CH720404B1 - Verfahren zur Bestimmung des Verschleisszustands einer Exzenterschneckenpumpe sowie Exzenterschneckenpumpe zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands einer Exzenterschneckenpumpe 1, welche einen Stator 2 mit einem Einlass 4 zur Zufuhr eines zu fördernden Mediums 6, einen Auslass 8 zur Abfuhr des Mediums 6, sowie einen exzenterschneckenförmigen, innerhalb des Stators 2 durch einen Antriebsmotor 10 rotierbaren Rotor 12 umfasst, welcher das Medium 6 vom Einlass 4 zum Auslass 8 fördert, zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus: a) Antreiben des Rotors 12 mit einer vorgegebenen Leistung und Zuführen des Mediums 6 mit einem im Wesentlichen konstanten Vordruck sowie einer vorgegebenen Viskosität und Temperatur, Verschließen des Auslasses 8 durch ein Absperrorgan 14. b) Erfassen des Drucks P ist stromaufwärts des Absperrorgans 8 nach einer vorgegebenen Maximalzeitdauer t max als maximal erreichbaren Druckwert P max , und c1) Vergleichen des erfassten maximal erreichbaren Druckwerts P max mit einem vorgegebenen Referenzwert P max neu für den maximal erreichbaren Druck einer neuen Exzenterpumpe 1, und d1) Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die Differenz zwischen dem erfassten maximalen Druckwert P max und dem Referenzwert P max neu einen vorgegebenen Schwellenwert ΔP max überschreitet, und/oder b2) Erfassen einer ersten Zeitdauer t 1,n, bis der erfasste Druck P ist nach dem Schließen des Absperrorgans 8 einen vorgegebenen Solldruck P soll für das Medium 6 bei der vorgegebenen Viskosität und Temperatur erreicht, c2) Vergleichen der erfassten ersten Zeitdauer t 1,n mit einer vorgegebenen Referenzzeitdauer t ref , und d2) Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer t 1,n und der Referenzzeitdauer t ref einen vorgegebenen Schwellenwert Δt überschreitet.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands einer Exzenterschneckenpumpe sowie eine Exzenterschneckenpumpe zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 8.

[0002] Exzenterschneckenpumpen werden unter anderem dazu eingesetzt, flüssige oder pastöse Medien zu fördern, wie z.B. die zu vermischenden Polymerkomponenten von Kunstharzen, die unter hohem Druck in eine Mischkammer eingeleitet werden. Da der maximale Förderdruck, der durch eine Exzenterschneckenpumpe bereit gestellt werden kann, von der Flächenpressung abhängt, mit der der Stator aus gummielastischem Material dichtend an der Außenseite des in der Regel aus Stahl oder Keramik bestehenden angetriebenen Rotors anliegt, werden Exzenterschneckenpumpen zur Bereitstellung von hohen Materialdrücken oftmals mehrstufig ausgeführt.

[0003] Die Leistung einer jeden Pumpenstufe hängt dabei von der Viskosität des geförderten Mediums und dem maximalen Differenzdruck zwischen Ein- und Auslass ab, die wiederum maßgeblich durch die zuvor erwähnte Flächenpressung zwischen Stator und Rotor beeinflusst wird, welche den Stator verformt. Beim Überschreiten des maximal möglichen Drucks reicht diese Flächenpressung nicht mehr aus, um die jeweilige Stufe vollkommen abzudichten, wodurch eine Leckage entgegen der Förderrichtung bis hin zu einem vollständigen Ausfall des Förderstromes entsteht. Der Wirkungsgrad der Pumpe/Pumpenstufe nimmt dadurch von 100% bei absoluter Dichtigkeit bis hin zu 0% ab.

[0004] Im Falle von Polymerkomponenten, die mit abrasiven Füllstoffen, wie z.B. Glasfasermaterial, versetzt sind, ergibt sich bei der Förderung in Exzenterschneckenpumpen das Problem, dass in erster Linie der Stator aus gummielastischem Material, sowie auch der Rotor einem erhöhten Verschleiß unterliegen, der ohne vorbeugende Wartungsmaßnahmen leicht zu einem unvorhergesehenen Ausfall der Pumpe führen kann, welcher im schlimmsten Falle zu einer kostspieligen Unterbrechung eines Fertigungsprozesses führen kann.

[0005] Da auch der Wirkungsgrad von Exzenterschneckenpumpen mit zunehmendem Verschleiß abnimmt und einen unmittelbaren Einfluss auf die Qualität des im Prozess hergestellten Produkts hat, ist es wünschenswert, den Verschleiß einer Exzenterschneckenpumpe fortlaufend zu überwachen, um rechtzeitig vor einem Totalausfall der Pumpe erforderliche Wartungsarbeiten vornehmen zu können.

[0006] Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Überwachung von herkömmlichen Pumpen Überwachungssysteme wie insbesondere Durchflussmesszellen einzusetzen, mit welchen sich verschleißbedingte Leckagen grundsätzliche ebenfalls erfassen lassen. Allerdings sind derartige Durchflussmesszellen vergleichsweise kostenintensiv und bei Exzenterschneckenpumpen aufgrund des begrenzten maximalen Druckniveaus der Durchflussmesszellen nicht einsetzbar.

[0007] Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem sich der Verschleißzustand einer Exzenterschneckenpumpe ermitteln lässt.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

[0009] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Exzenterschneckenpumpe zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Exzenterschneckenpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.

[0011] Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

[0012] Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands einer Exzenterschneckenpumpe, welche einen Stator mit einem Einlass zur Zufuhr eines zu fördernden, insbesondere abrasiven Mediums, einen Auslass zur Abfuhr des Mediums, sowie einen exzenterschneckenförmigen, durch einen Antriebsmotor innerhalb des Stators rotierbaren Rotor umfasst, welcher das Medium vom Einlass zum Auslass fördert, die folgenden Verfahrensschritte: a) Antreiben des Rotors mit einer vorgegebenen Leistung und Zuführen des Mediums mit einem im Wesentlichen konstanten Vordruck sowie einer vorgegebenen Viskosität und Temperatur, Verschließen des Auslasses durch ein Absperrorgan, b) Erfassen des Drucks Piststromaufwärts des Absperrorgans nach einer vorgegebenen Maximalzeitdauer tmaxals maximal erreichbaren Druckwert Pmax, und c1) Vergleichen des erfassten maximal erreichbaren Druckwerts Pmaxmit einem vorgegebenen Referenzwert für den maximal erreichbaren Druck Pmax neufür eine neue Exzenterpumpe 1, und d1) Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die Differenz zwischen dem erfassten maximalen Druckwert Pmaxund dem Referenzwert Pmaxneueinen vorgegebenen Schwellenwert ΔPmaxüberschreitet, und/oder b2) Erfassen einer ersten Zeitdauer t1, bis der unter Verfahrensschritt b) erfasste Druck Pistnach dem Schließen des Absperrorgans einen vorgegebenen Solldruck Psollfür das Medium bei der vorgegebenen Viskosität und Temperatur erreicht, c2) Vergleichen der erfassten ersten Zeitdauer t1mit einer vorgegebenen Referenzzeitdauer tref, und d2) Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer t1und der Referenzzeitdauer trefeinen vorgegebenen Schwellenwert Δt überschreitet.

[0013] Wie von der Anmelderin erkannt wurde, beeinflussen zwei Faktoren die Leistung einer Exzenterschneckenpumpe. Dies sind der Druck und der Verschleißzustand von Stator und Rotor.

[0014] Wird für einen Produktionsvorgang immer das gleiche Medium verwendet, so dass die Viskosität bei einer vorgegebenen Temperatur des Mediums im Wesentlichen konstant ist, so kann durch eine vergleichende Messung der Förderdruckkennlinie gegen einen geschlossenen Ausgang der Exzenterschneckenpumpe zu Beginn des Pumpeneinsatzes bei einer neuen Pumpe, und sich daran anschließende weitere regelmäßige Messungen des Pumpendrucks in kurzen, bevorzugt geplanten Produktionspausen, der Verschleißzustand vereinfacht ausgedrückt durch zwei Parameter ermittelt werden: 1. Wird ein parametrierbarer Ziel- oder Maximaldruck überhaupt erreicht, und 2. In welcher Zeit wird dieser bei identischen Voraussetzungen (Versorgungsdruck, Drehzahl, Viskosität) erreicht?

[0015] Dadurch kann beispielsweise zunächst eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden, bei der geprüft wird, ob der sich aus der Maschinenkonfiguration und den Applikationsdaten ergebende notwendige Arbeitsdruck zulässig ist, bzw. überhaupt ausreicht, um z.B. einen anstehenden Dosierauftrag, wie die Bereitstellung von polymerem, Verstärkungsfasern enthaltendem Zweikomponentenmaterial für die Laminierung eines Rotorblatts einer Windkraftanalage, vollständig auszuführen.

[0016] Weiterhin kann anhand der Differenz zwischen dem maximal erreichbaren Druck (bei neuer Pumpe) und dem aktuell gemessenen Applikationsförderdruck ein aktueller Verschleißzustand bestimmt werden, und auf Basis der über einen bestimmten Zeitraum hinweg ermittelten Daten für den Verschleißzustand und dem sich aus diesen ergebenden Trend - z.B. durch Extrapolation der Messkurve - dann in vorteilhafter Weise eine Prognose für die voraussichtliche Haltbarkeit der Pumpe errechnet werden. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, den aktuellen Verschleißzustand regelmäßig zu ermitteln, und sowohl für die Sicherstellung des reibungslosen Produktionsbetriebs als auch für eine vorausschauende Wartungsplanung zu nutzen, durch welche sich die Betriebskosten in vorteilhafter Weise reduzieren lassen.

[0017] Hierzu macht sich die vorliegende Erfindung eine spezifische Eigenschaft von Exzenterschneckenpumpen zu Nutze, um bevorzugt automatisiert den Verschleißzustand zu ermitteln. Diese Eigenschaft resultiert aus der Materialkombination zwischen Rotor (Stahl, Keramik etc., insbesondere auch beschichtet) und Stator (Elastomer, auch beschichtet) einer Exzenterschneckenpumpe.

[0018] Wie von der Anmelderin erkannt wurde, kann die Pumpe in Abhängigkeit der Viskosität des Mediums je Stufe der Rotor-/Stator-Kombination einen maximalen Differenzdruck zwischen Ein- und Ausgang aufbauen, für dessen Größe die Flächenpressung zwischen Stator und Rotor ausschlaggebend ist, durch welche der elastische Stator verformt wird. Beim Überschreiten des maximal möglichen Drucks reicht diese Flächenpressung jedoch nicht mehr für eine vollkommene Abdichtung der einzelnen Stufen aus, so dass eine Leckage entgegen der gewünschten Förderrichtung bis hin zu einem vollständigen Ausfall des Förderstroms entsteht. Der Wirkungsgrad nimmt dadurch von 100% bei absoluter Dichtigkeit im Falle einer neuen Pumpe bis hin zu 0 % für eine vollständig verschlissene Pumpe ab.

[0019] Bei der Förderung von flüssigen oder pastösen Medien mit abrasiven Füllstoffen werden der Stator sowie auch der Rotor, oder auch beide, in Ihrer jeweils die Dichtigkeit bestimmenden Form durch die Abtragung von Oberflächenbestandteilen bei jedem Fördervorgang dauerhaft verändert. Hierdurch verringert sich die zuvor beschriebene Flächenpressung und die daraus resultierende Dichtwirkung entsprechend, was bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands herangezogen wird.

[0020] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Referenzwert für den maximal erreichbaren Druck Pmax neueiner neuen Exzenterschneckenpumpe 1 in Verfahrensschritt c1) und/oder die vorgegebene Referenzzeitdauer trefin Verfahrensschritt c2) bei einer Inbetriebnahme der Exzenterschneckenpumpe 1 mit dem gleichen Medium und konstantem Vordruck bei einer im Wesentlichen gleichen Temperatur und Viskosität erfasst und in einem elektronischen Speicher abgelegt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die im elektronischen Speicher abgelegten Referenzwerte für den maximal erreichbaren Druck Pmaxneueiner neuen Exzenterschneckenpumpe 1 gewünschten Falls auch zu Bildung eines gemittelten Werts heran gezogen werden können, der wiederum dazu dient, ggf. einen gemittelten Wert für die Serienstreuung der Exzenterpumpen einer Serie zu bestimmen, anhand von welchem dann bei einer Inbetriebnahme im Werk schon ein Produktionsfehler gemäß den Schritten c1 und c2 erkannt werden kann, bevor die betreffende Pumpe zum Kunden ausgeliefert wird.

[0021] Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der vorgegebene Schwellenwert ΔPmaxin Verfahrensschritt d1) und/oder der vorgegebene Schwellenwert Δt in Verfahrensschritt d2) für die Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer t1und der Referenzzeitdauer trefempirisch mit dem gleichen Medium bei der vorgegebenen Temperatur und Viskosität mit Hilfe einer neuen Exzenterschneckenpumpe ermittelt und als veränderbarer Wert im elektronischen Speicher der Steuerungseinrichtung abgelegt werden, welche den Motor der Pumpe und auch das Absperrorgan steuert, bzw. die Signale des Drucksensors auswertet. Hierdurch ist es möglich, eine Vielzahl von Schwellenwerten für verschiedene Medien, Drücke und Temperaturen in einem mehrdimensionalen Kennfeld abzulegen, aus welchem die Werte dann automatisiert nach Eingabe des Mediums, des Drucks/Vordrucks sowie der Temperatur von der Steuerungseinrichtung der Exzenterschneckenpumpe ausgelesen werden können, um den Verschleißzustand, bzw. das nächste Wartungsintervall automatisiert zu berechnen.

[0022] Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken kann es ferner vorgesehen sein, dass das Medium dem Einlass bei der Erfassung in den Schritten b) und/oder b2) mit kontantem Vordruck zugeführt wird, und dass der Einlass bei der Bestimmung des vorgegebenen Schwellenwerts Δ Pmaxin Verfahrensschritt d1) und/oder des Schwellenwerts Δt für die Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer t1und der Referenzzeitdauer trefin Verfahrensschritt d2) mit konstantem Vordruck beaufschlagt wird. Durch die Beaufschlagung des Einlasses mit demselben Wert für den konstante Vordruck in den Schritten b) und b2) sowie d1) und d2) ergibt sich der Vorteil, dass der Fehler in der Bestimmung des Verschleißzustands weiter reduziert werden kann, da die Referenzwerte und die Messungen auf den gleichen Druckverhältnissen basieren und nicht allein von der Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass abhängen.

[0023] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der vorgegebene Solldruck Psollfür das Medium in Verfahrensschritt b2) rechnerisch als Bruchteil des maximal erreichbaren Drucks Pmaxneueiner neuen Exzenterschneckenpumpe 1 bestimmt. Hierbei liegt der vorgegebene Solldruck Psollin vorteilhafter Weise in einem Bereich zwischen 60% und 80% des maximal erreichbaren Druckwerts Pmax neueiner neuen Exzenterschneckenpumpe. Durch die Angabe eine %-Satzes ergibt sich der Vorteil, dass der Solldruck sehr einfach automatisiert berechnet und vom Bediener bei Bedarf intuitiv erhöht oder verringert werden kann.

[0024] Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der Referenzwert für den maximal erreichbaren Druck Pmax neubei der Inbetriebnahme der Exzenterschneckenpumpe durch Zufuhr eines identischen Mediums mit konstantem Vordruck sowie einer im Wesentlichen gleichen Viskosität und Temperatur ermittelt und als Referenzwert Pmaxnenfür die danach in regelmäßigen Zeitabständen durchzuführenden Verschleißbestimmungen in einem elektronischen Speicher der Steuerungseinrichtung der Exzenterschneckenpumpe abgelegt wird. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, gut reproduzierbare Referenzwerte unter exakt vorgegebenen Temperatur- und Druckbedingungen zu schaffen, die auch als Ausgangsbasis für weitere Verschleißbestimmungen herangezogen werden können, welche nach einer Wartung der Pumpe erfolgen.

[0025] Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Verfahrensschritte b) und c1) bis d1) und b2) bis d2) unmittelbar nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt. Hierdurch lässt sich die Messgenauigkeit verbessern und der Zeitpunkt für einen bevorstehenden Wartungstermin, an welchem die Pumpe z.B. durch einen Austausch des elastischen Teils des Stators von Grund auf überholt werden muss, präziser vorherbestimmen.

[0026] Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Exzenterschneckenpumpe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine Darstellung verschiedener zeitlicher Verläufe für den gemessenen Druck für eine neue Exzenterschneckenpumpe sowie für dieselbe Pumpe in drei unterschiedlichen Verschleißzuständen zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 3 eine Darstellung der zeitlichen Verläufe des Drucks für verschiedene Verschleißzustände zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Zeitdauern bis zum Erreichen eines vorgegebenen Solldrucks nach dem Schließen des Absperrorgans zur Bestimmung des Verschleißzustands herangezogen werden.

[0027] Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe 1, deren Verschleißzustand bestimmt werden soll, einen Stator 2 aus elastischem Werkstoff, z.B. einem Elastomer, in welchem ein Einlass 4 zur Zufuhr eines zu fördernden Mediums 6 sowie ein Auslass 8 zur Abfuhr des Mediums 6 geformt sind. Innerhalb des Stators 2 ist ein Rotor 12 angeordnet, der in für Exzenterschneckenpumpen bekannter Weise eine im Stator 2 rotierbar exzentrisch gelagerte Schnecke umfasst, die durch einen Antriebsmotor 10 angetrieben wird. Wie weiterhin der Figur 1 entnommen werden kann, umfasst die Exzenterschneckenpumpe 1 zur Durchführung des Verfahrens ein Absperrorgan 14, mit welchem sich der Auslass 8 innerhalb kürzester Zeit verschließen lässt. Das Absperrorgan 14 kann beispielsweise ein bekanntes elektrisch betätigtes Auf-Zu-Ventil sein, welches durch eine Steuerungseinrichtung 18 angesteuert wird, die in vorteilhafter Weise einen elektronischen Speicher 20 besitzt, und neben der Ansteuerung des Absperrorgans 14 auch die Drehzahl des Antriebsmotors 10 regelt. Wie in Fig. 1 weiterhin gezeigt ist, ist im Stator 2 eine mit dem Auslass 8 kommunizierende Austrittskammer 3 geformt, in die das Medium 6 vom rotierenden Rotor 12 gefördert wird, bevor es in den durch das Absperrorgan 14 verschließbaren Auslass 8 eintritt. In der Austrittskammer 3 ist ein Drucksensor 16 angeordnet, welcher mit der Steuerungseinrichtung 18 verbunden ist und den Druck des Mediums 6 stromaufwärts des Absperrorgans 14 erfasst, welcher der Steuerungseinrichtung 18 als Druckwert Pistzugeleitet, bzw. von dieser in einen solchen Druckmesswert umgewandelt wird, der dem Ist-Druck stromaufwärts des Absperrorgans 14 entspricht, bzw. ein Maß für diesen ist.

[0028] Um eine Messung des Verschleißzustands der Exzenterschneckenpumpe 1 durchzuführen, wird der Rotor 12 bei geöffnetem Absperrorgan 14 mit einer vorgegebenen Leistung angetrieben, die bevorzugt von der Steuerungseinrichtung 18 auf einen im Wesentlichen konstanten Wert geregelt wird. Dabei wird das Medium 6 dem Einlass mit einem im Wesentlichen konstanten Vordruck sowie einer vorgegebenen Viskosität und Temperatur über eine nicht näher dargestellte Pumpe zugeführt.

[0029] In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Auslass 8 durch das Absperrorgan 14 verschlossen, wodurch der vom Drucksensor 16 erfasste Druck stromaufwärts des Absperrorgans 14 vom Schließzeitpunkt an (t = 0) in Abhängigkeit vom momentanen Verschleißzustand der Exzenterschneckenpumpe 1 unterschiedlich stark ansteigt, wie dies durch die vier Kurven Pistneu, sowie Pist1bis Pist3in Fig. 2 und 3 exemplarisch angedeutet ist. Hierbei stellt Pistneuden zeitlichen Druckverlauf einer neuen, unbenutzten Exzenterschneckenpumpe 1 für ein beispielhaftes Medium bei einer festen Temperatur und einem fest vorgegebenen Vordruck dar, wohingegen die Kurven Pist1den Verlauf des erfassten Drucks Pistnach einem ersten Betriebsintervall, die Kurve Pist2den Verlauf nach einem zweiten längeren Betriebsintervall und die Kurve Pist3den Druckverlauf nach dem Überschreiten der maximal nutzbaren Betriebsdauer wiedergibt, in der die Pumpe 1 ordnungsgemäß arbeitet.

[0030] Gemäß der Erfindung wird bei einer ersten Ausführungsform des Verfahrens der Druck Pistin einem ersten Schritt b) stromaufwärts des Absperrorgans 8 nach einer vorgegebenen Maximalzeitdauer tmaxals maximal erreichbar Druckwert Pmaxvom Drucksensor 16 erfasst, und dieser in einem zweiten Schritt c1) mit einem vorgegebenen Referenzwert Pmaxneufür den maximal erreichbaren Druck für eine neue Exzenterpumpe 1 verglichen. Die Maximalzeitdauer tmaxist frei wählbar und wird bevorzugt so gewählt, dass die Kurve Pistneufür den zeitlichen Druckverlauf bei einer neuen Pumpe nahezu den Endwert Pmaxneuangenommen hat, dem sich der Druck in bekannter Weise asymptotisch nähert. Da der Druckanstieg bei einer neuen Pumpe 1 vergleichsweise rasch erfolgt, können z.B. 10 s oder 20 s für die Maximalzeitdauer tmaxausreichend sein, um den maximal erreichbaren Druck der Pumpe 1 hinreichend genau zu bestimmen. Bevorzugt wird dieser bei der Inbetriebnahme und Überprüfung der werksneuen Pumpe direkt nach der Herstellung in Abhängigkeit vom Medium sowie der voraussichtlichen Viskosität und Verarbeitungstemperatur desselben gewählt, und im Speicher 20 der Steuerungseinrichtung 18 abgespeichert.

[0031] Um den Verschleißzustand der Pumpe 1 nach einem ersten Betriebsintervall zu bestimmen, wird der Motor 12 bei geöffnetem Absperrorgan 14 unter Zufuhr des Mediums 6 zum Einlass 2, wie zuvor beschrieben mit der vorgegebenen Leistung, bzw. Drehzahl angetrieben, das Absperrorgan 14 geschlossen, und nach der bevorzugt fest vorgegebenen Maximalzeitdauer tmaxder vom Sensor 16 erfasste Druckwert im Speicher der Steuerungseinrichtung 18 als maximal erreichbarer Druckwert Pmax1abgelegt. Dieser maximal erreichbare Druckwert Pmax1, wird dann von dem zuvor aus dem Speicher 20 ausgelesenen erfassten maximalen Druckwert Pmaxneufür die neue Exzenterschneckenpumpe 1 abgezogen. Der Differenzwert ist in diesem Falle bereits ein Maß für den Verschleißzustand der Exzenterschneckenpumpe 1 und nimm vom Wert 0 bar für eine neue Pumpe 1 mit zunehmender Betriebsdauer weiter zu, wie dies anhand der zunehmenden Größe der durch geschweifte Klammern in Fig. 2 wiedergegebenen Differenzen ΔPmax1, ΔPmax2und ΔPmax3für die jeweils zunehmenden Verschleißzustände 1, 2 und 3 angedeutet ist.

[0032] Wie der Darstellung der Fig. 2 weiterhin entnommen werden kann, wird in einem nächsten Verfahrensschritt c1) bevorzugt eine Warnmeldung ausgegeben, wenn die Differenz zwischen dem erfassten maximalen Druckwert Pmaxund dem Referenzwert Pmax neueinen vorgegebenen Schwellenwert ΔPmaxüberschreitet, der in Fig. 2 durch den zugehörigen Doppelpfeil angedeutet ist. In diesem Falle hat die Pumpe 1 das Ende ihrer regulären Betriebsdauer erreicht, so dass diese einer Wartung unterzogen werden muss, bei der z.B. der durch die Förderung von abrasiven Medien an seiner Oberfläche verschlissene Stator 2 und/oder auch der Rotor 12 erneuert werden müssen. Der Schwellenwert ΔPmaxkann aber auch so gewählt werden, dass noch hinreichend Zeit verbleibt, bis die Pumpe gewartet werden muss, so dass ausreichend Zeit zur Planung eines Wartungstermins verbleibt. Der vorgegebene Schwellenwert ΔPmaxist dementsprechend veränderbar und wird zuvor für eine Pumpenserie empirisch ermittelt oder auch berechnet und bevorzugt im Speicher 20 der Steuerungseinrichtung 18 abgelegt.

[0033] Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zur Erhöhung der Genauigkeit jedoch auch zusammen mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform eingesetzt werden kann, wird in einem auf den Schritt a) folgenden Verfahrensschritt b2) eine erste Zeitdauer t1erfasst, bis zu der der erfasste Druck Pistnach dem Schließen des Absperrorgans 8 einen vorgegebenen Sollwert Psollfür das Medium 6 bei der vorgegebenen Viskosität und Temperatur erreicht. Wenn der Istwert für den vom Sensor 16 erfassten Druck Pistdem vorgegebenen Solldruck Psollentspricht, wird die zugehörige Zeitdauer t1zwischen dem Öffnen des Absperrorgans 14 und dem Erreichen des vorgegebenen Solldrucks Psollin einem nächsten Verfahrensschritt c2) mit einer vorgegebenen Referenzzeitdauer trefverglichen. Bevorzugt wird dann in einem nächsten Verfahrensschritt d2) eine Warnmeldung ausgegeben, wenn die zeitliche Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer t1und der Referenzzeitdauer trefeinen vorgegebenen Schwellenwert Δt überschreitet. Dieser Schwellenwert wird durch einen veränderbaren, bevorzugt in der Steuerungseinrichtung 18 abgelegten Zeitpunkt t1schwelle, bestimmt.

[0034] Wie sich anhand der Fig. 3 erkennen lässt, ist die Differenz t1,1- trefzwischen der erfassten ersten Zeitdauer t1,1und der Referenzzeitdauer tref, im Falle der ersten Messreihe (angedeutet durch den weiteren Index 1) nach der mit Pistneubezeichneten Inbetriebnahme der Pumpe 1 kleiner als der durch den Doppelpfeil angedeutete Schwellenwert Δt, der durch die Differenz t1schwelle- trefbestimmt wird.

[0035] In gleicher Weise ist auch die Differenz t1,2- trefzwischen der erfassten ersten Zeitdauer t1,2im Falle der zweiten Verschleißmessung (angedeutet durch den weiteren Index 2) nach der mit Pistneubezeichneten Inbetriebnahme der Pumpe 1 und der Referenzzeitdauer tref, kleiner als der durch den Doppelpfeil angedeutete Schwellenwert Δt, wohingegen die Differenz t1,3- trefim Falle der dritten Messreihe größer ist als der durch den Doppelpfeil angedeutete Schwellenwert Δt. Demgemäß wird im letzten Fall eine Warnmeldung ausgegeben, z.B. dass in Kürze eine Wartung ansteht.

[0036] Wie in Figur 3 ebenfalls angedeutet ist, wird der dort durch die strichpunktierte horizontal verlaufende Linie angedeutete vorgegebene Solldruck Psollfür das Medium 6 in Verfahrensschritt b2) bevorzugt durch die elektronische Steuerungseinrichtung 18 rechnerisch als Bruchteil des maximal erreichbaren Drucks Pmax neueiner neuen Exzenterschneckenpumpe 1 bestimmt, der in Fig. 3 ebenfalls mit eingezeichnet wurde. Wie dargestellt, liegt der vorgegebene Solldruck Psoll, der in vorteilhafter Weise zwischen 60% und 80% des maximal erreichbaren Druckwerts Pmax neubeträgt, dort bei ca. 60 % des Werts Pmax neu. Dadurch, dass der vorgegebene Solldruck Psollin dem angegebenen %-Bereich einer neuen Exzenterschneckenpumpe 1 liegt, wird deren Lebensdauer insgesamt erhöht, ohne dass für die Durchführung der Messungen eine übermäßig lange Zeitdauer benötigt wird.

[0037] Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die maximal erreichbaren Druckwerte Pmax1, Pmax2, Pmax3oder allgemein ausgedrückt Pmaxnzusammen mit dem zugehörigen Zeitpunkt, zu dem diese ermittelt wurden, als Datensatz im Speicher 20 abgelegt werden. So können die maximal erreichbaren Druckwerte Pmaxnbeispielweise jeweils zusammen mit der Anzahl der Tage, die in einem Betriebsintervall der Pumpe 1 zwischen der Aufnahme zweier aufeinanderfolgender Bestimmungen verstrichen sind, in einem Datensatz abgelegt werden, z.B. (0, Pmaxneu; 10, Pmax1; 20, Pmax2; 30), wenn die Ermittlung der maximal erreichbaren Drücke nach den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten a) und b) beispielsweise nach 10, 20 und 30 Tagen durchgeführt wurde.

[0038] Aus diesem Datensatz, der bevorzugt mit jeder neuen Druckermittlung um ein jeweiliges Datenpaar erweitert wird, kann die Steuerungseinrichtung 18, bzw. deren Mikroprozessor, dann bevorzugt durch ein bekanntes mathematisches Extrapolationsverfahren einen Zeitpunkt, z.B. in Tagen oder Monaten errechnen, an dem die Differenz zwischen dem erfassten maximalen Druckwert Pmaxund dem Referenzwert Pmaxneuden vorgegebenen Schwellenwert ΔPmaxerreicht. Dieser Zeitpunkt entspricht dann bevorzugt dem Zeitpunkt, an dem die Pumpe 1 voraussichtlich einer nächsten Wartung unterzogen werden muss. Dies kann z.B. auf einem nicht näher gezeigten Display, welches mit der Steuerungseinrichtung 18 verbunden ist, oder in sonstiger Weise signalisiert werden, wobei durch die Wahl der Größe des vorgegebenen Schwellenwerts ΔPmaxdas Anstehen eines Wartungstermin bereits rechtzeitig vorher über die Warnmeldung angekündigt werden kann.

[0039] Das Gleiche gilt für die Ermittlung der Zeitdauern t1,1, t1,2und t1,3bzw. allgemein t1,n, gemäß der zweiten optionalen Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls als ein entsprechender Datensatz im Speicher 20 abgelegt werden, um daraus nach der Bestimmung eines jeden neuen Werts für die Zeitdauer t1,ndurch eine Extrapolation zu errechnen, wann, d.h. nach welcher Zeit, die Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer (t1,n) und der Referenzzeitdauer (tref) voraussichtlich dem vorgegebenen Schwellenwert (Δt) entspricht, um daraus den voraussichtlichen Wartungszeitpunkt zu berechnen und auszugeben.

[0040] Die zuvor beschriebenen Messungen zur Bestimmung des Verschleißzustands bevorzugt in regelmäßigen festen Zeitintervallen, z.B. einmal am Tag bei der all morgendlichen Inbetriebnahme der Pumpe 1 durchgeführt werden, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass sich die durch Extrapolation errechneten voraussichtlichen Wartungszeitpunkte einfacher bestimmen lassen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands einer Exzenterschneckenpumpe (1), welche einen Stator (2) mit einem Einlass (4) zur Zufuhr eines zu fördernden Mediums (6), einen Auslass (8) zur Abfuhr des Mediums (6), ein Display zur Ausgabe einer Warnmeldung, einen exzenterschneckenförmigen, innerhalb des Stators (2) durch einen Antriebsmotor (10) rotierbaren Rotor (12) umfasst, welcher das Medium (6) vom Einlass (4) zum Auslass (8) fördert, sowie einer Steuerungseinrichtung (18) zur Steuerung des Antriebsmotors, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Antreiben des Rotors (12) mit einer vorgegebenen Leistung und Zuführen des Mediums (6) mit einem konstanten Vordruck sowie einer vorgegebenen Viskosität und Temperatur, Verschließen des Auslasses (8) durch ein Absperrorgan (14) der Exzenterschneckenpumpe (1), b) Erfassen des Drucks (Pist) stromaufwärts des Absperrorgans (14) nach einer vorgegebenen Maximalzeitdauer (tmax) als maximal erreichbaren Druckwert (Pmax), und c1) Vergleichen des erfassten maximal erreichbaren Druckwerts(Pmax) mit einem vorgegebenen Referenzwert (Pmax neu) für den maximal erreichbaren Druck einer neuen Exzenterpumpe (1), und d1) Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die Differenz zwischen dem erfassten maximalen Druckwert (Pmax) und dem Referenzwert (Pmax neu) einen vorgegebenen Schwellenwert (ΔPmax) überschreitet, und/oder b2) Erfassen einer ersten Zeitdauer (t1,n), bis der unter Verfahrensschritt b) erfasste Druck (Pist) nach dem Schließen des Absperrorgans (8) einen vorgegebenen Solldruck (Psoll) für das Medium (6) bei der vorgegebenen Viskosität und Temperatur erreicht, c2) Vergleichen der erfassten ersten Zeitdauer (t1,n) mit einer vorgegebenen Referenzzeitdauer (tref), und d2) Ausgeben einer Warnmeldung, wenn die Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer (t1,n) und der Referenzzeitdauer (tref) einen vorgegebenen Schwellenwert (Δt) überschreitet, wobei die Druckwerte (Pist, Pmax, ΔPmax) und die Zeitdauern (t1,n, tmax) durch die Steuerungseinrichtung (18) erfasst sowie mit den Referenzwerten (Pmaxneu, tref) verglichen werden, wobei die Referenzwerte (Pmax neu, tref), Schwellenwerte (ΔPmax, Δt) und der Solldruck (Psoll) in einem elektronischen Speicher (20) abgelegt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert für den maximal erreichbaren Druck (Pmaxneu) der Exzenterschneckenpumpe (1) in Verfahrensschritt c1) und/oder die vorgegebene Referenzzeitdauer (tref) in Verfahrensschritt c2) bei der Inbetriebnahme der Exzenterschneckenpumpe (1) mit dem Medium (6) und konstantem Vordruck bei einer im Wesentlichen gleichen Temperatur und Viskosität erfasst werden und im elektronischen Speicher (20) abgelegt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellenwert (ΔPmax) in Verfahrensschritt d1) und/oder der vorgegebene Schwellenwert (Δt) in Verfahrensschritt d2) für die Abweichung zwischen der erfassten ersten Zeitdauer (t1) und der Referenzzeitdauer (tref) empirisch mit dem vorgegebenen Medium (6) bei der vorgegebenen Temperatur und Viskosität mit Hilfe der Exzenterschneckenpumpe (1) ermittelt werden und als auslesbare veränderbare Werte im elektronischen Speicher abgelegt (20) sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Solldruck (Psoll) für das Medium (6) in Verfahrensschritt b2) rechnerisch als Bruchteil des maximal erreichbaren Drucks (Pmaxneu) einer neuen Exzenterschneckenpumpe (1) bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Solldruck (Psoll) zwischen 60% und 80% des maximal erreichbaren Druckwerts (Pmax neu) einer neuen Exzenterschneckenpumpe (1) beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert für den maximal erreichbaren Druck (Pmax neu) bei der Inbetriebnahme der Exzenterschneckenpumpe (1) durch Zufuhr des Mediums (6) mit konstantem Vordruck sowie einer im Wesentlichen gleichen Viskosität und Temperatur ermittelt und als Referenzwert (Pmax neu) in der Steuerungseinrichtung (18) der Exzenterschneckenpumpe (1) abgelegt wird, wobei die Bestimmung des Verschleisszustands in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b) und c1) bis d1) und b2) bis d2) unmittelbar nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden.

8. Exzenterschneckenpumpe (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 umfassend den Stator (2) mit dem Einlass (4) zur Zuführ eines zu fördernden Mediums (6), den Auslass (8) zur Abfuhr des Mediums (6), das Display zur Ausgabe einer Warnmeldung, sowie der exzenterschneckenförmige, innerhalb des Stators (2) durch einen Antriebsmotor (10) rotierbare Rotor (12), welcher das Medium (6) vom Einlass (4) zum Auslass (8) fördert, sowie der Steuerungseinrichtung (18) zur Steuerung des Antriebsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, den Rotor (12) mit einer vorgegebenen Leistung anzutreiben, dass die Exzenterschneckenpumpte (1) ein durch die Steuerungseinrichtung (18) betätigbares Absperrorgan (14) zum Verschließen des Auslasses (8) umfasst, und dass die Exzenterschneckenpumpe (1) stromaufwärts des Absperrorgans (8) bevorzugt zwischen dem Rotor (12) und dem Absperrorgan (8) einen mit der Steuerungseinrichtung (18) verbundenen Drucksensor (16) umfasst, mittels welchem der Druck (Pist) stromaufwärts des Absperrorgans (8) erfassbar ist.