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Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit zumindest einem Stator aus einem elastischen Material und einem in dem Stator drehbaren bzw. drehbar gelagerten Rotor, wobei der Stator zumindest bereichsweise von einem Statormantel umgeben ist, welcher auch als Statorgehäuse bezeichnet wird, wobei der Statormantel als längsgeteilter Mantel aus zumindest zwei Mantelsegmenten besteht und eine Statorspannvorrichtung bildet, mit welcher der Stator in radialer Richtung gegen den Rotor spannbar ist.
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Bei einer solchen Exzenterschneckenpumpe ist der Rotor regelmäßig über zumindest eine Kupplungsstange, welche auch als Gelenkwelle bezeichnet wird, mit dem Antrieb bzw. Antriebswelle verbunden. Die Pumpe weist ein Sauggehäuse sowie einen Anschlussstutzen auf, wobei der Stator mit seinem einen Ende an einem Anschlussflansch des Sauggehäuses und seinem anderen Ende an einem Anschlussflansch des Anschlussstutzens angeschlossen ist. Elastisches Material meint insbesondere einen Elastomer, z.B. einen (Synthese-)Kautschuk oder eine Kautschukmischung. Es werden im Übrigen auch Verbundwerkstoffe aus einem Elastomer oder einem anderen Material, z.B. Metall, umfasst. Bevorzugt ist der (elastomere) Stator als längsgeteilter Stator aus zumindest zwei Statorteilschalen ausgebildet. Bei einer solchen Exzenterschneckenpumpe ist der (geteilte) Stator separat von dem Statormantel austauschbar und folglich nicht fest und insbesondere nicht stoffschlüssig mit dem Statormantel verbunden. Damit besteht die Möglichkeit, den elastomeren Stator separat von dem Statormantel auszutauschen, und zwar ohne dass eine aufwendige Zerlegung der Pumpe notwendig ist. Bevorzugt besteht der Stator aus zwei Statorhalbschalen. Der Statormantel besteht aus zumindest zwei Mantelsegmenten, z.B. drei Mantelsegmenten oder zumindest vier Mantelsegmenten, die eine Statorspannvorrichtung bilden.
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Dabei liegen der Stator bzw. die Statorteilschalen mit endseitigen Dichtungsflächen gegen korrespondierende Dichtungsflächen an dem jeweiligen Gehäuseteil (Sauggehäuse oder Anschlussstutzen) oder an entsprechenden Adapterstücken an. Zum Spannen des Stators sind Stellelemente vorgesehen, z.B. Stellschrauben, welche z.B. in radialer Richtung auf die Mantelsegmente bzw. deren endseitige Spannflansche arbeiten, so dass die Mantelsegmente mit diesen Stellschrauben in radialer Richtung gegen den Stator spannbar sind.
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Eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art ist z.B. aus der
WO 2009/024279 A1 bekannt. Die Mantelsegmente des Statormantels weisen endseitige Befestigungsflansche auf, die zum Zwecke des Spannens des Stators mit Spannmitteln an den Anschlussflansch des Sauggehäuses bzw. Anschlussstutzens oder an separate Adapterstücke angeschlossen sind. Diese Spannmittel bzw. Stellmittel sind als Stellschrauben ausgebildet, welche im Wesentlichen in radialer Richtung orientiert sind. Die bekannte Exzenterschneckenpumpe hat sich in der Praxis hervorragend bewährt. Besonders vorteilhaft ist die Tatsache, dass sich der Stator nachspannen lässt, so dass, z.B. nach gewissem Verschleiß, eine Anpassung und damit eine Optimierung der Betriebsweise möglich ist. Davon ausgehend sind die bekannten Maßnahmen weiter entwicklungsfähig. – Hier setzt die Erfindung ein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art mit verbesserten Einstell- bzw. Spannmöglichkeiten zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art, dass die Statorspannvorrichtung ein oder mehrere Stellantriebe aufweist, welche für eine automatisierte Zustellung des Stators an die Stellelemente angeschlossen oder mit den Stellelementen ausgerüstet sind. Bevorzugt sind die Stellantriebe an eine Steuervorrichtung angeschlossen oder mit einer Steuervorrichtung ausgerüstet, wobei die Stellantriebe von der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von Zustandsinformationen bzw. Betriebsparametern der Exzenterschneckenpumpe antreibbar sind. Solche Zustandsinformationen oder Betriebsparameter können z.B. unmittelbar von der Pumpe bzw. der Pumpensteuerung zur Verfügung gestellt werden. So kann die Steuervorrichtung z.B. mit dem Pumpenantrieb oder der Pumpenantriebssteuerung verbunden sein oder in diese integriert sein, wobei die Stellantriebe von der Steuervorrichtung z.B. in Abhängigkeit von der aufgenommenen Leistung des Antriebsmotors oder vom Motorstrom antreibbar sind. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Steuerung in Abhängigkeit von anderen Parametern, z.B. vom Gegendruck und/oder dem Volumenstrom erfolgen. Ergänzend oder optional können in die Exzenterschneckenpumpe Sensoren integriert sein, welche mit der Steuervorrichtung verbunden sind, so dass die Stellantriebe von der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von Messwerten antreibbar sind, welche von den Sensoren erfasst werden, z.B. von Temperaturwerten und/oder Druckwerten. Es kann aber auch auf Sensoren zurückgegriffen werden, die nicht Bestandteil der Pumpe selbst sind, sondern die in die Anlage insgesamt integriert sind und z.B. vor und/hinter der Pumpe angeordnet sind. So kann z.B. mit einem Durchflussmengenmesser hinter der Pumpe die Fördermenge bestimmt werden oder auch mit einem Drucksensor hinter der Pumpe der Gegendruck bestimmt werden.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich die Funktion, der Betrieb und/oder die Haltbarkeit einer Exzenterschneckenpumpe oder deren Komponenten optimieren lässt, wenn ein manuelles Nachspannen des Stators durch ein automatisiertes Nachspannen ersetzt oder zumindest ergänzt wird. Die Stellelemente, mit denen der Stator eingestellt oder nachgespannt wird, werden folglich nicht mehr (nur) manuell mit geeigneten Werkzeugen betätigt, sondern die Statorspannvorrichtung ist mit Stellantrieben ausgerüstet, die eine automatisierte Zustellung ermöglichen.
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Damit besteht zunächst einmal die Möglichkeit, den Stator nach einer bestimmten Betriebsdauer automatisiert, d.h. nicht manuell, mit Hilfe der Antriebe nachzuspannen. Dieser Vorgang kann gezielt von einem Operateur ausgelöst werden, z.B. in bestimmten Zeitintervallen oder bei Erkennung nachlassender Effizienz usw. besonders bevorzugt erfolgt das automatisierte Spannen jedoch automatisch gesteuert in Abhängigkeit von Zustandsinformationen bzw. Betriebsparametern der Exzenterschneckenpumpe. So besteht die Möglichkeit, die Pumpe bei wechselnden Betriebsbedingungen stets mit optimalem Wirkungsgrad zu betreiben, und zwar bevorzugt im Sinne einer Steuerung oder Regelung. Die Steuervorrichtung kann die Stellantriebe folglich im Sinne einer Steuerung oder Regelung in Abhängigkeit von Zustandsinformationen oder Betriebsparametern intervallweise oder kontinuierlich betreiben. Dabei kann der Wirkungsgrad der Pumpe ständig über die vom Antriebsmotor aufgenommen Leistung, den Gegendruck und/oder Volumenstrom ermitteln und überwacht werden. Bei Abweichung vom optimalen Wirkungsgrad kann dann die Zustellung der Pumpe automatisch geändert werden. So ergibt sich die hydraulische Leistung der Pumpe aus der Fördermenge einerseits und dem Gegendruck bzw. Differenzdruck andererseits. Beide Parameter können erfasst und daraus die hydraulische Leistung ermittelt werden. Diese hydraulische Leistung kann dann mit der Antriebsleistung der Pumpe verglichen und daraus der Gesamtwirkungsgrad abgeleitet werden. Optional können neben einer ständigen Steuerung oder Regelung auf den optimalen Wirkungsgrad auch weitere Vorteile erreicht werden. Soll z.B. eine möglichst kleine Antriebsleistung realisiert werden, so kann die Steuerung auf ein bestimmtes maximal zulässiges Anfahrmoment ausgelegt werden. Durch Öffnen bzw. Entlasten des Stators beim Anlaufen können z.B. Anfahrmomente und Betriebsmomente reduziert werden und damit der Betrieb und die Lebensdauer der Pumpe verbessert werden. Ferner könnte über Temperaturmessungen am Stator eine Steuerung der Zustellung in Abhängigkeit von der Temperatur des Stators erfolgen, z.B. kann bei einer maximal erlaubten Statortemperatur die Zustellung begrenzt werden. Damit lassen sich die Statorstandzeiten verbessern.
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Kern der vorliegenden Erfindung sind folglich die Stellantriebe, mit denen die Mantelsegmente zum Spannen bzw. Einstellen des Stators automatisiert in radialer Richtung betätigbar sind. Solche Stellantriebe können z.B. als elektrische bzw. elektromotorische Antriebe ausgebildet sein. Alternativ können hydraulische Antriebe, z.B. Hydraulikzylinder oder pneumatische Antriebe, z.B. Pneumatikzylinder zum Einsatz kommen.
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Stellantriebe lassen sich mit verschiedensten mechanischen Stator-Spannvorrichtungen der Exzenterschneckenpumpe kombinieren.
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So lässt sich die Erfindung z.B. bei dem aus der
WO 2009/024279 A1 bekannten Konzept realisieren, bei welchem die Stellelemente als Stellschrauben und zugleich Spannschrauben in radialer Richtung auf die Mantelsegmente arbeiten. An diese Stellschrauben können z.B. jeweils separate Antriebe, z.B. Elektromotoren angeschlossen werden, welche die Stellschrauben in radialer Richtung betätigen. Alternativ besteht die Möglichkeit, diese grundsätzlich bekannten Stellschrauben durch angetriebene Stellglieder, z.B. Schrittmotoren oder Hydraulik- oder Pneumatikzylinder zu ersetzen. Bei einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder kann dann z.B. der Kolben des Zylinders das Stellelement bilden, welches auf das Mantelsegment arbeitet. Ein Schrittmotor kann z.B. auf ein entsprechendes Stellglied arbeiten, welches die Stellschraube ersetzt.
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In alternativer Ausgestaltung erfolgt das Spannen des Stators nicht über radial betätigbare Stellelemente, z.B. Stellschrauben, sondern über axial bzw. achsparallel verschiebbare Spannelemente, z.B. einen axial verschiebbaren Spannring oder mehrere in achsparalleler Richtung verschiebbare Spannsegmente. Bei einer solchen Ausführungsform weisen die Mantelsegmente endseitig jeweils einen Spannflansch mit ersten Spannflächen auf und auf den Spannflansch bzw. die Spannflansche sind ein oder mehrere in axialer Richtung verschiebbare Spannelemente, z.B. ein Spannring oder mehrere Spannsegmente, mit zweiten Spannflächen aufgesetzt, wobei die ersten Spannflächen und die zweiten Spannflächen derart ausgebildet sind und derart zusammenwirken, dass der Statormantel im Zuge einer axialen Verschiebung der Spannelemente in radialer Richtung gegen den Stator spannbar ist. Dabei sind die ersten Spannflächen und/oder die zweiten Spannflächen als Keilflächen ausgebildet. Die Spannelemente sind dann konisch, z.B. innenkonisch, ausgebildet. Die Spannflansche sind entsprechend konisch, z.B. außenkonisch, ausgebildet. Bevorzugt sind sowohl die ersten Spannflächen als auch die zweiten Spannflächen als Keilflächen ausgebildet, die dann gegebenenfalls an einer gemeinsamen Anlagefläche gegeneinander anliegen. Der Kontakt der beiden Spannflächen, z.B. Keilflächen, kann sich aber auch auf eine lineare Berührung beschränken. Das Nachspannen erfolgt durch axiale Verschiebung des Spannrings oder der Spannsegmente und über die Spannflächen bzw. Keilflächen erfolgt eine Umlenkung der axialen Kraft in eine radiale Spannkraft. Diese Ausgestaltung mit Spannring bzw. Spannsegmenten eröffnet eine weitere Optimierung der automatisierten Zustellung.
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So besteht zunächst einmal die Möglichkeit, dass auch bei dieser Ausführungsform Stellschrauben als Stellelemente vorgesehen sind, die dann jedoch in achsparalleler Richtung auf den axial verschiebbaren Spannring bzw. die axial verschiebbaren Spannsegmente arbeiten. In diesem Fall können wieder die oben bereits im Zusammenhang mit Stellschrauben erwähnten Antriebe zum Einsatz kommen und die Stellschrauben können dann auch durch entsprechende Stellglieder der Antriebe ersetzt werden, so dass die Stellantriebe mit Stellelementen ausgerüstet sind.
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In einer Weiterbildung des Keilprinzips mit Spannring oder Spannsegmenten besteht auch die Möglichkeit, dass die beiden gegenüberliegenden Spannringe der Pumpe über Spannhebel miteinander verbunden sind. So können an jeden Spannring eine oder mehrere Spannhebel angeschlossen sein, wobei die Spannhebel (paarweise) z.B. über einen gemeinsamen Betätigungshebel miteinander verbunden sind. Auf diesen Betätigungshebel kann dann ein Antrieb arbeiten. Alternativ können die Betätigungshebel, die an die Spannringe angeschlossen sind, über separate Antriebe betätigt werden, welche z.B. an einer Grundplatte der Pumpe oder einem Gehäuseteil abgestützt sind. Schließlich besteht die Möglichkeit, die beiden Spannringe unmittelbar über Linearmotoren miteinander zu koppeln und auch auf diese Weise gegeneinander zu verspannen.
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In weiterer Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, dass der Spannring selbst als drehbarer Spannring drehbar gehalten ist und im Zuge der Drehung axial verschoben wird. Dieses lässt sich z.B. dadurch realisieren, dass der Spannring über eine Gewindeverbindung auf dem entsprechenden Gehäuseteil über dem Anschlussadapter geführt ist, indem z.B. das Gehäuseteil bzw. der Anschlussadapter mit einem Außengewinde und der Spannring mit einem korrespondierenden Innengewinde versehen ist. Im Zuge der Drehung des Spannrings auf dem Gehäuseteil wird dieser dann zugleich im Sinne einer Zustellung axial verschoben. Nach einer solchen Ausführungsform kann dann der Spannring außen umfangsseitig mit einer Verzahnung versehen sein, auf welche dann z.B. ein elektromotorischer Antrieb mit einem Antriebszahnrad arbeitet. Diese Ausführungsform lässt sich alternativ auch so ausgestalten, dass nicht der Spannring mit den Keilflächen selbst mit Innengewinde und/oder Außenverzahnung versehen ist, sondern dass ein separater Stellring bzw. Zustellring mit den beschriebenen Gewinden und Verzahnungen versehen ist und dass der Spannring entweder drehfest mit dem Stellring verbunden ist oder aber auch drehbar gegenüber dem Stellring angeordnet ist, so dass im Zuge einer Drehung des Stellrings der Spannring nicht gedreht, sondern nur in axialer Richtung verschoben wird.
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Alternativ kann ein drehbarer Stellring im Zuge der Drehung den Spannring verschieben, indem der Stellring und der Spannring mit entsprechend aufeinander abgestimmten Steigungen versehen sind. So kann der Stellring auf der dem Spannring zugewandten Fläche eine oder mehrere Steigungen bzw. schräge Stellflächen aufweisen und/oder der Spannring kann auf der dem Stellring zugewandten Fläche (korrespondierende) Steigungen bzw. schräge Flächen aufweisen, so dass sich aufgrund der gegebenenfalls korrespondierenden Steigungen die "Gesamtdicke" aus Stellring einerseits und Spannring andererseits im Zuge der Drehung des Stellrings ändert und damit der Spannring in axialer Richtung verschoben wird. Dazu wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein Antrieb unmittelbar auf den Stellring arbeiten, z.B. über entsprechende Verzahnungen.
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Alternativ liegt es im Rahmen der Erfindung, dass auf den Stellring wiederum ein lineares Stellelement in tangentialer Richtung wirkt, z.B. eine Stellschraube, die in tangentialer Richtung den Stellring betätigt, wobei die Stellschraube oder ein ähnliches lineares Stellelement von dem Antrieb angetrieben wird.
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Alternativ kann der Stellring auch mit Ausnehmungen versehen sein, welche als Führungsbahnen ausgeführt sind, wobei in diesen Ausnehmungen bzw. Führungsbahnen Wälzkörper oder Gleitkörper, z.B. Kugeln geführt sind und wobei diese Körper, z.B. Kugeln auf das Spannelement, z.B. den Spannring arbeiten und drücken. Die Führungsbahnen bzw. Aufnahmen sind z.B. keilförmig ausgebildet, d.h. sie weisen eine sich über ihre Länge (d.h. in Umfangsrichtung des Rings) verjüngende Breite auf. Im Zuge der Drehung eines solchen Stellrings wandern die Körper, z.B. Kugeln dann in diesen keilförmig zulaufenden Ausnehmungen, so dass die Kugeln im Zuge der Drehung in axialer Richtung bewegt werden und damit den Spannring in axialer Richtung betätigen. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen als taschenartige, bogenförmige Nuten ausgebildet, die eine sich von einem Ende zum anderen Ende abnehmende Nuttiefe aufweisen. Es besteht die Möglichkeit, dass lediglich in dem Stellring solche Ausnehmungen vorgesehen sind. Bevorzugt sind jedoch außerdem in dem Spannring korrespondierende Ausnehmungen vorgesehen, so dass die Wälzkörper, z.B. Kugeln, dann in korrespondierenden Ausnehmungen sowohl des Stellrings als auch des Spannrings geführt sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Exzenterschneckenpumpe in einer ersten Ausführungsform,
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2 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach 1 mit Antrieben,
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3 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach 2,
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4, 5 und 6 den Gegenstand nach 1 in vereinfachter Darstellung in abgewandelten Ausführungsformen,
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7 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach 1 in einer abgewandelten Ausführungsform,
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8 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach 1 in einer weiteren Ausführungsform,
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9 eine weitere Modifikation der Erfindung,
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10 eine alternative Ausgestaltung mit radialen Stellelementen und
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11 eine Exzenterschneckenpumpe in einer abgewandelten Ausführungsform mit integrierten Betätigungskissen.
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In den Figuren ist eine Exzenterschneckenpumpe dargestellt, welche in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Stator 1 aus einem elastischen Material und einen in dem Stator 1 gelagerten Rotor 2 aufweist, wobei der Stator 1 zumindest bereichsweise von einem Statormantel 3 umgeben ist. Ferner weist die Pumpe ein Sauggehäuse 4 sowie einen Anschlussstutzen 5 auf, welcher auch als Druckstutzen bezeichnet wird. Nicht dargestellt ist ein ebenfalls vorgesehener Pumpenantrieb, wobei der Pumpenantrieb über eine Kupplungsstange 6 auf den Rotor 2 arbeitet. Die Kupplungsstange ist über ein Kupplungsgelenk 7 an den Rotor 2 einerseits und die Antriebswelle andererseits angeschlossen. Die Pumpe ist üblicherweise auf einer Grundplatte 8 montiert, wobei es sich insoweit um eine mit der Pumpe ausgelieferte Grundplatte 8 oder auch eine anwenderseitig vorhandene Grundplatte 8 handeln kann. Der Stator 1 ist in an sich bekannter Weise mit seinem einen Ende an einen Anschlussflansch 9 des Sauggehäuses 4 und mit seinem anderen Ende an einen Anschlussflansch 10 des Anschlussstutzens 5 angeschlossen. Dabei erfolgt der Anschluss bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht unmittelbar an diese Anschlussflansche 9, 10, sondern unter Zwischenschaltung jeweils eines Adapterstückes 11, 12. Diese Adapterstücke 11, 12 werden auch als Zentrierringe oder Segmentaufnahmen bezeichnet.
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Der Stator
1 ist als längsgeteilter Stator ausgebildet und besteht dazu aus zwei Stator-Teilschalen
1a,
1b, welche im Ausführungsbeispiel Halbschalen bilden, die jeweils einen Winkel von 180° überdecken. Längsgeteilt meint entlang der Statorlängsachse L bzw. parallel zu dieser. Der Trennschnitt zwischen den Teilschalen verläuft folglich entlang parallel zu der Längsachse L. Diese längsgeteilte Ausgestaltung des elastomeren Stators ermöglicht es, den Stator
1 bei montiertem Sauggehäuse
4, Druckstutzen
5 und Rotor
2 zu demontieren und zu montieren. Dazu wird auf die
WO 2009/024279 A1 verwiesen.
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Um trotz dieser geteilten Bauweise eine einwandfreie Dichtigkeit des Stators zu gewährleisten, weist der Stator 1 bzw. dessen Stator-Teilschalen 1a, 1b endseitig Dichtungsflächen 13, 14 auf. Die Stator-Teilschalen 1a, 1b sind mit ihren endseitigen Dichtungsflächen 13, 14 auf Statoraufnahmen aufsteckbar, wobei diese Statoraufnahmen mit bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an den Adapterstücken 11, 12 vorgesehen sind. Die Adapterstücke 11, 12 sind in an sich bekannte Aufnahmen von einerseits Sauggehäuse 4 und andererseits Druckstutzen 5 einsetzbar, so dass das Sauggehäuse 4 einerseits und der Druckstutzen 5 andererseits in herkömmlicher Bauweise ausgebildet sein können. Die endseitigen Dichtungsflächen 13, 14 des Stators sind konisch bzw. als Kegelmantelflächen ausgebildet, und zwar im Ausführungsbeispiel "innenkonisch". Die Statoraufnahmen weisen ebenfalls korrespondierende konische Dichtungsgegenflächen 17, 18 auf, die im Ausführungsbeispiel außenkonisch ausgebildet sein können. Die Abdichtung erfolgt durch Gummiquetschung. Die Fixierung und Abdichtung der Stator-Teilschalen 1a, 1b erfolgt mit Hilfe des Statormantels 3. Dieser ist als längsgeteilter Mantel ausgebildet und weist dazu mehrere, im Ausführungsbeispiel vier Mantelsegmente 19 auf. Dieser Statormantel 3 bildet mit seinen Mantelsegmenten 19 eine Statorspannvorrichtung bzw. Statoreinstellvorrichtung, mit welcher sich einerseits der längsgeteilte Stator 1 fixieren und abdichten und andererseits eine gewünschte Spannung bzw. Vorspannung in den Stator 1 einbringen lässt.
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Dazu weisen die Mantelsegmente 19 endseitig Spannflansche 20 mit ersten Spannflächen 21 auf, die im Ausführungsbeispiel als Keilflächen 21 ausgebildet sind. Auf die Spannflansche 20 sind Spannelemente 22 aufgesetzt, welche im Ausführungsbeispiel als Spannringe ausgebildet sind und mit zweiten Spannflächen 24 versehen sind, die ebenfalls als Keilflächen ausgebildet sind. Die ersten Spannflächen 21 und die zweiten Spannflächen 24 sind nun derart ausgebildet und sie wirken derart zusammen, dass der Statormantel 3, 19 im Zuge einer axialen Verschiebung der Spannelemente bzw. Spannringe 22 in radialer Richtung gegen den Stator 1 gespannt wird. Der in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Spannring 22 kann auch durch einzelne Spannsegmente ersetzt werden, so dass die einzelnen Spannsegmente dann gleichsam einen unterbrochenen Spannring bilden. Eine solche Ausführungsform ist in den Figuren nicht dargestellt, die Erläuterungen in der Figurenbeschreibung gelten jedoch entsprechend.
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Bei der Ausführungsform nach 1 ist das Spannelement als vollständig umlaufender Spannring 22 vorgesehen, welcher (innenseitig) eine umlaufende zweite Spannfläche 24 aufweist, wobei diese zweite Spannfläche 24 mit den ersten Spannflächen 21 der Mantelsegmente 19 zusammenwirkt. In 1 ist erkennbar, dass im Zuge der Bewegung des Spannrings 22 in axialer Richtung a aufgrund der zusammenwirkenden Keilflächen 21, 24 eine in radialer Richtung R wirkende Spannkraft erzeugt wird. Zum Verschieben des Spannrings 22 in Richtung a sind Stellelemente vorgesehen, die z.B. als Stellschrauben bzw. Stahlstifte 25 ausgebildet sein können.
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Erfindungsgemäß sind nun eine oder mehrere Stellantriebe 40 vorgesehen, welche für eine automatisierte Zustellung des Stators 1 an diese Stellelemente angeschlossen oder mit diesen ausgerüstet sind. Ausgehend von 1 ist dieses schematisch in 2 dargestellt.
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Dort sind als Stellantriebe 40 Schrittmotoren dargestellt, die über Stellelemente 25 in achsparalleler Richtung auf den Spannring 22 arbeiten. Die in 1 angedeuteten Stellschrauben sind bei dieser Ausführungsform folglich durch die linear verschiebbaren Stellelemente 25 ersetzt. Dabei ist es zweckmäßig, jedem Spannring 22 zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei Stellelemente 25 und insoweit auch drei Stellantriebe 40 zuzuordnen, so dass für die Pumpe insgesamt sechs Stellglieder vorgesehen sind. Die Möglichkeiten lassen sich weiter optimieren, wenn auf jeder Pumpenseite vier Stellglieder 25 und folglich insgesamt acht Stellglieder 25 vorgesehen sind. In der Praxis wird dabei ein Kompromiss zwischen der Erhöhung der Stellglieder zur Verbesserung der Anstellung und dem damit verbundenen Steueraufwand erfolgen. Dabei ist erkennbar, dass die Antriebsmotoren 40 an dem jeweiligen Gehäuseteil, z.B. an den Anschlussadapterstücken 11, 12 befestigt sind. Dabei ist in 2 eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Antriebsmotoren 40 axial auf angedeuteten Schienen verfahren. Durch die Führung dieser Schienen werden die Momente aufgenommen. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, den Motor selbst ortsfest anzuordnen, z.B. bei Verwendung von Zahnstangen.
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In 3 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der die Antriebe 40 nicht als Schrittmotoren, sondern als Zylinder, z.B. Hydraulikzylinder oder Pneumatikzylinder ausgebildet sind. Die Stellelemente 25' werden dabei von den Kolben dieser Zylinder gebildet. Die Kolben der Zylinder 40 drücken folglich in achsparalleler Richtung auf den jeweiligen Spannring 22.
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Während bei den Ausführungsformen nach 1 bis 3 die beiden Spannringe 22 auf den beiden Pumpenseiten jeweils separat und unabhängig voneinander betätigbar sind, zeigt die 4 eine Ausführungsform, bei der die beiden Spannringe 22 über einen oder mehrere Antriebe 40 gegeneinander verspannt werden. So zeigt 4 eine Ausführungsform, bei der die beiden Spannringe 22 über eine Hebelverstellung verschiebbar sind. Dazu ist an jeden Spannring 22 jeweils zumindest eine Anschlussstange bzw. Verbindungsstange 29' angeschlossen, wobei die beiden Verbindungsstangen 29', die als Zug-Druck-Stangen ausgebildet sind, mit einem gemeinsamen Spannhebel 29 miteinander verbunden sind. In 4 ist dabei nur eine solche Hebelanordnung dargestellt. Auf der gegenüberliegenden (nicht dargestellten) Seite ist eine entsprechende Hebelanordnung vorgesehen. Über den Antrieb 40 lässt sich der jeweilige Spann- bzw. Betätigungshebel 29 verkippen und damit lassen sich die beiden Spannringe 22 gegeneinander verspannen. Der Antrieb ist dabei in 4 lediglich angedeutet. Da bevorzugt auf jeder Seite der Pumpe jeweils ein Spannhebel 29 vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit, für jeden Spannhebel 29 einen separaten Antrieb vorzusehen. Vorzugsweise wird man jedoch die beiden Spannhebel 29 miteinander koppeln und mit einem gemeinsamen Antrieb beaufschlagen.
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Bei der Ausführungsform nach 5 sind an die Spannringe 22 ebenfalls Spannhebel 29 angeschlossen, wobei hier jedoch jeder Spannhebel 29 selbst mit einem Antrieb 40 betätigbar ist. Die beiden angedeuteten Antriebe 40 können als Zylinderantriebe (z.B. Hydraulikzylinder) oder Gewindespindeln angeordnet sein, die z.B. unterhalb der Grundplatte 8 angelenkt sein können. Bei dieser Ausführungsform lässt sich mit den Antrieben 40 folglich jeder Spannring separat verschieben und damit spannen. In abgewandelter Ausführungsform besteht jedoch auch bei der Anordnung gemäß 5 die Möglichkeit, die beiden Spannhebel 29 unter Zwischenschaltung eines gemeinsamen Antriebes miteinander zu verbinden und auf diese Weise die beiden Spannringe 22 gegeneinander zu verspannen. Im Übrigen ist auch in der 5 nur die Anordnung für die sichtbare Seite der Pumpe gezeigt. Auf der nicht sichtbaren gegenüberliegenden Seite kann eine entsprechende Anordnung mit Spannhebeln 29 vorgesehen sein. Diese können dann separat mit entsprechenden Antrieben betätigt werden oder alternativ können auch gemeinsame Antriebe zum Einsatz kommen.
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Gemäß 6 sind die beiden Spannringe 22 über Linearmotoren 40 verstellbar, die jeweils über entsprechende Stellglieder 25 an die Spannringe 22 angeschlossen sind. Die dort dargestellten Linearmotoren 40 können aber ebenfalls durch andere Stellantriebe, z.B. Zylinderantriebe ersetzt werden. Die in der Figur erkennbare Anordnung mit Stellgliedern 25 und Motoren 40 befindet sich auch auf der nicht sichtbaren, gegenüberliegenden Seite.
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7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher als Stellelement ein drehbarer Stellring 32 vorgesehen ist, der drehbar gelagert ist und im Zuge der Drehung axial verschoben wird. Dazu ist der Stellring über eine Gewindeverbindung 30 auf dem entsprechenden Gehäuseteil bzw. Anschlussadapter 11, 12 angeordnet. Im Zuge der Drehung des Stellrings 32 bewegt sich dieser aufgrund der Gewindeverbindung 30 in axialer Richtung auf dem Gehäuseteil bzw. dem Adapterstück 11, 12, so dass damit dann der Spannring 22 mit den Keilflächen verschoben und die Mantelsegmente verspannt werden. Bei der Ausführungsform nach 7 dreht sich folglich im Zuge der Drehung des Stellrings 32 nur der Stellring, während der Spannring 22 nur verschoben wird. Der Stellring 32 ist folglich nicht nur gegenüber dem Gehäuse, sondern auch gegenüber dem Spannring 22 drehbar. Zur Betätigung des drehbaren Stellrings 32 weist dieser außenumfangsseitig eine Verzahnung 31 auf, so dass ein nicht dargestellter Antrieb über ein Antriebszahnrad außenumfangsseitig auf den Stellring 32 arbeiten kann. Auch damit gelingt die erfindungsgemäße automatisierte Zustellung.
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Ein vergleichbares Konzept ist bei der Ausführungsform nach 8 realisiert. Dort ist als Stellelement ebenfalls ein separater drehbarer Stellring 32 vorgesehen. Im Zuge der Drehung des Stellrings 32 wird der Spannring 22 bzw. der Konusring 22 mit den nicht dargestellten Keilflächen 24 in axialer Richtung verschoben. Dazu weist der Stellring 32 auf seiner dem Spannring 22 zugewandten Fläche eine oder mehrere Steigungen 33 in Form von schrägen Flächen auf. Der Spannring 22 weist auf seiner dem Stellring 32 zugewandten Fläche korrespondierende Steigungen 34 in Form von schrägen Flächen auf. Diese Steigungen 33 und 34 wirken derart zusammen, dass im Zuge einer Drehung des Stellrings 32 der Spannring 22 in axialer Richtung verschoben wird. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach 7 bewegt sich bei dieser Ausführungsform nur der Spannring 22 in axialer Richtung, während der Stellring 32 nur rotiert. Auch bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, den Stellring 32 mit einer Außenverzahnung zu versehen, so dass ein Antrieb angreifen kann. Alternativ können bei den Ausführungsformen nach 7 und 8 aber auch lineare Stellelemente in tangentialer Richtung auf den Stellring arbeiten. Dieses ist nicht dargestellt. Im Übrigen ist der Spannring 22 in 8 (wie auch in den 4, 5 und 6) nicht im Schnitt dargestellt, so dass die an dem Spannring 22 vorgesehenen Spannflächen 24 in diesen Figuren nicht erkennbar sind.
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Das in den 7 und 8 dargestellte Konzept mit drehbarem Stellring lässt sich gemäß 9 variieren. Dort weist der drehbare Stellring 32 mehrere Ausnehmungen 35 auf, die als Führungsbahnen ausgebildet sind und in denen jeweils ein Wälz- oder Gleitkörper, z.B. eine Kugel 36 geführt ist. Diese Kugeln 36 liegen gegen den Spannring 22 an. Die Führungsbahnen sind als taschenartige Führungsnuten 35 ausgebildet, deren Tiefe von einem Ende der Nut zum anderen Ende der Nut in Richtung des Pfeils P abnimmt, so dass die Wälzkörper, z.B. Kugeln, im Zuge der Drehung auf dem ansteigenden Nutgrund aufliegen. Alternative können auch andere Wälzkörper, z.B. Zylinder oder grundsätzlich auch Gleitkörper zum Einsatz kommen. Im Übrigen ist in 9 lediglich der Stellring 32 mit den Führungsnuten 35 angedeutet. Es besteht die Möglichkeit, dass auch der Spannring auf der dem Stellring zugewandten Fläche mit korrespondierenden gegenläufigen Führungsbahnen ausgerüstet ist, so dass die Kugeln 36 dann sowohl in den Führungsbahnen 35 des Stellrings als auch in den korrespondierenden Führungsbahnen des Spannrings geführt sind, die nicht dargestellt sind.
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Eine abgewandelte Ausführungsform ist in
10 dargestellt. Diese Pumpe entspricht der aus der
WO 2009/024279 A1 bekannten Pumpe mit radial orientierten Stellschrauben bzw. Stellgliedern
25. Auf diese Stellglieder
25 können wiederum Stellantriebe
40 arbeiten. Dieses ist in
10 lediglich angedeutet.
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Im Vordergrund der Erfindung stehen die Antriebe 40, die in den Figuren lediglich angedeutet sind, die jedoch eine automatisierte Zustellung der Spannelemente, z.B. Spannringe ermöglichen. Diese Antriebe sind bevorzugt mit Steuervorrichtungen ausgerüstet und an Steuervorrichtungen angeschlossen, die die Antriebe in Abhängigkeit von Zustandsinformationen oder Betriebsparametern der Exzenterschneckenpumpe antreiben. Es können auch Sensoren vorgesehen sein, welche solche Zustandsinformationen liefern. Einzelheiten sind in den Figuren nicht dargestellt.
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Eine alternative Ausgestaltung ist in 11 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird auf verspannbare Mantelsegmente vollständig verzichtet. Die Statorspannvorrichtung wird folglich nicht über die Mantelsegmente realisiert, sondern über Zwischenelemente zwischen Statormantel 3 und Stator 1. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Zwischenelementen um Volumen verändernde Kissen, z.B. Hydraulikkissen 41, die zwischen Statormantel 3 und Stator 1 angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist ebenfalls bei längsgeteiltem Stator zweckmäßig. Es ist auch möglich, mit längsgeteiltem Statormantel 3 bzw. Mantelsegmenten 19 zu arbeiten. Diese Ausführungsform lässt sich jedoch auch mit ungeteiltem Statormantel realisieren. Die Hydraulikkissen 41 lassen sich ebenfalls im Sinne einer Fernsteuerung automatisiert ansteuern, so dass auch bei einer solchen Ausführungsform eine Anpassung der Geometrie an bestimmte Betriebsparameter möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/024279 A1 [0004, 0011, 0030, 0043]
