CN114341497A - 偏心螺杆泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏心螺杆泵，所述偏心螺杆泵至少包括：定子(1)；在定子(1)中旋转的转子(2)；驱动装置(3)；连接到定子(1)上的泵壳体(4)，所述泵壳体具有至少一个用于待输送介质的进入开口或排出开口；由驱动装置(3)驱动的连接轴(9)，所述连接轴在泵的理想运行中围绕轴线(R)中心旋转；例如设置在泵壳体(4)中的联接杆(10)，所述联接杆以驱动装置侧的端部铰接地连接到连接轴(9)上并且以转子侧的端部铰接地连接到转子(2)上，并且所述联接杆在连接轴(9)进行中心旋转时产生转子端部(7)的偏心运动。这种泵的特征在于，在连接轴(9)的区域中设置有至少一个传感器(15、16)以用于识别或测量圆跳动偏差，传感器在连接轴的预定的角位置中通过测量连接轴(9)的表面与传感器(15、16)的距离来确定连接轴(9)的运动轮廓。

Description

偏心螺杆泵
技术领域
本发明涉及一种偏心螺杆泵，所述偏心螺杆泵至少包括：
-定子；
-在定子中旋转的转子；
-(例如在抽吸侧)连接到定子上的泵壳体(例如抽吸壳体)，所述泵壳体具有至少一个用于待输送介质的进入开口或排出开口；
-由驱动装置驱动并且例如(可拆卸地)连接到驱动装置上的连接轴，所述连接轴在理想条件下围绕轴线中心旋转；以及
-(优选设置在泵壳体中的)联接杆，所述联接杆以驱动装置侧的端部铰接地连接到连接轴上并且以转子侧的端部铰接地连接到转子上，并且所述联接杆在连接轴进行中心旋转时产生转子端部的偏心运动。
背景技术
这样的偏心螺杆泵用于在不同的工业领域中输送多种不同的介质、特别是高粘度的液体。待输送的液体可以例如也包含固体成分。
定子优选由弹性的材料或弹性体材料制成并且通常被定子外罩或者说定子壳体包围。在抽吸侧连接到定子上的泵壳体通常称为抽吸壳体并且在压力侧连接到定子上的壳体例如称为压力接管。但原则上也存在使泵沿相反的输送方向运行的可行方案，从而抽吸壳体(作为泵壳体)将设置在压力侧。因此，在本发明的范畴内，与实际的输送方向无关地将泵壳体称为抽吸壳体。这涉及设置在定子与驱动装置之间的壳体。在驱动装置或中心旋转的连接轴与偏心旋转的转子之间的旋转的并且同时确保偏心率的连接经由例如设置在泵壳体中的联接杆来实现，所述联接杆例如经由驱动装置侧的铰接件与连接轴连接并且经由转子侧的铰接件与转子连接。备选地，也可以通过其他措施、即无需铰接件地实现偏心率，例如通过柔性的或弯曲弹性的联接杆来实现。因此，联接杆是指如下元件，所述元件通过铰接式的构型或耦联来确保转子偏心率或者说在中心旋转的连接轴与转子或所述转子的偏心旋转的转子端部之间能实现或产生偏心运动。联接杆也可承载一个或多个输送元件，或者说在联接杆上可以固定有输送元件、例如螺杆或运输螺杆。这例如在构造为漏斗泵的偏心螺杆泵中实现。螺杆可构造为空心螺杆或实心螺杆。连接轴也称为插接轴。所述连接轴通常直接亦或间接地与驱动装置的输出轴连接并且类似用作在驱动装置的输出轴与泵的力传递部件之间的连接件。设置在泵壳体(抽吸壳体)与驱动装置之间的连接壳体例如用于容纳或固定并且支撑一方面泵壳体和另一方面驱动装置，从而这个连接壳体例如固定在基板上或直接固定在基座上并且支撑和承载泵壳体的驱动装置。悬挂的布置结构也是可实现的。在实践中，在连接壳体作为“灯笼件(Laterne)”的实施方式为一方和作为“支承件座”的实施方式为另一方之间存在区别。连接壳体始终可以构造为敞开的连接壳体或至少构造为要敞开的连接壳体，因此能够通过开口从外部接近所述连接壳体。泵壳体或者说抽吸壳体相对于环境或相对于连接壳体的密封例如经由轴密封件来实现，其方式为，以轴密封件密封连接轴并且以此方式将抽吸壳体与环境液密地分离。轴密封件可以例如构造为滑环密封件。
这种偏心螺杆泵例如由DE 10 2014 112 552A1、DE 10 2010 034440A1、WO 2009/024279 A1和DE 10 2018 102 640A1已知。
在实践中，偏心螺杆泵或其组件在运行期间经受磨损，从而需要以定期的间隔进行维护工作或采取保养措施。典型的易损件是弹性的定子，但也包括在弹性的定子中旋转的转子。在支承件(例如在驱动装置或传动装置中的支承件)和铰接件上也出现磨损。因此已知的是，通过确定适合的参数来在运行期间监测这些组件的磨损。则例如为了监测定子状态而存在如下可行方案：记录流量或输送量并将这些值与转子的相应的转速进行比较。类似地，与转速相比，也可以确定泵的背压。因而，在就此而言已知的方法中间接地确定磨损状态。
备选地，由DE 20 2005 008 989U1已知一种偏心螺杆泵，其中，定子配设有测量传感元件，以该测量传感元件在转子旋转的过程中测量定子或者说弹性的材料的压缩和/或运动。测量传感元件可以例如是集成到定子中并且记录定子的压缩的压力传感元件或力传感元件。在这里重点也是监测定子的磨损。
为了识别泵的支承件和铰接件的可能的磨损，在实践中使用振动测量。这例如适用于回转泵，在所述回转泵中使用振动测量以用于检测支承件损伤。
此外，由DE 10 2005 019 063B3已知一种用于运行偏心螺杆泵以监测不同的运行状态的方法，其中，在偏心螺杆泵上针对确定的不利运行状态实施预试验，将预试验的由此产生的特定的损伤频率图存储起来并在运行阶段中与整体波形图进行比较，仅在偏心螺杆泵的一个位置上采集所述整体波形图。传感器例如位于定子进入开口处。
最后，DE 10 2015 112 248A1描述一种具有用于定子-转子系统的调节机构的偏心螺杆泵。以至少一个传感器确定定子-转子系统的实际运行参数并且经由控制装置在考虑所确定的运行参数的情况下驱控调节机构。在此应当要么直接地经由在定子的弹性体材料中的相应传感装置要么间接地经由弹性体对其他构件的反作用力来确定磨损状态。传感器可以测量例如泵压力、转速、温度和/或体积流量。
发明内容
从先前已知的现有技术出发，本发明所基于的技术问题是，改进已知的偏心螺杆泵，使得能够以简单并且可靠的方式识别泵的损伤并且特别是铰接件损伤和/或支承件损伤。
为了解决这个任务，在开头所述类型的同类型的偏心螺杆泵中，本发明教导：在连接轴的区域中设置有至少一个传感器以用于识别或测量(连接轴的)圆跳动偏差，所述传感器在连接轴的预定的角位置中通过测量连接轴的表面与传感器的距离来确定连接轴的运动轮廓(Bewegungsprofil)。
因此，根据本发明，在泵内的支承件(例如在驱动装置或所述驱动装置的传动装置中的支承件)和/或铰接件的损伤不是通过传统的振动测量来确定或监测的，而是直接确定在连接轴或所述连接轴的(基本上)中心旋转的部件上的圆跳动偏差。在此，本发明基于以下认识：在支承件、引导装置和/或铰接件上的磨损增加连接轴的在理想情况下中心旋转的部件的圆跳动偏差。因此，经由测量或监测连接轴的圆跳动或圆跳动偏差，能够快速、简单并且非常可靠地推断出在泵的支承件、引导装置和/或铰接件上的磨损。
这样的传感器优选构造为非接触地工作的传感器、例如接近传感器。所述传感器优选可以是感应式的接近传感器。备选地，也可以使用光学的传感器、例如光学的接近传感器。始终存在如下可行方案：以这样的传感器来确定在理想情况下以理想的圆跳动中心旋转的连接轴的可能的圆跳动偏差，其方式为，优选地测量具有圆形的横截面的连接轴的表面与传感器的距离。在理想运行中，轴表面与传感器的距离在旋转期间不改变，从而测量到的圆跳动偏差(所述圆跳动偏差随时间记录)为零。如果由于在支承件、引导装置和/或铰接件上的损伤或磨损而出现(增加的)圆跳动偏差，则传感器不会测量到随时间并且因此随转动角度恒定的距离，而是距离会随时间变化，在此，时间与连接轴在该时间点的相应的角位置相对应。
特别优选地，在连接轴的区域中设置有至少两个传感器，所述至少两个传感器关于连接轴设置在不同的角位置中并且因此设置成具有角度偏移，从而以所述传感器中的每个传感器测量一个(自身的)运动轮廓、即距离关于时间并且因此关于连接轴的转动角度的函数。通过将两个这样的测量相结合实现对圆跳动偏差的特别可靠的识别。因为在某些现象中，在唯一一个传感器的情况下存在如下可能性：以唯一一个传感器无法可靠地识别圆跳动偏差。使用两个传感器(或者必要时也使用两个以上的传感器)改善对圆跳动偏差的识别。在此在本发明的范畴内，所述角度偏移至少为10°和/或最大为180°。优选地，所述角度偏移至少为30°和/或最大为150°。在实践中，大约90°的角度偏移是有利的。
在偏心螺杆泵中特别重要的事实是，将驱动装置的中心运动转换成转子或转子端部的偏心运动、更确切地说经由所谓的联接杆来进行转换。对圆跳动偏差的测量在动力传动系的中心旋转的区域中进行，更确切地说优选在旋转的传动系的(从驱动侧看的)最后一个圆柱形部件上进行对圆跳动偏差的测量，所述圆柱形部件(仍然)中心旋转。在本发明的范畴内，这个中心旋转的圆柱形部件或者说具有圆形的直径的部件称为连接轴。所述连接轴在其与驱动装置对置的端部上连接到联接杆上并且因此连接到不再中心旋转的部件上。
特别重要的事实是，在偏心螺杆泵中，除了由支承件、引导装置和/或铰接件的磨损引起的干扰参量，还有由在转子与定子之间的直接接触导致的其他的干扰参量。然而根据本发明的测量直接涉及圆跳动，从而其他的干扰参量不干扰识别。
优选地，一个传感器或多个传感器——关于泵的轴向延伸——设置在连接轴的驱动装置侧的端部与联接杆侧的轴密封件、例如滑环密封件之间。通常，偏心螺杆泵在泵壳体或者说抽吸壳体与驱动装置之间具有(附加的或单独的)连接壳体，其中，连接轴至少部分地设置在所述连接壳体中。这样的连接壳体可以构造为“灯笼件”或构造为支承件座。优选地，一个传感器或多个传感器设置并且特别优选地固定在所述连接壳体中或所述连接壳体上、即设置并且特别优选地固定在灯笼件或支承件座中或所述灯笼件或支承件座上。从构造的角度可行的是，将传感器安装到在灯笼件或支承件座上的覆盖板中。连接壳体可以是部分地敞开的壳体，所述壳体的开口可以利用一个或多个覆盖板封闭。传感器可连接到这样的覆盖板上。但一个或多个传感器也可以连接到连接壳体的固定安装的部件上。
总之，以根据本发明的偏心螺杆泵以简单的方式实现对在支承件、引导装置和/或铰接件上的磨损的提早识别。由此能够更好地规划维护工作或保养措施或维修。能够减少或避免非计划的停机，从而提高设备可用性。根据本发明的检测的特点是非常低的干扰敏感性。特别是，根据本发明的检测(与例如振动测量相比)对于在泵的周围环境中的干扰参量更不敏感。例如振动测量也对可能由定子磨损引起的干扰做出反应，而以根据本发明的在中心旋转的部件的区域中对圆跳动偏差的测量实现对圆跳动偏差的有针对性并且不受影响的检测。
本发明不仅涉及偏心螺杆泵本身，而且还涉及一种用于运行这种偏心螺杆泵的方法。根据本发明，以所描述的传感器通过确定或测量连接轴的(圆形或圆柱形的表面)与传感器的距离来确定连接轴的运动轮廓。因此，根据本发明，在偏心螺杆泵运行期间以根据本发明的传感器监测可能的圆跳动偏差。以已经描述的方式，优选多个传感器可以设置在不同的角位置中、即有至少两个传感器以分布在连接轴的周边上的方式设置。
在本发明的范畴内的是，将所确定或所测量的值、即以一个传感器或多个传感器测量的值(例如距离值，所述距离值代表圆跳动偏差)与先前所存储的参考值进行比较并且在超过预定的偏差时生成和/或显示和/或传输消息(错误消息)。因此在最简单的情况下，没有向泵或泵控制装置的对可能的超过阈值的反馈，而是进行简单的状态监测，所述状态监测例如光学地和/或声学地指示不再能忍受的圆跳动偏差。但在一种可行的进一步改进方案中，也可以与泵控制装置结合，从而根据所测量的值或根据所测量的值与所存储的参考值的比较来运行和/或关闭泵。但在优选的实施方式中，所述监测用于提早识别损伤、例如铰接件损伤或支承件损伤，以便能够更好地规划以后的维护工作，从而不需要向泵控制装置的直接反馈。
此外，在铰接件和支承件或引导装置上的磨损还意味着在铰接件中的磨损，联接杆以所述铰接件一方面连接到转子上并且另一方面连接到连接轴(例如插接轴)上。这样的磨损可能导致圆跳动偏差。相同情况适用于在支承件或引导装置上的磨损，在此，这例如是指在轴密封件(例如滑环密封件)的区域中的引导装置。此外，也可以识别在驱动装置或所述驱动装置的传动装置中的支承件区域中的磨损。设置在转子与连接轴之间的联接杆的磨损也导致连接轴的圆跳动偏差并以这种方式被识别。
附图说明
下面借助附图更详细地阐述本发明，附图仅示出实施例。图中：
图1以简化的侧视图示出偏心螺杆泵；
图2示出根据图1的技术方案的放大局部；
图3以简化的侧视图示出偏心螺杆泵的一种改型的实施方式；和
图4以透视图示出根据图3的技术方案的局部。
具体实施方式
附图中分别示出偏心螺杆泵，偏心螺杆泵在其基本构造中具有定子1、在定子1中旋转的转子2和用于转子2的驱动装置3。泵壳体4(例如在抽吸侧)连接到定子1上，所述泵壳体称为抽吸壳体4。在定子1的对置的端部上(例如在压力侧)连接到定子1上的壳体部件称为连接接管或压力接管5。泵壳体4具有进入开口6(或根据运行方向为排出开口)，经由所述进入开口供应例如待输送介质，所述待输送介质从泵壳体4经由定子/转子1、2输送到压力接管5。驱动装置3配备有未示出的驱动轴，所述驱动轴连接到连接轴9上。这个连接轴9在本实施例中构造为插接轴9。在本实施例中，转子2经由刚性的联接杆10与连接轴9连接，其中，联接杆10经由驱动装置侧的铰接件11与连接轴9连接并且经由转子侧的铰接件12与转子2连接，从而经由联接杆10和铰接件11、12能实现转子2或者说转子端部7的偏心运动。驱动装置因此作用在连接轴9上，所述连接轴在理想条件下围绕轴线R中心旋转。经由联接杆10产生转子端部7的偏心运动。但原则上也存在以没有铰接件的实施方式来工作的可行方案，其方式为，例如联接杆构造成弹性的。这种实施方式未示出。(弹性的)联接杆也可以与转子构造成一体的并且因此形成转子的端部。此外，原则上也包括如下实施方式，在所述实施方式中，联接杆设有一个或多个输送装置、例如设有螺杆，所述螺杆可以构造为空心螺杆或实心螺杆。这种承载有螺杆的联接杆例如在偏心螺杆泵作为漏斗泵的实施方案中实现。这种实施方式也未在附图中示出。但附图说明中的阐述同样涉及所提到的未示出的实施方式。
在泵壳体4与驱动装置3之间设置有连接壳体14。在根据图1和图2的实施方式中，所述连接壳体14构造为所谓的灯笼件。连接轴9至少部分地设置在这个连接壳体14中。为了相对于环境或相对于驱动装置3液密地分离泵壳体4，以轴密封件13密封连接轴9，所述轴密封件可以例如构造为滑环密封件。
根据本发明，在连接轴9的区域中设置有至少一个传感器15、16以用于识别或测量圆跳动偏差，所述传感器在连接轴9的预定的角位置中确定连接轴9的运动轮廓，其方式为测量(圆柱形的)连接轴9的表面与传感器15、16的距离。在所示出的实施例中设置有两个传感器15、16，所述两个传感器设置在彼此错开有角度偏移的不同的角位置中。在本实施例中，角度偏移为大约90°。传感器15、16例如构造为非接触地工作的感应式的接近传感器。
在理想条件下，连接轴9——通过驱动装置3驱动——围绕所述连接轴的旋转轴线R中心旋转。由于所述连接轴具有圆形的横截面，故表面与固定定位的传感器15、16的距离在旋转期间不改变，因此对距离的与时间并且因此与轴9的角位置相关的测量引起恒定的信号。然而在实践中出现圆跳动偏差，更确切地说与泵的不同组件的磨损状态有关。圆跳动偏差导致传感器15、16在运行期间对于连接轴的不同的角度姿态测量到不同的距离。因此，借助于一个传感器15或16或借助于多个传感器15、16能够非常简单并且可靠地确定圆跳动偏差，并能够由这种圆跳动偏差推断出磨损状态。为此例如可行的是，将所确定的值与所存储的参考值进行比较，以便在超过预定的偏差时生成和/或显示和/或传输错误消息。在泵上可以例如设置有(未示出的)光学的显示。备选地或补充地，也可以生成声学的信号。也可以将信号传输给泵控制装置并经由控制装置进行显示。对传感器的供电和/或对信号的评估也可以在泵控制装置中进行(例如在SPS控制装置中)。
图1示出偏心螺杆泵的一种实施方式，其中连接壳体14构造为所谓的灯笼件，图2则示出偏心螺杆泵的一种改型的实施方式，其中连接壳体14构造为支承件座。特别是在图4中，在支承件座14的区域中可以看到两个错开90°的传感器15、16，这两个传感器确定或监测(不可见的)连接轴9(插接轴)的圆跳动偏差。在壳体14上可以看到可拆卸的覆盖件、例如覆盖板8，在所述覆盖板上可以例如固定有传感器16。传感器15固定在壳体14的固定的部件上。驱动装置3在根据图3和4的实施方式中未明确示出。所述驱动装置可以连接到轴颈17上。

Claims (11)

1.偏心螺杆泵，所述偏心螺杆泵至少包括：
-定子(1)；
-在定子(1)中旋转的转子(2)；
-驱动装置(3)；
-连接到定子(1)上的泵壳体(4)，所述泵壳体具有至少一个用于待输送介质的进入开口或排出开口；
-由驱动装置(3)驱动的连接轴(9)，所述连接轴在泵的理想运行中围绕轴线(R)中心旋转；
-例如设置在泵壳体(4)中的联接杆(10)，所述联接杆以驱动装置侧的端部铰接地连接到连接轴(9)上并且以转子侧的端部铰接地连接到转子(2)上，并且所述联接杆在连接轴(9)进行中心旋转时产生转子端部(7)的偏心运动，
其特征在于，在连接轴(9)的区域中设置有至少一个传感器(15、16)以用于识别或测量圆跳动偏差，所述传感器在连接轴的预定的角位置中通过测量连接轴(9)的表面与传感器(15、16)的距离来确定连接轴(9)的运动轮廓。
2.根据权利要求1所述的偏心螺杆泵，其特征在于，在连接轴(9)的区域中设置有至少两个传感器(15、16)以用于识别或测量圆跳动偏差，所述至少两个传感器设置在彼此错开有角度偏移的不同的角位置中，并且所述至少两个传感器分别通过在不同的角位置上测量连接轴(9)的表面与相应的传感器(15、16)的距离来确定连接轴(9)的运动轮廓。
3.根据权利要求2所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述角度偏移至少为10°和/或最大为180°、优选为30°至150°、例如大约为90°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的偏心螺杆泵，其特征在于，一个传感器(15、16)或多个传感器(15、16)构造为非接触式传感器(15、16)、如感应或光学接近传感器(15、16)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的偏心螺杆泵，其特征在于，一个传感器(15、16)或多个传感器(15、16)——关于泵的轴向延伸——设置在连接轴(9)的驱动装置侧的端部与联接杆侧的轴密封件(13)之间，所述轴密封件(13)相对于环境或相对于连接到泵壳体(4)上的连接壳体(14)液密地密封泵壳体(4)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述偏心螺杆泵具有设置在所述泵壳体(4)与所述驱动装置(3)之间的连接壳体(14)，连接轴(9)至少部分地设置在连接壳体(14)中，并且优选地，连接轴(9)设置有轴密封件(13)，所述轴密封件相对于连接壳体(14)液密地密封泵壳体(4)，其特征在于，所述传感器(15、16)设置或固定在连接壳体(14)中或连接壳体上。
7.根据权利要求6所述的偏心螺杆泵，其特征在于，所述连接壳体(14)构造为灯笼件或构造为支承件座。
8.用于运行根据权利要求1至7中任一项所述的偏心螺杆泵的方法，其特征在于，以传感器(15、16)在连接轴(9)的至少一个预定的角位置中通过测量连接轴(9)的表面与传感器(15、16)的距离来确定连接轴(9)的运动轮廓。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，以两个设置在不同的角位置中的传感器(15、16)分别对于不同的角位置确定连接轴(9)的运动轮廓，其方式为，分别测量连接轴(9)的表面与相应的传感器(15、16)的距离。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，连续地测量一个运动轮廓或多个运动轮廓。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，将所述运动轮廓或以一个传感器(15、16)或多个传感器(15、16)测量的值与存储的参考轮廓或参考值进行比较，并且在超过预定的偏差时生成和/或显示和/或传输错误消息。
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