキシャルインペラ（４０）が回転したときに、前記吸込み口（３６）に形成された少なくとも一つの第２の切断刃（６０）と切断関係となる第１の切断刃（５８）を有し、前記アキシャルインペラ（４０）の基部側に設けられていることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記吸込み口（３６）に設けられた前記少なくとも一つの第２の切断刃（６０）は、前記吸込み口（３６）の中へ半径方向に突出する指状突起部（５２）に設けられていることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
【請求項３】
前記吸込み口（３６）に設けられた前記少なくとも一つの第２の切断刃（６０）及び前記少なくとも一つのブレード（３８）の第１の切断刃（５８）は、鋏のように協働するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のポンプ。
【請求項４】
前記切断刃（５８，６０）は、前記アキシャルインペラ（４０）が回転したときに、互いに近づき合う前記第１及び第２の切断刃（５８，６０）の鋏の動作が実質的に半径方向外側へ進むように設けられていることを特徴とする請求項３記載のポンプ。
【請求項５】
前記吸込み口（３６）に設けられた前記第２の切断刃（６０）は、回転方向における前記アキシャルインペラ（４０）の回転方向からずれていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のポンプ。
【請求項６】
前記アキシャルインペラ（４０）の基部側にある前記ブレード（３８）の第１の切断刃（５８）は、前記アキシャルインペラ（４０）の環状ハブ部（５６）を包囲する切断面（５４）に設けられ、前記第２の切断刃（６０）は、少なくとも前記ハブ部（５６）に向かって半径方向内側へ延在していることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のポンプ。
【請求項７】
遠心ポンプであって、ポンプ室（１４）には前記アキシャルインペラ（４０）を収容する吸込み管（２４）が設けられ、前記ポンプ室（１４）は、軸方向のオフセットした位置に他のインペラ（１６）又は前記アキシャルインペラ（４０）の下流側に設けられたラジアルインペラ（１６）を構成するラジアルブレード（２６）が装着されたアキシャルインペラ（４０）の一部を収容することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のポンプ。
【請求項８】
少なくとも前記第１又は第２の切断刃（５８，６０）の一方が歯部（６２）を有することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のポンプ。
【請求項９】
前記第１の切断刃（５８）が前記歯部（６２）を有することを特徴とする請求項８記載のポンプ。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載のポンプにより、金属片を含有する冷却及び潤滑液体を吸引する方法であって、吸引中に、前記金属片が吸込み口（３６）に入ったときに、アキシャルインペラ（４０）の基部側にある切断刃（５８）により前記金属片が切断されることを特徴とする吸引方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャル（軸流型）インペラと螺旋ブレードを有し、アキシャルインペラの基部に設けられた吸込み口を介して液体を吸引するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のポンプはドイツ特許公報DE 198 04 907 C1に開示されている。
【０００３】
また、ドイツ特許公報DE 1 806 195 B及び米国特許公報US 2 027 015には、切断アキシャルインペラを有するポンプであって、アキシャルインペラの周辺においてそのブレードが切断関係となるように配置され、切断刃が吸込み口のポンプハウジング又は吸込み管の壁面にそれぞれ形成されたものが開示されている。
【０００４】
米国特許公報US 6 406 635 B1には、金属片が混入した冷却及び潤滑液体を吸引する方法が開示されている。
【０００５】
本発明は、特に、必要に応じて他のポンプの助けを借りて液体を再び工作機械に供給するために、工作機械の基部に設けられ、また工作機械の基部の液体容器に集約される冷却水を工作機械に吸引するポンプに関する。この目的のため、開放されたインペラブレードを有するラジアル（放射）型ロータリーポンプが特に適していることが証明されている。冷却液体に含まれる加工屑のような異物に対しては比較的影響ないからである。
【０００６】
従来、工作機械は、たとえば自動車産業において、アルミニウムのような軽金属を工作するために用いられることが多くなってきた。軽金属を工作する際に生じた加工屑は相当な長さになることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、軽金属の屑を含有する冷却液体を高信頼性かつ効果的に吸引できるポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に関し、この目的は、アキシャルインペラが回転したときに、吸込み口に形成された少なくとも一つの第２の切断刃と切断関係となる第１の切断刃を有し、アキシャルインペラの基部側に設けられたインペラブレードを備えた、上記タイプのポンプによって達成される。
【０００９】
すなわち、このアキシャルインペラは２つの機能を有する。アキシャルインペラは液体をポンプ内に吸引すると同時に、インペラの基部側に形成された切断刃によって液体に混入した加工屑その他の異物を切断又は破砕する。外部切断機付きポンプに比べ、高いポンプ効率が達成される。しかも、インペラの軸が鉛直に配置され、吸込み口が下方向に面しているので、たとえば、吸引口としての吸込み口が容器内の液面とほぼ同じ高さにあるときなどは特に、アキシャルインペラは高い吸引力を呈するとともに効率よく吸引する。アキシャルインペラは、たとえば液体によって遠心力が妨害されることなく、材料を下流のポンプ室へ高信頼性で搬送する。軸流ポンプは、大きな吸引流量を有するという付加的な効果もある。
【００１０】
本発明の有用な実施形態は従属項に示されている。
【００１１】
好ましくは、吸込み口に設けられた少なくとも一つの第２の切断刃は、吸込み口の中へ半径方向に突出する指状突起部に設けられている。したがって、たとえばアキシャルインペラのハブ部は容易に近づくことができる。
【００１２】
吸込み口に設けられた少なくとも一つの第２の切断刃及び少なくとも一つのブレードの第１の切断刃は、鋏の如く協働するように設けられている。特に、切断刃は、アキシャルインペラが回転したときに、互いに近づき合う第１及び第２の切断刃の鋏の動作が、実質的に半径方向内側から外側へ進むように設けられていることが好ましい。第１の切断刃が実質的に半径方向に延在している場合、たとえば吸込み口に設けられた第２の切断刃を回転方向におけるアキシャルインペラの回転方向からずれるように設けることで達成することができる。たとえば、この切断刃を螺旋形状に湾曲させればよい。
【００１３】
好ましくは、アキシャルインペラの基部側にあるブレードの第１の切断刃は、アキシャルインペラの環状ハブ部を包囲する切断面に設けられ、第２の切断刃は、少なくともハブ部に向かって半径方向内側へ延在している。そして、たとえば第１の切断刃は吸込み口の外周縁を超えるように延在する。その結果、第１の切断刃を有する切断面は、第２の切断刃および吸込み口の外周縁と、切断操作中、開口が形成され徐々に閉塞するように協働することになる。これにより、長い屑は確実に切断され、ポンプ内に侵入する屑片の長さは一定のサイズに縮小されることになる。
【００１４】
好ましい実施形態においては、本発明に係るポンプは遠心ポンプであって、ポンプ室にはアキシャルインペラを収容する吸込み管が設けられ、さらにポンプ室は、軸方向のオフセットした位置に他のインペラ又は、アキシャルインペラの下流側に設けられたラジアルインペラを構成するラジアルブレードが装着された、放射方向に突出するアキシャルインペラの一部を収容する。アキシャルインペラとラジアルインペラとの組み合わせにより、アキシャルインペラであるが故、高吸引力または高吸引効率の特に高いポンプスループットが達成される。
【００１５】
本発明のさらなる発展形では、少なくとも第１又は第２の切断刃の一方は歯部を有する。好ましくは第１の切断刃に歯部が設けられている。
【００１６】
本発明のポンプは、吸引中に金属片が切断刃により切断される、金属片を含有する冷却及び潤滑液体を吸引する方法に適用して好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る遠心ポンプの軸方向断面図、図２は遠心ポンプの吸込み口を示す平面図、図３は他の実施形態に係る遠心ポンプの吸込み口を示す平面図である。
【００１９】
図１に示す遠心ポンプは、下端にヘッド１２が装着された実質的に円筒状のハウジング１０を有し、このヘッド１２は、図示しない工作機械のベースに設けられた液体容器内に浸漬される。ヘッド１２は、ラジアルインペラ１６を収容するポンプ室１４を形成する。ハウジング１０内に、シャフト１８がベアリング１７によって軸方向に支持され、シャフトの頂端は、図示しない固定ベアリングに支持された図示しない駆動モータに接続されている。これらのベアリングは、シャフト１８の軸方向位置を決定する。インペラ１６のハブ２０は、シャフト１８の下端に嵌入されている。ポンプ室１４の下部を構成するヘッド１２の側壁２２は、インペラ１６とシャフト１８と同軸方向とされた、下方へ突出する吸込み管２４を形成する。
【００２０】
インペラ１６は、下方に向かう開放ブレード２６が設けられた半開インペラである。これらのブレードは、吸込み管２４に存在する液体が吸い込まれてポンプ室１４の外周縁の上の環状室２８内へ半径方向外側に向かって搬送されるように傾斜している。このようにして環状室１８に生じた液圧によって、液体は、ハウジング１０に形成された上昇する水路３０を介して、矢印Ｂ方向の上方向へ流れ、図示しないポンプ排水部へ向かって流れる。
【００２１】
吸込み管２４の内周壁のところで、開口３１はポンプ室１４と、円周方向に配分して設けられた多数のベント水路３２とを接続する。吸込み板３４は、吸込み管２４の下端に設けられ、ベント水路３２は吸込み板３４の底部に開口している。吸込み板３４は、底部側でポンプ室１４を閉塞し、また吸込み口３６を有する。
【００２２】
図１に部分的に断面で示すが、螺旋状ブレード３８が設けられたアキシャルインペラ４０は、シャフト１８の延長部分であって吸込み管２４の内部に設けられている。アキシャルインペラ４０は、液体を、矢印Ａ方向であって、吸込み管２４の下端から吸込み口３６を介し、ポンプ室１４の内部へ向かって軸方向上側へ搬送する。
【００２３】
図２は図１の底部から見た図であり、吸込み板３４と、吸込み板３４の背後に設けられた３枚のブレード３８を有するアキシャルインペラ４０を示す。６つのベント水路３２の開口が示されている。ただし、これらベント水路３２のうち３つは、吸込み板３４をヘッド１２に固定するためのボルト５０（図１参照）によって閉塞される。
【００２４】
吸込み板３４は、吸込み口３６内へ半径方向内側へ向かって突出する２つの指状突起部５２を有する、実質的に環状に形成されている。指状突起部５２は、螺旋状に湾曲し、内側から外側へ、インペラの回転方向（矢印Ｃ）である半径方向からずれている。底部側の吸込み口３６の端部は、指状突起部５２が断面で示された図１によく示されたように、丸められている。
【００２５】
図２を見ると、同図にハッチングされた切断面５４を形成するアキシャルインペラ４０の基部側を認識することができる。切断面５４は、ブレード３８の基部側及び環状ハブ部５６に延在する。各ブレード３８において、切断面５４が、指状突起部５２に形成された第２の切断刃６０と協働する第１の切断刃５８を構成する。第１の切断刃５８は実質的に半径方向へ延在するので、第２の切断刃６０がインペラの回転方向の半径方向から螺旋状にはずれることで、第１および第２の切断刃５８，６０は、アキシャルインペラ４０が回転したときに鋏のように協働することになる。こうした鋏作用は、第１および第２の切断刃の間で、互いに近づき、そして内側から外側へ向かって半径方向へ進むことで進行する。ただし、外側の部分では、第２の切断刃６０は、アキシャルインペラ４０の回転方向（矢印Ｃ）に対して逆方向に湾曲している。
【００２６】
第１の切断刃５８は、指状突起部５２に沿って、図２に仮想線で示すように吸込み口３６の最大開口径より外側、半径方向へ延在する。第２の切断刃６０は、内側であってハブ部５６へ向かって延在している。そして、第１の切断刃５８が第２の切断刃６０へ向かって動くと、吸込み口３６の端部と切断面５４が開口を形成し、この開口が切断操作中において完全に閉塞することになる。これにより、長い屑は確実に切断されることになる。
【００２７】
ブレード３８と、第１および第２の切断刃５８,６０が形成された指状突起部５２の部分は、たとえばロックウェル硬さが６０ＨＲＣの硬い鋼で形成されている。第１および第２の切断刃５８，６０の間の硬さ及び軸方向距離は、ポンプの用途に応じて決定される。また、切断面５４は吸込み板３４の上部でスライド可能となっている。第１及び第２の切断刃５８，６０間の軸方向距離は調節可能とされ、またスペーサーシートなどの手段によって種々の値を採ることができる。たとえば、スペーサーシートを吸込み板３４とヘッド１２との間に外側から挿入すると、吸込み板３４と切断面５４との間の距離が変動することになる。
【００２８】
図３に示す実施形態は、図１及び図２に示す実施形態に実質的に対応する。ただし、ブレード５８の切断面５４の切断刃５８には、ノコギリのような歯部６２が形成され、この歯部６２は、確実にあらゆる屑を捉えて、切断中に連れ回し、そして切断する。これにより、たとえば吸込み口３６及び切断面５４の端部により形成された開口が閉塞すると、屑が、切断刃に沿って半径方向外側へ運ばれることが防止される。
【００２９】
歯部６２により、さらに一様な荷重が切断刃５８，６０に作用することになり、また切断刃５８，６０の効果がより高まることになる。
【００３０】
またこれに代えて或いはこれに付加して、歯部を指状突起部５２の切断刃６０に設けてもよい。
【００３１】
既述した実施形態とは異ならせ、吸込み板３４をたとえばネジ孔その他の手段によってヘッド１２に装着してもよい。
【００３２】
既述した実施形態において、アキシャルインペラ１４は、ラジアルインペラ１６の下のシャフト１８に設けられている。しかしながら、インペラ４０の離れた駆動列に設けることもできる。他方、インペラ４０は、ラジアルインペラ１６と一体に形成してもよい。
【００３３】
図１においてインペラ１６のブレード２６の半径方向の端部の上に設けられた環状室２８は、これに代えてインペラ１６の周囲に設けることもできる。
【００３４】
さらに、既述した実施形態は、一つのラジアルインペラ１６のみを有する単一ステージ形遠心ポンプに関するものであるが、本発明は複数ステージ形遠心ポンプにも適用することができる。これに加えて、本発明は一またはそれ以上のアキシャルインペラを有するポンプにも適用することができる。
【００３５】
勿論、切断刃５８，６０及び吸込み板３４の他の実施形態は可能である。たとえば、２つの湾曲した指状突起部５２は、ハブ部５６を横切るバーで代用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る遠心ポンプの軸方向断面図である。
【図２】遠心ポンプの吸込み口を示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る遠心ポンプの吸込み口を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１４…ポンプ室
１６…ラジアルインペラ
２４…吸込み管
２６…ラジアルブレード
３６…吸込み口
３８…螺旋ブレード
４０…アキシャルインペラ
５４…切断面
５６…ハブ部
５８…第１の切断刃
６０…第２の切断刃
６２…歯部
【図１】
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【図２】
2008522092.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
2008522092.tif 000006
2008522092.tif 000007