DE102020111386A1 - Condition detection on eccentric screw pumps - Google Patents
Condition detection on eccentric screw pumps Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020111386A1 DE102020111386A1 DE102020111386.2A DE102020111386A DE102020111386A1 DE 102020111386 A1 DE102020111386 A1 DE 102020111386A1 DE 102020111386 A DE102020111386 A DE 102020111386A DE 102020111386 A1 DE102020111386 A1 DE 102020111386A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- sensor
- state
- eccentric screw
- screw pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 18
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 53
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 41
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 17
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 27
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 10
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 6
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 230000034958 pharyngeal pumping Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
- F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
- F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
- F04B49/022—Stopping, starting, unloading or idling control by means of pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
- F04C14/28—Safety arrangements; Monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2240/00—Components
- F04C2240/80—Other components
- F04C2240/803—Electric connectors or cables; Fittings therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2240/00—Components
- F04C2240/80—Other components
- F04C2240/81—Sensor, e.g. electronic sensor for control or monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2250/00—Geometry
- F04C2250/20—Geometry of the rotor
- F04C2250/201—Geometry of the rotor conical shape
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
- F04C2270/16—Wear
- F04C2270/165—Controlled or regulated
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
- F04C2270/17—Tolerance; Play; Gap
- F04C2270/175—Controlled or regulated
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
- F04C2270/80—Diagnostics
Abstract
Exzenterschneckenpumpe, mit- einem Pumpengehäuse mit einer Pumpeneinlassöffnung und einer Pumpenauslassöffnung,- einem in dem Pumpengehäuse angeordneten Stator- einem in dem Stator angeordneten Rotor- einer Antriebseinheit, umfassend einen Antriebsmotor und eine Antriebswelle, die den Antriebsmotor mit dem Rotor zur Übertragung eines Drehmoments verbindet,- wobei der Rotor für eine rotierende Bewegung um eine rotierende Achse in dem Stator geführt ist,- einem Zustandssensor zur Erfassung einer Zustandsgröße der Exzenterschneckenpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandssensor- an dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist oder- mit dem Rotor oder der Antriebswelle mittels einer Signalleitung in Verbindung steht und beabstandet von dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist, zur Erfassung einer Zustandsgröße an dem Rotor oder an der Antriebswelle.Eccentric screw pump, with- a pump housing with a pump inlet opening and a pump outlet opening, - a stator arranged in the pump housing- a rotor arranged in the stator- a drive unit comprising a drive motor and a drive shaft which connects the drive motor to the rotor to transmit a torque, - the rotor being guided for a rotating movement around a rotating axis in the stator, - a status sensor for detecting a status variable of the eccentric screw pump, characterized in that the status sensor- is arranged on the rotor or the drive shaft or- with the rotor or the Drive shaft is connected by means of a signal line and is arranged at a distance from the rotor or the drive shaft, for detecting a state variable on the rotor or on the drive shaft.
Description
Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, mit einem Pumpengehäuse mit einer Pumpeneinlassöffnung und einer Pumpenauslassöffnung, einem in dem Pumpengehäuse angeordneten Stator einem in dem Stator angeordneten Rotor einer Antriebseinheit, umfassend einen Antriebsmotor und eine Antriebswelle, die den Antriebsmotor mit dem Rotor zur Übertragung eines Drehmoments verbindet, wobei der Rotor für eine rotierende Bewegung um eine rotierende Achse in dem Stator geführt ist und einem Zustandssensor zur Erfassung einer Zustandsgröße der Exzenterschneckenpumpe..The invention relates to an eccentric screw pump, with a pump housing with a pump inlet opening and a pump outlet opening, a stator arranged in the pump housing, a rotor of a drive unit arranged in the stator, comprising a drive motor and a drive shaft which connects the drive motor to the rotor for transmitting a torque, wherein the rotor is guided for a rotating movement around a rotating axis in the stator and a state sensor for detecting a state variable of the eccentric screw pump ..
Exzenterschneckenpumpen werden zur Förderung verschiedener Medien in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt. Exzenterschneckenpumpen arbeiten nach dem Prinzip einer Volumenverdrängerpumpe und weisen hierzu einen Rotor auf, der in eine Rotation um seine eigene Rotorlängsachse in einem Stator angetrieben wird, wobei diese Rotorlängsachse ihrerseits um eine von ihr beabstandete, in der Regel parallel verlaufende, Statorlängsachse rotiert wird, sodass eine Rotation des Rotors um die Statorlängsachse und eine Rotation des Rotors um die Rotorlängsachse als exzentrische Rotation hierzu eine überlagerte Bewegung des Rotors im Stator ergibt. Exzenterschneckenpumpen können zurdefinierten und planbaren Volumenförderung eingesetzt werden, indem eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen ausgeführt wird, die proportional zu dem gewünschten Fördervolumen sind. Exzenterschneckenpumpen werden häufig im Anlagenbau eingesetzt und dienen oft zur Versorgung mit einer fremdkörperbeladenen Flüssigkeit. Insbesondere in dem Einsatzfeld im Anlagenbau, aber auch allgemein, ist ein Ausfall der Exzenterschneckenpumpe häufig gleichbedeutend mit einer längeren Stillstandszeit der gesamten Anlage, was mit erheblichen Nachteilen für den Benutzer verbunden ist.Eccentric screw pumps are used to convey various media in a variety of applications. Eccentric screw pumps work on the principle of a volume displacement pump and for this purpose have a rotor which is driven in a rotation around its own rotor longitudinal axis in a stator, this rotor longitudinal axis in turn being rotated around a spaced apart, usually parallel, stator longitudinal axis, so that a Rotation of the rotor about the longitudinal axis of the stator and a rotation of the rotor about the longitudinal axis of the rotor as an eccentric rotation results in a superimposed movement of the rotor in the stator. Eccentric screw pumps can be used for a defined and plannable volume delivery by executing a certain number of revolutions which are proportional to the desired delivery volume. Eccentric screw pumps are often used in plant construction and are often used to supply a liquid loaded with foreign bodies. Particularly in the field of application in plant construction, but also in general, a failure of the eccentric screw pump is often synonymous with a longer downtime of the entire plant, which is associated with considerable disadvantages for the user.
Ein Ausfall einer Exzenterschneckenpumpe kann auf viele Ursachen zurückzuführen sein. Eine häufige Ausfallursache ist ein übermäßiger Verschleiß des Stators, der bei vielen Bauarten von Exzenterschneckenpumpen als Mantelkonstruktion aus einem Gummimaterial oder sonstigem Elastomer gefertigt ist, und in dem sich ein aus Metall gefertigter Rotor befindet, sodass auftretender Verschleiß zwischen Rotor und Stator sich häufig im Wesentlichen auf Statorseite auswirkt. Die durch die Exzenterbewegung hervorgerufene taumelnde Bewegungsform erfordert jedoch auch eine entsprechende Lagerung und antriebsseitig eine entsprechende Drehmomentübertragung über eine Taumelwelle, die häufig mit zwei Kardangelenken ausgeführt ist. Diese Kardangelenke befinden sich zudem bei vielen Konstruktionsformen von Exzenterschneckenpumpen im Einlassbereich des Stators und werden dadurch von dem geförderten Medium umspült, sodass die Belastung dieser Kardangelenke und gegebenenfalls aufgetretene Undichtigkeiten der Abdichtung der Kardangelenke auch zu einem Gelenkverschleiß oder Beschädigung von Lagern führen kann, was ebenfalls den Ausfall der Exzenterschneckenpumpe nach sich ziehen kann.A failure of an eccentric screw pump can be traced back to many causes. A frequent cause of failure is excessive wear on the stator, which in many types of eccentric screw pumps is made as a jacket construction from a rubber material or other elastomer, and in which there is a rotor made of metal, so that the wear that occurs between the rotor and stator is often essentially Affects stator side. The wobbling form of movement caused by the eccentric movement, however, also requires a corresponding mounting and, on the drive side, a corresponding torque transmission via a wobble shaft, which is often designed with two universal joints. In many designs of eccentric screw pumps, these cardan joints are also located in the inlet area of the stator and are therefore washed around by the conveyed medium, so that the load on these cardan joints and any leaks in the sealing of the cardan joints can also lead to joint wear or damage to bearings, which also affects the Failure of the eccentric screw pump can result.
Um diesen Problemen zu begegnen, sind bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden. So wird beispielsweise bei Exzenterschneckenpumpen mit geringer Exzentrizität die Ausführung der Taumelwelle als Biege-Torsionsstab ausgeführt, wodurch auf die beiden Kardangelenke im Antriebsstrang verzichtet werden kann und hierdurch eine Verschleiß- und Versagensursache vermieden werden kann. Allerdings eignet sich diese Bauweise nicht für Pumpen mit hohem Durchsatzvolumen, weil hier größere Exzentrizitäten vorteilhaft sind und ist daher auf kleinere Pumpenbauarten beschränkt.Various solutions have been proposed to address these problems. For example, in eccentric screw pumps with low eccentricity, the wobble shaft is designed as a flexural torsion bar, which means that the two cardan joints in the drive train can be dispensed with and a cause of wear and failure can be avoided. However, this design is not suitable for pumps with a high throughput volume, because larger eccentricities are advantageous here and is therefore limited to smaller pump designs.
Aus
Zu diesem Zweck werden seit längerer Zeit unterschiedliche Ansätze verfolgt, um einen Betriebszustand, der eine Wartung erforderlich macht, an Exzenterschneckenpumpen zu erkennen.For this purpose, different approaches have been pursued for a long time in order to identify an operating state that requires maintenance on eccentric screw pumps.
So ist aus
Aus
Aus
Die bisherigen Ansätze zielen insbesondere darauf ab, einen Zustand, der eine Wartung direkt erforderlich macht, zu detektieren. Grundsätzlich wäre es nach Erkenntnis der Erfinder aber auch vorteilhaft, wenn es möglich wäre, eine Exzenterschneckenpumpe solcherart zu steuern, dass besonders verschleißauslösende Betriebszustände präventiv vermieden werden. Hierzu ist es jedoch erforderlich, nicht nur den Verschleißzustand zu erfassen, der eine Wartung bereits erforderlich macht, sondern auch Betriebszustände, die zum einen zu erhöhtem Verschleiß führen und zum anderen durch eine Änderung der Ansteuerung der Exzenterschneckenpumpe vermieden werden können, sodass der Verschleißeffekt verringert wird. Nach Erkenntnis der Erfinder kann sich dies beispielsweise im Anlaufverhalten von Pumpen darstellen, indem dort beispielsweise mit einer bestimmten Steigerung der Drehzahl ein verschleißarmes Hochlaufen der Pumpe erreicht wird, was je nach gefördertem Medium unterschiedlich ausfallen kann. Weiterhin können Trockenlaufzustände vermieden werden, indem das Fehlen von gefördertem Medium in Echtzeit erkannt wird und die Pumpe daraufhin angehalten wird oder mit stark verringerter Drehzahl betrieben wird.The previous approaches aim in particular at detecting a condition that directly requires maintenance. In principle, however, according to the inventors' knowledge, it would also be advantageous if it were possible to control an eccentric screw pump in such a way that operating states that particularly cause wear are preventively avoided. To do this, however, it is necessary not only to record the state of wear, which already requires maintenance, but also operating states that lead to increased wear on the one hand and can be avoided by changing the control of the eccentric screw pump on the other, so that the wear effect is reduced . According to the inventors' knowledge, this can be represented, for example, in the start-up behavior of pumps, in that a low-wear run-up of the pump is achieved there with a certain increase in speed, which can vary depending on the medium being conveyed. Furthermore, dry running conditions can be avoided by recognizing the lack of conveyed medium in real time and then stopping the pump or operating it at a greatly reduced speed.
Aus der auf die Patentanmelderin zurückgehenden
Es besteht daher ein Bedarf für eine Zustandsüberwachung an Exzenterschneckenpumpen, mit der die Nachteile der vorbekannten Erfassungsweisen von Betriebsparametern der Exzenterschneckenpumpe überwunden werden und die eine spontanere und exaktere Steuerung einer Exzenterschneckenpumpe zur Vermeidung von Verschleißzuständen erlaubt.There is therefore a need for status monitoring of eccentric screw pumps, with which the disadvantages of the previously known modes of recording operating parameters of the eccentric screw pump are overcome and a more spontaneous and precise control of a Eccentric screw pump allowed to avoid wear and tear.
Dies Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Exzenterschneckenpumpe der zuvor beschriebenen Bauart, bei welcher der Zustandssensor an dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist oder mit dem Rotor oder der Antriebswelle mittels einer Signalleitung in Verbindung steht und beabstandet von dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist, zur Erfassung einer Zustandsgröße an dem Rotor oder an der Antriebswelle.This object is achieved according to the invention with an eccentric screw pump of the type described above, in which the condition sensor is arranged on the rotor or the drive shaft or is connected to the rotor or the drive shaft by means of a signal line and is arranged at a distance from the rotor or the drive shaft for Detection of a state variable on the rotor or on the drive shaft.
Erfindungsgemäß wird eine Zustandsgröße unmittelbar an dem Rotor oder an der Antriebswelle erfasst. Unter einer Zustandsgröße ist hierbei eine physikalische Größe zu verstehen, die mittels einer Sensoreinrichtung erfasst wird. Diese physikalische Größe kann beispielsweise eine Temperatur, ein Fluiddruck, eine Dehnung, eine Materialspannung, eine Ausrichtung in Bezug auf die Schwerkraftrichtung, eine Geschwindigkeit nach absoluter Höhe und/oder Richtung, oder eine Beschleunigung nach absoluter Höhe und/oder nach Richtung sein. Diese Zustandsgröße wird erfindungsgemäß entweder durch einen Zustandssensor erfasst, der gemäß einer ersten Alternative an dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist. Der Zustandssensor ist bei dieser ersten Alternative also direkt an dem Rotor oder der Antriebswelle befestigt. Der Zustandssensor kann beispielsweise an der äußeren Oberfläche von Rotor oder Antriebswelle befestigt sein, in diese eingebettet sein, oder in einem inneren Hohlraum des Rotors oder der Antriebswelle angeordnet und befestigt sein, insbesondere solcherart, dass, ausgehend von einem Hohlraum eines ausgebildeten Rotors oder einer Hohlwelle als Antriebswelle der Zustandssensor an einer inneren Oberfläche dieses Hohlraums angeordnet ist oder ausgehend von diesem Hohlraum in einem Kanal, der sich zur äußeren Oberfläche von Rotor oder Antriebswelle erstreckt und gegebenenfalls diese äußere Oberfläche auch durchdringen kann, angeordnet ist. According to the invention, a state variable is detected directly on the rotor or on the drive shaft. A state variable is to be understood here as a physical variable that is detected by means of a sensor device. This physical variable can be, for example, a temperature, a fluid pressure, a strain, a material tension, an alignment with respect to the direction of gravity, a speed according to absolute height and / or direction, or an acceleration according to absolute height and / or direction. According to the invention, this state variable is detected either by a state sensor which, according to a first alternative, is arranged on the rotor or the drive shaft. In this first alternative, the state sensor is therefore attached directly to the rotor or the drive shaft. The condition sensor can for example be fastened to the outer surface of the rotor or drive shaft, embedded in it, or arranged and fastened in an inner cavity of the rotor or the drive shaft, in particular in such a way that, starting from a cavity of a formed rotor or a hollow shaft The condition sensor is arranged as the drive shaft on an inner surface of this cavity or, starting from this cavity, is arranged in a channel which extends to the outer surface of the rotor or drive shaft and can optionally also penetrate this outer surface.
Alternativ hierzu kann die Zustandsgröße erfindungsgemäß durch einen Zustandssensor, der mittels einer Signalleitung mit dem Rotor oder der Antriebswelle in Verbindung steht und selbst von Rotor und Antriebswelle beabstandet ist, erfolgen. In diesem alternativen Fall ist der Zustandssensor beabstandet von Rotor oder Antriebswelle angeordnet und mit Rotor oder Antriebswelle mittels einer Signalleitung in Verbindung. Bei dieser Alternative ist eine gegenständlich ausgeführte Signalleitung, also keine Datenübertragung per Funkwellen oder dergleichen, ausgeführt, um eine physikalische Zustandsgröße über die Signalleitung von einem Erfassungspunkt am Rotor oder an der Antriebswelle weg zu dem Zustandssensor zu leiten. So kann beispielsweise mittels einer Hohlleitung, wie einem Kanal, einer Schlauchleitung, einer Rohrleitung, einer Bohrung oder dergleichen, ein Druck, der unmittelbar an der Oberfläche von Rotor oder Antriebswelle erfasst wird, vom Erfassungsort weggeleitet und an anderer Stelle durch den Zustandssensor erfasst werden. Die Signalleitung erstreckt sich hierbei vom Zustandssensor bis zu einem Endpunkt, der direkt am Rotor oder an der Antriebswelle angeordnet ist, wie zuvor für den direkt am Rotor oder an der Antriebswelle angeordneten Zustandssensor erläutert.As an alternative to this, the state variable can, according to the invention, take place by means of a state sensor which is connected to the rotor or the drive shaft by means of a signal line and is itself spaced apart from the rotor and drive shaft. In this alternative case, the condition sensor is arranged at a distance from the rotor or drive shaft and is connected to the rotor or drive shaft by means of a signal line. In this alternative, an objectively designed signal line, i.e. no data transmission by radio waves or the like, is designed to convey a physical state variable via the signal line from a detection point on the rotor or on the drive shaft to the state sensor. For example, by means of a hollow line, such as a channel, a hose line, a pipe, a bore or the like, a pressure that is detected directly on the surface of the rotor or drive shaft can be diverted away from the detection location and detected elsewhere by the condition sensor. The signal line extends from the condition sensor to an end point that is arranged directly on the rotor or on the drive shaft, as explained above for the condition sensor arranged directly on the rotor or on the drive shaft.
Durch die Erfassung der Zustandsgröße an dem Rotor oder an der Antriebswelle mittels der vorgenannten Anordnung des Zustandssensors, bzw. der Signalleitung, wird eine direkte Messgröße an der Exzenterschneckenpumpe erfasst, die einen direkten Rückschluss auf einen für den Betriebszustand der Exzenterschneckenpumpe relevanten Messwert ermöglicht. Durch diese direkte Erfassung ist es einerseits möglich, physikalische Größen, die unmittelbar mit der Rotation des Rotors oder der Antriebswelle im Zusammenhang stehen, beispielsweise Druckverhältnisse, Beschleunigungen oder Schwingungswerte, wie eine Amplitude oder eine Frequenz des Drucks oder einer durch die Rotation hervorgerufenen Beschleunigung, direkt in Echtzeit zu erfassen. Des Weiteren wird durch diese Erfassung direkt am Rotor bzw. an der Antriebswelle auch eine Temperatur und deren eventueller Anstieg in Echtzeit erfassbar an einer Position, an der typischerweise eine Temperaturspitze innerhalb der gesamten Exzenterschneckenpumpe auftritt.By detecting the state variable on the rotor or on the drive shaft by means of the aforementioned arrangement of the state sensor or the signal line, a direct measured variable is recorded on the eccentric screw pump, which enables a direct conclusion to be drawn about a measured value relevant to the operating state of the eccentric screw pump. This direct detection makes it possible, on the one hand, to directly record physical quantities that are directly related to the rotation of the rotor or the drive shaft, for example pressure ratios, accelerations or vibration values, such as an amplitude or a frequency of the pressure or an acceleration caused by the rotation capture in real time. Furthermore, through this detection directly on the rotor or on the drive shaft, a temperature and its possible rise can also be detected in real time at a position at which a temperature peak typically occurs within the entire eccentric screw pump.
Bei Schwingungsmessungen mittels eines beispielsweise an der Gehäuseaußenwand angeordneten Sensors muss bei der Auswertung des Schwingungssignals immer der Transport und die Ausbreitung der Schwingungswellen von der Quelle zum Sensor berücksichtigt werden. Hierbei spielen Material- und strukturdynamische Eigenschaften wie z.B. die Steifigkeit des Gesamtaufbaus und die resultierenden Eigenfrequenzen eine entscheidende Rolle. Weiterhin sind die dämpfenden Eigenschaften des geförderten Mediums und des Stators hier von entscheidendem Nachteil. Durch die vielen Einflussfaktoren ist oft eine aufwendige Strukturanalyse des Systems und eine Modalanalyse des Messsignals notwendig. Auf diese Weise können dann zwar Signalanteile aus dem Gesamtschwingungsspektrum extrahiert werden, die um einige Einflussfaktoren bereinigt sind, jedoch besteht aufgrund der intensiven Signalverarbeitung die Gefahr, dass systematisch Signalfehler in das ausgewertete Signal einfließen oder systematisch bestimmte Zustandssignale aus dem Signal ausgefiltert werden.In the case of vibration measurements by means of a sensor arranged, for example, on the outer wall of the housing, the transport and propagation of the vibration waves from the source to the sensor must always be taken into account when evaluating the vibration signal. Here, material and structural dynamic properties, such as the rigidity of the overall structure and the resulting natural frequencies, play a decisive role. Furthermore, the damping properties of the conveyed medium and of the stator are a decisive disadvantage here. Due to the many influencing factors, a complex structural analysis of the system and a modal analysis of the measurement signal are often necessary. In this way, signal components can be extracted from the overall vibration spectrum that have been adjusted for some influencing factors, but due to the intensive signal processing there is a risk that systematic signal errors will flow into the evaluated signal or that certain status signals will be systematically filtered out of the signal.
Bei der erfindungsgemäßen direkten und unmittelbaren Messung an bzw. in dem für die Überwachung ausschlaggebenden Bauteil, also dem Rotor oder der Taumelwelle, gestaltet sich die Auswertung deutlich einfacher und zugleich und dadurch zuverlässiger, da die oben beschriebenen Einflüsse deutlich vermindert werden und mit einfacheren Verfahren wie z.B. einem Bandpassfilter gearbeitet werden kann.In the case of the direct and immediate measurement according to the invention on or in the component that is decisive for the monitoring, that is to say the rotor or the wobble shaft, the evaluation takes place significantly simpler and at the same time and therefore more reliable, since the influences described above are significantly reduced and simpler methods such as a bandpass filter can be used.
Durch die Anordnung des Zustandssensors am Rotor oder der Antriebswelle rotiert der Zustandssensor mit dem Rotor bzw. der Antriebswelle und kann somit ein 360°-Profil erfassen, wodurch eine Querschnittsmessung des Zustands erreicht wird. Die Aussagekraft einer solchen Messung ist wesentlich besser und präziser als eine Messung mit einem stationär an der Exzenterschneckenpumpe angeordnetem Zustandssensor sein kann.Due to the arrangement of the condition sensor on the rotor or the drive shaft, the condition sensor rotates with the rotor or the drive shaft and can thus record a 360 ° profile, whereby a cross-sectional measurement of the condition is achieved. The informative value of such a measurement is much better and more precise than a measurement with a condition sensor arranged in a stationary manner on the eccentric screw pump.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass eine indirekte Erfassung von physikalischen Größen und eine daraus abgeleitete Berechnung hieraus ableitbarer kritischer Betriebsparameter einerseits den Nachteil in sich birgt, dass eine Überwachung in Echtzeit aufgrund der notwendigen Vergleichsrechnungen, der notwendigen Rechenschritte an sich und der Notwendigkeit, hierbei integrale Zeiträume zu vergleichen, nicht zuverlässig und ausreichend wirksam es ermöglicht, dass bereits ein Betriebszustand, der zu erhöhtem Verschleiß führen würde, erkannt und durch entsprechende Steuerungsmaßnahmen vermieden werden kann. Zum anderen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Anordnung des Zustandssensors an dem Rotor bzw. an der Antriebswelle, bzw. die Ableitung der physikalischen Messgröße von dem Rotor bzw. der Antriebswelle über eine Signalleitung, eine Erfassung der Zustandsgröße an demjenigen Ort ermöglicht, der typischerweise die direkteste Zustandsänderung mit dem größten Betrag der Zustandsänderung und einer geringen Abhängigkeit von Förderparametern wie Temperatur oder Viskosität des geförderten Mediums erfassbar macht.The invention is based, inter alia, on the knowledge that an indirect acquisition of physical quantities and a calculation derived therefrom of critical operating parameters that can be derived therefrom on the one hand has the disadvantage that monitoring in real time due to the necessary comparative calculations, the necessary calculation steps per se and the necessity To compare integral time periods in this case is not reliable and sufficiently effective it enables an operating state that would lead to increased wear to be recognized and avoided by appropriate control measures. On the other hand, it is based on the knowledge that the arrangement of the state sensor on the rotor or on the drive shaft, or the derivation of the physical measured variable from the rotor or the drive shaft via a signal line, enables the state variable to be recorded at that location that typically makes the most direct change in state detectable with the greatest amount of change in state and a low dependence on conveying parameters such as temperature or viscosity of the conveyed medium.
Erfindungsgemäß muss daher nicht von einer an anderem Ort gedämpft erfassten Zustandsgröße mit ungenauen Annahmen rückgerechnet werden auf die tatsächliche Änderung der Zustandsgröße am kritischen Ort. So kann beispielsweise bei Erfassung der Temperatur oder dem Druck an dem Rotor oder der Antriebswelle ein Trockenlauf unmittelbar zu Beginn des Trockenlaufs erfasst werden und durch entsprechende Steuerung hieraus folgende Verschleißeffekte sofortig vermieden werden. Ebenso können Überbelastungen von Lagerungen, die zu erhöhtem Verschleiß der Lagerung führen, durch ein hierfür charakteristisches Schwingungsverhalten des Rotors oder der Antriebswelle in dem Moment erfasst werden, in dem sie erstmals auftreten und dementsprechend schnell durch eine entsprechende Reduktion der Leistung oder Drehzahl oder sonstiger Steuergröße auch wirksam vermieden werden, bevor hierdurch Verschleiß auftritt. Schließlich eignet sich die Echtzeiterfassung der Zustandsgröße an dem Rotor bzw. der Antriebswelle auch dazu, um hieraus Steuergrößen einer konisch ausgeführten Rotor-Statoranordnung so anzusteuern, dass durch axiale Verstellung zwischen Rotor und Stator oder durch Verstellung der Exzentrizität vorbestimmte Betriebszustände der Exzenterschneckenpumpe gezielt angefahren werden oder vorbestimmte Betriebszustandsverläufe der Exzenterschneckenpumpe in einem geschlossenen Regelkreis abgefahren werden.According to the invention, therefore, it is not necessary to calculate back with imprecise assumptions from a state variable detected in a damped manner at another location to the actual change in the state variable at the critical location. For example, when the temperature or the pressure on the rotor or the drive shaft is detected, dry running can be detected immediately at the beginning of the dry running and the wear effects that follow from this can be avoided immediately by appropriate control. Overloads of bearings, which lead to increased wear of the bearings, can also be detected by a characteristic vibration behavior of the rotor or the drive shaft at the moment in which they occur for the first time and accordingly quickly by a corresponding reduction in power or speed or other control variable can be effectively avoided before wear and tear occurs as a result. Finally, real-time detection of the state variable on the rotor or the drive shaft is also suitable for controlling control variables of a conically designed rotor-stator arrangement in such a way that predetermined operating states of the eccentric screw pump can be approached in a targeted manner through axial adjustment between rotor and stator or through adjustment of the eccentricity predetermined operating state curves of the eccentric screw pump can be followed in a closed control loop.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zustandssensor innerhalb des Rotors oder innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist oder die Signalleitung innerhalb des Rotors oder innerhalb der Antriebswelle endet. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Zustandsgröße innerhalb des Rotors bzw. der Antriebswelle erfasst. Dies ermöglicht einerseits eine direkte Erfassung der Zustandsgröße an dem exzentrisch rotierend bewegten Bauteil, zum anderen eine vor dem Einfluss des geförderten Mediums geschützte Anordnung des Zustandssensors und einer gegebenenfalls notwendigen Sensorleitung oder Energieversorgung des Sensors bzw. der Signalleitung. Der Rotor bzw. die Antriebswelle können zu diesem Zweck mit einem inneren Hohlraum ausgeführt sein, beispielsweise als Rollrotor oder als Hohlwelle ausgebildet sein und der Zustandssensor bzw. das Ende der Signalleitung dann in diesem Hohlraum angeordnet und befestigt sein.According to a first preferred embodiment it is provided that the state sensor is arranged within the rotor or within the drive shaft or the signal line ends within the rotor or within the drive shaft. According to this preferred embodiment, the state variable is detected within the rotor or the drive shaft. This enables, on the one hand, a direct detection of the state variable on the eccentrically rotating component and, on the other hand, an arrangement of the state sensor protected from the influence of the conveyed medium and a possibly necessary sensor line or energy supply of the sensor or the signal line. For this purpose, the rotor or the drive shaft can be designed with an inner cavity, for example designed as a roll rotor or as a hollow shaft, and the condition sensor or the end of the signal line can then be arranged and fastened in this cavity.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Zustandssensor über ein Sensorkabel kabelgebunden mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden ist und das Sensorkabel oder wenn die Signalleitung innerhalb eines Abschnitts der Antriebswelle und gegebenenfalls innerhalb eines Abschnitts des Rotors verläuft. Gemäß dieser Ausführungsform verläuft ein Sensorsignalkabel, welcher das Sensorsignal elektrisch oder als Lichtleiter oder in sonstiger Weise von dem an der Antriebswelle oder am Rotor befestigten Zustandssensor zu einer elektronischen Auswerteeinheit leitet, oder verläuft die Signalleitung bei einem von der Antriebswelle oder dem Rotor beabstandet angeordneten Zustandssensor durch einen Abschnitt der Antriebswelle und gegebenenfalls innerhalb eines Abschnitts des Rotors. It is even more preferred if the condition sensor is connected to an electronic evaluation unit in a wired manner via a sensor cable and the sensor cable or if the signal line runs within a section of the drive shaft and possibly within a section of the rotor. According to this embodiment, a sensor signal cable runs, which conducts the sensor signal electrically or as a light guide or in some other way from the state sensor attached to the drive shaft or rotor to an electronic evaluation unit, or the signal line runs through a state sensor arranged at a distance from the drive shaft or the rotor a section of the drive shaft and optionally within a section of the rotor.
Dieser Verlauf ermöglicht eine geschützte Platzierung des Sensorsignalkabels bzw. der Signalleitung.This course enables a protected placement of the sensor signal cable or the signal line.
Insbesondere kann das Sensorkabel bzw. die Signalleitung sich entlang der gesamten Antriebswelle und entlang des gesamten Antriebsstrangs bis zu dem Endpunkt bzw. Befestigungspunkt des Zustandssensors an dem Rotor bzw. an der Antriebswelle erstrecken und hierbei abschnittsweise durch die Antriebswelle oder dem Rotor oder beides hindurch laufen. Dies ermöglicht einen insgesamt geschützten Verlauf des Sensorkabels bzw. der Signalleitung und ein Herausleiten des Sensorsignals mittels entsprechender Übertragungselementen von der rotierenden Welle des Antriebsstrangs auf eine feststehende Übertragungseinheit.In particular, the sensor cable or the signal line can extend along the entire drive shaft and along the entire drive train to the end point or attachment point of the condition sensor on the rotor or on the drive shaft and in this case in sections through the drive shaft or the rotor or both walk through it. This enables an overall protected course of the sensor cable or the signal line and a routing of the sensor signal by means of corresponding transmission elements from the rotating shaft of the drive train to a stationary transmission unit.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Antriebswelle eine Taumelwelle ist, die an ihrem zum Antriebsmotor weisenden Ende mit dem Antriebsmotor zur Rotation um eine Antriebsachse verbunden ist, und an ihrem zum Rotor weisenden Ende mit dem Rotor zur Rotation um eine Rotorachse und zur dazu überlagerten Rotation um eine von der Rotorachse beabstandete Exzenterachse verbunden ist.It is particularly preferred if the drive shaft is a wobble shaft, which is connected at its end facing the drive motor with the drive motor for rotation about a drive axis, and at its end facing the rotor with the rotor for rotation around a rotor axis and the superimposed Rotation is connected to an eccentric axis spaced from the rotor axis.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die exzentrische Rotationsbewegung des Rotors mittels eine Taumelwelle als Antriebswelle übertragen. Diese Taumelwelle ist an der Anschlussseite zum Antriebsmotor rotierend gelagert und an der Anschlussstelle zum Rotor mit dem Rotor verbunden und führt an dieser Stelle die exzentrische Rotationsbewegung des Rotors und die Rotationsbewegung des Rotors um dessen Längsachse aus.According to this embodiment, the eccentric rotational movement of the rotor is transmitted by means of a wobble shaft as the drive shaft. This wobble shaft is rotatably mounted on the connection side to the drive motor and connected to the rotor at the connection point to the rotor and carries out the eccentric rotational movement of the rotor and the rotational movement of the rotor about its longitudinal axis at this point.
Diese Taumelwelle kann grundsätzlich als Biegestab ausgeführt sein, um eine Rotation um kleine Exzentrizitäten zu übertragen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Taumelwelle einen Taumelwellenmittelabschnitt, ein erstes Kardangelenk und ein zweites Kardangelenk aufweist, und das erste Kardangelenk zwischen dem Taumelwellenmittelabschnitt und dem Antriebsmotor eingesetzt ist und das zweite Kardangelenk zwischen dem Taumelwellenmittelabschnitt und dem Rotor eingesetzt ist. Durch eine solche Ausgestaltung wird eine für auch große Exzentrizitäten und hohe Drehmomente geeignete Taumelwelle bereitgestellt, indem zwei beabstandete Kardangelenke vorgesehen sind. Dabei ist unter einem Kardangelenk jegliches Gelenk zu verstehen, dass eine Rotation mit einer abgewinkelten Wellenführung übertragen kann, beispielsweise also auch ein Bolzengelenk oder andere Bauformen.This wobble wave can basically be designed as a flexible rod in order to transmit a rotation around small eccentricities. However, it is particularly preferred if the wobble shaft has a wobble shaft center section, a first cardan joint and a second cardan joint, and the first cardan joint is inserted between the wobble shaft center section and the drive motor and the second cardan joint is inserted between the wobble shaft center section and the rotor. Such a configuration provides a wobble shaft that is also suitable for large eccentricities and high torques, in that two spaced cardan joints are provided. A universal joint is to be understood as any joint that can transmit a rotation with an angled shaft guide, for example also a pin joint or other designs.
Dabei ist bei einer Ausgestaltung der Taumelwelle mit solchen Kardangelenken besonders bevorzugt, wenn das Sensorkabel oder die Signalleitung in das erste und/oder das zweite Kardangelenk hineingeführt ist, oder durch das erste und gegebenenfalls durch das zweite Kardangelenk hindurchgeführt ist, oder um das erste und/oder das zweite Kardangelenk herumgeführt ist. Für eine geschützte Verlegung von Sensorkabel und Signalleitung ist eine solche Hineinleitung oder Hindurchführung durch das erste und/ oder das zweite Kardangelenk vorteilhaft, insbesondere kann dies auch mit einer Durchleitung des Sensorkabels bzw. der Signalleitung durch den Mittelabschnitt der Taumelwelle kombiniert werden. Häufig werden Taumelwellen mit Kardangelenken gegenüber dem gepumpten Medium mittels einem abdichtenden Schutzschlauch, der jeweils um jedes Kardangelenk herum angeordnet ist und dieses abdichtet oder einem Schutzschlauch, der sich über beide Kardangelenke und den Mittelabschnitt der Taumelwelle erstreckt, gegenüber dem gepumpten Medium abgedichtet. In einem solchen Fall kann das Sensorkabel oder die Signalleitung auch zwischen diesem Schutzschlauch und der Taumelwelle verlegt werden und ist dadurch ebenfalls vor dem Pumpmedium geschützt verlegt. Insbesondere kann das Sensorkabel oder die Signalleitung auch in einem solchen Schutzschlauch eingearbeitet sein oder zwischen zwei als Doppelhülle angeordneten Schutzschläuchen platziert sein oder dergleichen, um das Sensorkabel auch vor mechanischen Beanspruchungen durch die Taumelwelle zu schützen.In an embodiment of the wobble shaft with such cardan joints, it is particularly preferred if the sensor cable or the signal line is led into the first and / or the second cardan joint, or is passed through the first and optionally through the second cardan joint, or around the first and / or the second cardan joint. or the second universal joint is passed around. For a protected laying of the sensor cable and signal line, such introduction or passage through the first and / or the second universal joint is advantageous; in particular, this can also be combined with passage of the sensor cable or the signal line through the central section of the wobble wave. Often, wobble shafts with cardan joints are sealed from the pumped medium by means of a protective hose that is arranged around and seals each cardan joint, or a protective hose that extends over both cardan joints and the central section of the wobble shaft, sealed off from the pumped medium. In such a case, the sensor cable or the signal line can also be laid between this protective hose and the wobble shaft and is thus also laid so that it is protected from the pump medium. In particular, the sensor cable or the signal line can also be incorporated into such a protective tube or placed between two protective tubes arranged as a double sheath or the like in order to protect the sensor cable from mechanical stresses caused by the wobble wave.
Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn das erste Kardangelenk durch eine erste Dichtungsmanschette umschlossen ist und das zweite Kardangelenk durch eine zweite Dichtungsmanschette umschlossen oder das erste und das zweite Kardangelenk und die Taumelwelle durch eine Dichtungshülle umschlossen sind, und dass in der ersten und/oder der zweiten Dichtungsmanschette oder in der Dichtungshülle ein Drucksensor angeordnet ist, oder in die erste und/oder die zweite Dichtungsmanschette oder in die Dichtungshülle eine Druckleitung geführt ist und ein Drucksensor mit der Druckleitung in Fluidverbindung steht zur Erfassung des Drucks in der ersten und/oder zweiten Dichtungsmanschette oder in der Dichtungshülle, und der Drucksensor signaltechnisch mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, die dazu ausgebildet ist, den Druck innerhalb der ersten und/oder zweiten Dichtungsmanschette oder innerhalb der Dichtungshülle mittels des Drucksensors zu erfassen, wobei vorzugsweise der Drucksensor den Druck eines über eine in die erste und/oder die zweite Dichtungsmanschette oder in die Dichtungshülle geführte Druckleitung oder über die Druckleitung zugeführten Druckmediums erfasst.It is particularly preferred if the first universal joint is enclosed by a first sealing sleeve and the second universal joint is enclosed by a second sealing sleeve or the first and second universal joint and the wobble shaft are enclosed by a sealing sleeve, and that in the first and / or the second sealing sleeve or a pressure sensor is arranged in the sealing sleeve, or a pressure line is guided into the first and / or the second sealing sleeve or in the sealing sleeve and a pressure sensor is in fluid connection with the pressure line to detect the pressure in the first and / or second sealing sleeve or in the sealing sleeve, and the pressure sensor is connected for signaling purposes to an evaluation device which is designed to detect the pressure within the first and / or second sealing sleeve or within the sealing sleeve by means of the pressure sensor, with the pressure sensor preferably being the Dr uck of a pressure line guided into the first and / or the second sealing sleeve or into the sealing envelope or pressure medium fed through the pressure line is detected.
Gemäß dieser Fortbildungsform wird ein Drucksensor innerhalb einer der Dichtungsmanschetten oder der Dichtungshülle oder je ein Drucksensor in jeder der Dichtungsmanschetten angeordnet oder es wird als Signalleitung eine Druckleitung verwendet, die entsprechend in eine erste oder zweite Dichtungsmanschette um das erste bzw. zweite Kardangelenk oder in eine gemeinsame Dichtungshülle des ersten oder zweiten Kardangelenks hineingeführt ist und einen Druck innerhalb dieser Dichtungsmanschetten bzw. der Dichtungshülle erfasst. Insbesondere kann hierbei auch ein erster Drucksensor vorgesehen sein, der innerhalb der ersten Dichtungsmanschette angeordnet ist oder mit einer Druckleitung verbunden ist, die in der ersten Dichtungsmanschette mündet und ein zweiter Drucksensor, der innerhalb der zweiten Dichtungsmanschette angeordnet ist oder mit einer Druckleitung verbunden ist, der in der zweiten Dichtungsmanschette mündet. Mit dem Aufbau einer Druckerfassung innerhalb der Dichtungsmanschetten bzw. der Dichtungshülle kann zuverlässig und unmittelbar ein Druckabfall oder Druckanstieg innerhalb dieser Dichtungsmanschette erfasst werden, der auf eine Undichtigkeit der Dichtungsmanschette/Dichtungshülle hinweist. Eine solche Undichtigkeit, die letztendlich in rascher Folge den Zutritt des gepumpten Mediums zu den Kardangelenken nach sich ziehen wird, ist ein Ereignis, das unmittelbar einen hohen Verschleiß nach sich ziehen wird. Die Erfassung dieser Undichtigkeit ist daher von Bedeutung, um einen solchen unerwünschten und hohen Verschleiß zu vermeiden. In diesem Fall ermöglicht die Erfindung, das die Dichtungsmanschette abgedichtet oder ersetzt wird, bevor ein solcher Verschleiß aufgetreten ist, der dann eine aufwendige Reparatur mit Ersatz von einer oder beiden Kardangelenken und gegebenenfalls weiteren Lagerungselementen erforderlich macht. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn über eine Druckleitung ein Druckmedium in die Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle zugeführt wird. Dies kann, sofern eine Druckleitung als Signalleitung vorgesehen ist, auch über diese Signalleitung erfolgen. Hierdurch ist es möglich, einen Druck innerhalb der Dichtungsmanschette aufzubauen und zu halten. Dies erlaubt es einerseits, einen Abstand zwischen Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle und den Kardangelenken zu erzeugen, wodurch mechanische Beschädigungen der Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle durch das Kardangelenk vermieden werden können. Zum anderen kann ein definierter Druck innerhalb der Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle erzeugt werden, sodass ein Druckabfall zuverlässig festgestellt und gegenüber Druckeinflüssen die durch das geförderte Medium selbst erzeugt werden, differenziert werden kann.According to this form of development, a pressure sensor is arranged within one of the sealing sleeves or the sealing sleeve or a pressure sensor in each of the sealing sleeves, or a pressure line is used as the signal line, which is correspondingly inserted into a first or second sealing sleeve around the first or second universal joint or into a joint Sealing sleeve of the first or second universal joint is inserted and a pressure within these sealing sleeves or the sealing sleeve is detected. In particular, a first pressure sensor can also be provided here, which is located within the first Sealing sleeve is arranged or is connected to a pressure line which opens into the first sealing sleeve and a second pressure sensor which is arranged inside the second sealing sleeve or is connected to a pressure line which opens into the second sealing sleeve. With the construction of a pressure detection within the sealing sleeves or the sealing sleeve, a pressure drop or pressure increase within this sealing sleeve, which indicates a leak in the sealing sleeve / sealing sleeve, can be recorded reliably and immediately. Such a leak, which will ultimately result in the pumped medium accessing the cardan joints in rapid succession, is an event that will immediately result in high wear. The detection of this leakage is therefore important in order to avoid such undesirable and high wear. In this case, the invention enables the sealing sleeve to be sealed or replaced before such wear has occurred, which then necessitates an expensive repair with replacement of one or both cardan joints and possibly further bearing elements. It is particularly advantageous if a pressure medium is fed into the sealing sleeve or sealing sleeve via a pressure line. If a pressure line is provided as a signal line, this can also be done via this signal line. This makes it possible to build up and maintain a pressure within the sealing sleeve. On the one hand, this makes it possible to generate a distance between the sealing sleeve or sealing sleeve and the cardan joints, as a result of which mechanical damage to the sealing sleeve or sealing sleeve by the cardan joint can be avoided. On the other hand, a defined pressure can be generated within the sealing sleeve or sealing envelope, so that a pressure drop can be reliably determined and differentiated from pressure influences that are generated by the conveyed medium itself.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zustandssensor mit einer elektronischen Auswerteeinheit zur Signalübermittlung verbunden ist und die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um eine Abweichung eines mit dem Zustandssensor anhand der Zustandssensordaten erfassten IST-Zustandes von einem vorbestimmten SOLL-Zustand zu ermitteln, diese ermittelte Abweichung mit einer vorbestimmten zulässigen Abweichung zu vergleichen und um dann, wenn die ermittelte Abweichung die zulässige Abweichung überschreitet, ein Alarmsignal auszugeben.According to a further embodiment it is provided that the status sensor is connected to an electronic evaluation unit for signal transmission and the electronic evaluation unit is designed to determine a deviation of an ACTUAL status detected by the status sensor based on the status sensor data from a predetermined target status Compare the deviation with a predetermined permissible deviation and then, if the determined deviation exceeds the permissible deviation, output an alarm signal.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, wenn die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um ein Zustandssensorsignal als IST-Zustand zu empfangen, das Zustandssensorsignal mit einem gespeicherten Normalzustandssensorsignal als SOLL-Zustand zu vergleichen und die ermittelte Abweichung als Differenz des Zustandssensorsignals von dem Normalzustandssensorsignal zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung einen vorbestimmten zulässigen Abweichungswert heranzuziehen, und um als Alarmsignal ein Wertalarmsignal auszugeben. Gemäß diesen Fortbildungsformen beruht die Detektion eines Sensorsignals des Zustandssensors, das einen ungünstigen Betriebszustand signalisiert, also einen Betriebszustand, der erhöhten Verschleiß verursacht oder verursachen wird, auf einem Vergleich von Soll- und Ist- Daten. Die Solldaten liegen hierbei abgespeichert in elektronischer Form vor, beispielsweise als Datenwert, Datenwertverlauf, algorithmische Beschreibung eines Datenwertverlaufs oder als Vergleichstabelle mit mehreren Sollwerten für unterschiedliche Betriebszustände der Exzenterschneckenpumpe. Die Solldaten können einerseits vorbestimmt und vorab gespeichert sein, also der Exzenterschneckenpumpe quasi ab Werk mitgegeben sein, sodass sie Kennwerte enthalten, die für die Bauart der Exzenterschneckenpumpe charakteristisch und konstant sind.It can be provided in particular if the electronic evaluation unit is designed to receive a condition sensor signal as the actual condition, to compare the condition sensor signal with a stored normal condition sensor signal as the TARGET condition and to calculate the determined deviation as the difference between the condition sensor signal and the normal condition sensor signal, as predetermined permissible deviation to use a predetermined permissible deviation value, and to output a value alarm signal as an alarm signal. According to these forms of advanced training, the detection of a sensor signal from the condition sensor, which signals an unfavorable operating condition, that is to say an operating condition that causes or will cause increased wear, is based on a comparison of target and actual data. The target data are stored in electronic form, for example as a data value, data value curve, algorithmic description of a data value curve or as a comparison table with several target values for different operating states of the eccentric screw pump. On the one hand, the setpoint data can be predetermined and stored in advance, that is to say given to the eccentric screw pump ex works, so that they contain characteristic values that are characteristic and constant for the type of eccentric screw pump.
Die Solldaten können beispielsweise durch die der Pumpe eigenen konstruktiven Eigenschaften wie die Exzentrizität hervor gerufene konstante Zustandswerte, durch den Antriebsstrang definierte Belastungswerte definiert sein. Die Solldaten können jedoch auch als Referenz- oder Kalibrierungswert beim Pumpen eines bestimmten Mediums ermittelt werden, um dann abgespeichert zu werden. Dieser Referenz- oder Kalibrierungswert kann beispielsweise durch den Benutzer beim erstmaligen Pumpen eines bestimmten Mediums oder bei erstmaliger Inbetriebnahme der Pumpe in einer bestimmten Einbausituation ermittelt werden und wird dann bei der weiteren Überwachung, also bei nachfolgenden Messungen eines Istwertes zum Vergleich herangezogen, sodass kritische Änderungen gegenüber dem ursprünglichen Referenz- bzw. Kalibrierungswert sofort erkannt werden können. Grundsätzlich kann jede Abweichung der Ist-Daten von den Solldaten als Alarm ausgegeben werden. Oftmals ist es jedoch praktikabel, einen Toleranzbereich zu definieren, innerhalb dem der Istwert um den Sollwert schwanken darf, ohne dass hierdurch ein kritischer Betriebszustand der exzentrischen Exzenterschneckenpumpe definiert würde.The setpoint data can be defined, for example, by the pump's own structural properties such as the eccentricity, constant state values, and load values defined by the drive train. The setpoint data can, however, also be determined as a reference or calibration value when pumping a specific medium, in order then to be stored. This reference or calibration value can be determined, for example, by the user when pumping a certain medium for the first time or when the pump is first started up in a certain installation situation and is then used for comparison during further monitoring, i.e. during subsequent measurements of an actual value, so that critical changes are made the original reference or calibration value can be recognized immediately. In principle, any deviation of the actual data from the target data can be output as an alarm. However, it is often practicable to define a tolerance range within which the actual value may fluctuate around the setpoint value without this defining a critical operating state of the eccentric eccentric screw pump.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um Zustandssensorsignale zu empfangen, aus zumindest zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zustandssensorsignalen einen Zustandsänderungswert als IST-Zustand zu ermitteln, und den Zustandsänderungswert mit einem gespeicherten Normalzustandsänderungswert als SOLL-Zustand zu vergleichen, die ermittelte Abweichung als Differenz des Zustandsänderungswert von dem Normalzustandsänderungswert zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung einen vorbestimmten zulässigen Abweichungsänderungswert heranzuziehen, und um als Alarmsignal ein Änderungsalarmsignal auszugeben.According to a further preferred embodiment, it is provided that the electronic evaluation unit is designed to receive state sensor signals, to determine a state change value as the ACTUAL state from at least two chronologically consecutive state sensor signals, and to compare the state change value with a stored normal state change value as the target state, which to calculate the determined deviation as the difference between the state change value and the normal state change value, as a predetermined permissible deviation use a predetermined allowable deviation change value, and to output a change alarm signal as an alarm signal.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um Zustandssensorsignale zu empfangen, aus zumindest drei zeitlich aufeinanderfolgenden Zustandssensorsignalen eine Zustandsänderungsgeschwindigkeit als IST-Zustand zu ermitteln, und die Zustandsänderungsgeschwindigkeit mit einer gespeicherten Normalzustandsänderungsgeschwindigkeit als SOLL-Zustand zu vergleichen, die ermittelte Abweichung als Differenz der Zustandsänderungsgeschwindigkeit von dem Normalzustandsänderungsgeschwindigkeit zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung eine vorbestimmte zulässigen Geschwindigkeitsabweichung heranzuziehen, und um als Alarmsignal ein Änderungsgeschwindigkeitsalarmsignal auszugeben.It is even further preferred if the electronic evaluation unit is designed to receive condition sensor signals, to determine a rate of change of condition as the actual condition from at least three consecutive condition sensor signals, and to compare the rate of change of condition with a stored rate of change of normal condition as the target condition, the determined deviation to calculate as the difference of the rate of change of state from the normal rate of change of state, to use a predetermined allowable speed deviation as the predetermined allowable deviation, and to output a rate of change alarm signal as an alarm signal.
Gemäß diesen Fortbildungsformen wird einerseits ein Zustandsänderungssignal ermittelt, dass die Änderungen von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Istwerten charakterisiert. Dieses Zustandsänderungssignal kann als erste zeitliche Ableitung des Zustandssignals verstanden werden und ergibt häufig besser als der absolute Wert eines Zustandssignals eine Bewertungsgrundlage für einen eingetretenen oder sich anbahnenden kritischen Betriebszustand. Ebenso kann eine Zustandsänderungsgeschwindigkeit aus zeitlich aufeinander folgenden Zustandssensorsignalen ermittelt werden, worin die zweite zeitliche Ableitung des Zustandssignals zu verstehen ist. Durch die Berechnung und die Heranziehung dieses Zustandsänderungswertes oder der Zustandsänderungsgeschwindigkeit wird einerseits die Geschwindigkeit und andererseits die Beschleunigung, mit der sich das Zustandssignal ändert, ermittelt. Diese beiden Werte eignen sich für viele physikalischen Größen, die am Rotor oder an der Antriebswelle erfasst werden, besser, um einen eingetretenen oder sich abzeichnenden kritischen Betriebszustand der Exzenterschneckenpumpe zu erfassen als das Zustandssignal alleine. So kann bei einer alleinigen Erfassung des Zustandssignals oftmals nur ein Grenzwert definiert werden, der als kritisch empfunden wird. Dieser Grenzwert muss aber, um den normalen Betrieb unterbrechungs-und alarmfrei zu erlauben, tatsächlich nahe der kritischen Grenze definiert werden. Demgegenüber kann bei Erfassung der Änderungsrate des Zustandssignals oder der Geschwindigkeit, mit der sich diese Änderungsrate verändert, bereits in einem für den absoluten Wert des Zustandssignals noch zulässigen Bereich erkannt werden, ob sich die Exzenterschneckenpumpe auf einem kritischen Betriebszustand zubewegt. So kann beispielsweise ein großer Anstieg des Drucks in der Exzenterschneckenpumpe oder eine sehr schnelle Änderung des Anstiegs oder Abfall des Drucks auf einen Verschlusszustand auf der Druckseite der Pumpe oder einen Verschlusszustand auf der Saugseite der Pumpe hindeuten und frühzeitig erkannt werden, um hierdurch eine Ansteuerung der Exzenterschneckenpumpe zu bewerkstelligen. Ebenso kann ein großer Temperaturanstieg oder eine große Änderungsrate des Temperaturanstiegs, also ein sich beschleunigender Temperaturanstieg, bereits dann einen Trockenlauf signalisieren, wenn die absolute Temperatur noch gar nicht einen kritischen Zustandswert erreicht hat. Auch hier kann durch die direkte Zustandserfassung am Rotor bzw. an der Antriebswelle und die dadurch ermöglichte Differenzbetrachtung nach der ersten zeitlichen Ableitung oder zweiten zeitlichen Ableitung eine Echtzeitreaktion der Steuerung der Exzenterschneckenpumpe durch die Überwachung des Zustands erreicht werden, die das Auftreten von Schäden und Verschleiß vorbeugen kann.According to these forms of advanced training, on the one hand a status change signal is determined that characterizes the changes of two chronologically successive actual values. This status change signal can be understood as the first time derivative of the status signal and often provides an assessment basis for a critical operating status that has occurred or is imminent, better than the absolute value of a status signal. Likewise, a rate of change of state can be determined from successive state sensor signals in which the second time derivative of the state signal is to be understood. By calculating and using this state change value or the state change speed, on the one hand the speed and on the other hand the acceleration with which the state signal changes are determined. These two values are better suited for many physical variables that are recorded on the rotor or on the drive shaft in order to record a critical operating condition of the progressing cavity pump that has occurred or is emerging than the condition signal alone. When the status signal is only detected, it is often only possible to define a limit value that is perceived as critical. However, in order to allow normal operation without interruption and without alarms, this limit value must actually be defined close to the critical limit. In contrast, when detecting the rate of change of the status signal or the speed at which this rate of change changes, it can already be recognized in a range that is still permissible for the absolute value of the status signal whether the eccentric screw pump is moving towards a critical operating condition. For example, a large increase in pressure in the eccentric screw pump or a very rapid change in the rise or fall in pressure can indicate a closed state on the pressure side of the pump or a closed state on the suction side of the pump and can be detected at an early stage in order to activate the eccentric screw pump to accomplish. Likewise, a large rise in temperature or a large rate of change in the rise in temperature, that is to say an accelerating rise in temperature, can already signal dry running when the absolute temperature has not yet reached a critical state value. Here, too, the direct status detection on the rotor or the drive shaft and the difference consideration made possible by this after the first time derivative or the second time derivative enables a real-time reaction of the control of the eccentric screw pump to be achieved by monitoring the status, which prevents damage and wear can.
Dabei ist es insgesamt weiter bevorzugt, wenn die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden IST-Zuständen mit einer Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden SOLL-Zuständen zu vergleichen, und als ermittelte Abweichung einen Abweichungskennwert aus dem Vergleich zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung einen vorbestimmten zulässigen Abweichungskennwert heranzuziehen. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine vorbestimmte Abweichung für die ermittelten Änderungen der Zustandsgrößen, oder Änderungen der Änderungsgeschwindigkeiten der Zustandsgrößen herangezogen, um einen Betrieb innerhalb eines als unkritisch zu betrachtenden Toleranzfensters zu ermöglichen und bei Überschreiten dieses Toleranzfensters einen entsprechenden Alarm auszulösen.Overall, it is further preferred if the electronic evaluation unit is designed to compare a plurality of chronologically consecutive ACTUAL states with a plurality of chronologically consecutive TARGET states, and to calculate a deviation characteristic value from the comparison as the determined deviation, as predetermined permissible Deviation to use a predetermined permissible deviation parameter. According to this embodiment, a predetermined deviation is used for the determined changes in the state variables or changes in the rate of change of the state variables in order to enable operation within a tolerance window that is considered to be uncritical and to trigger a corresponding alarm when this tolerance window is exceeded.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Exzenterschneckenpumpe einen Rotor mit einer konischen Umhüllenden und einen sich konisch verjüngenden Statorinnenraum aufweist und der Rotor und der Stator mittels eines Axialstellantriebs in axialer Richtung relativ zueinander verstellbar sind, die elektronische Auswerteeinheit mit dem Axialstellantrieb zur Signalübermittlung verbunden und ausgebildet ist, um den Stellantrieb anzusteuern, um eine axiale Verstellung zwischen Rotor und Stator auszuführen, während des axialen Verstellvorgangs mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Zustandssensorsignale des Zustandssensors zu erfassen. Gemäß dieser Ausführungsform wird mittels eines sich konisch verjüngenden Rotors und Stators eine Einstellbarkeit des Radialspaltes zwischen Rotor und Stator ermöglicht, indem eine axiale Verstellbewegung zwischen Rotor und Stator erfolgt. Hierzu kann der Stator feststehend ausgeführt sein und der Rotor axial verstellbar sein. Die axiale Verstelleinrichtung kann insbesondere solcherart ausgeführt sein, dass im laufenden Betrieb eine axiale Verstellung des Rotors erfolgen kann, beispielsweise indem der Rotor mitsamt Taumelwelle und Antriebsmotor axial verstellt werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein ansteuerbarer Aktuator verwendet werden, der vorzugsweise über einen Wegsensor eine vorbestimmte axiale Position einstellen kann. Es kann auch der Antriebsmotor oder andere Teile des Antriebsstrangs axial feststehend ausgebildet sein und mit dem Rotor mittels einer drehmomentübertragenden Axialschubverbindung verbunden sein. Die axiale Verstellbewegung des Rotors beeinflusst typischerweise das Zustandssignal und kann dazu genutzt werden, um eine Zustandssignaländerung zu erreichen. Hierzu wird erfindungsgemäß während des Verstellvorgangs zumindest ein Zustandssignal erfasst, vorzugsweise mehrere aufeinanderfolgende Zustandssignale. Die axiale Verstellbewegung kann in Abhängigkeit der Zustandssignale erfolgen. So kann dies durch eine Steuerung der Axialverstellung oder einen geschlossenen Regelkreis erfolgen, in dem das Zustandssignal als Eingangs- oder Führungsgröße und die axiale Verstellbewegung als Ausgangs- oder Regelgröße dient. Die axiale Verstellung zwischen Rotor und Stator erlaubt eine spontane Korrektur des Betriebszustandes der Exzenterschneckenpumpe. Sie kann dazu eingesetzt werden, um ein Anlaufverhalten der Pumpe zu optimieren, beispielsweise um einen leistungssparenden Hochlauf mit größerem Spalt zu erzielen und den Spalt dann nach Erreichen der gewünschten Drehzahl oder während des Hochlaufens zu verringern. Weiterhin kann die axiale Verstellung anhand einer Überwachung eines Zustandssignals wie der Antriebsleistung, des Drehmoments oder der Temperatur soweit erfolgen, bis ein für die Pumpeffizienz und den Verschleiß idealer Spalt zwischen Rotor und Stator erfolgt ist.It is further preferred that the eccentric screw pump has a rotor with a conical envelope and a conically tapering stator interior and that the rotor and the stator can be adjusted relative to one another by means of an axial actuator, the electronic evaluation unit is connected and designed with the axial actuator for signal transmission in order to control the actuating drive in order to carry out an axial adjustment between the rotor and stator, during the axial adjustment process, to detect several successive status sensor signals of the status sensor. According to this embodiment, an adjustability of the radial gap between rotor and stator is made possible by means of a conically tapering rotor and stator, in that an axial adjustment movement takes place between rotor and stator. For this purpose, the stator can be designed to be stationary and the rotor can be axially adjustable. The axial adjustment device can in particular be designed in such a way that the rotor can be axially adjusted during operation, for example by including the rotor The wobble shaft and drive motor can be adjusted axially. For this purpose, a controllable actuator can be used, for example, which can preferably set a predetermined axial position via a displacement sensor. The drive motor or other parts of the drive train can also be designed to be axially fixed and connected to the rotor by means of a torque-transmitting axial thrust connection. The axial adjustment movement of the rotor typically influences the status signal and can be used to achieve a change in the status signal. For this purpose, according to the invention, at least one status signal is recorded during the adjustment process, preferably several consecutive status signals. The axial adjustment movement can take place as a function of the status signals. This can be done by controlling the axial adjustment or a closed control loop in which the status signal is used as an input or reference variable and the axial adjustment movement is used as an output or control variable. The axial adjustment between rotor and stator allows a spontaneous correction of the operating status of the eccentric screw pump. It can be used to optimize the start-up behavior of the pump, for example to achieve a power-saving run-up with a larger gap and then to reduce the gap after the desired speed has been reached or during run-up. Furthermore, the axial adjustment can be carried out by monitoring a status signal such as the drive power, the torque or the temperature until there is a gap between the rotor and stator that is ideal for pump efficiency and wear.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Zustandssensor an der Antriebswelle oder dem Rotor angeordnet ist und weiterhin mit einem Zustandssensordatenübertragungsmodul zur drahtlosen Übertragung von Zustandsdaten an einen Datenempfänger außerhalb der Exzenterschneckenpumpe verbunden ist, wobei der Zustandssensor und das Zustandssensordatenübertragungsmodul zum Empfang von elektrischer Energie mit einem Energiewandler verbunden ist, der an dem Rotor oder an der Antriebswelle angeordnet ist und der ausgebildet ist, um eine auf ihn einwirkende kinetische oder thermische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Zustandssensor als autarkes Modul an Rotor oder Antriebswelle angeordnet und überträgt die Zustandsdaten drahtlos an einen hiervon beabstandeten Empfänger. Die für die Zustandsdatenerfassung und -übertragung notwendige Energie wird dabei über einen Energiewandler bereitgestellt, der ebenfalls am Rotor oder der Antriebswelle angeordnet und mit dem Zustandssensor direkt zur Energieübertragung verbunden sein bzw. als ein gemeinsames Modul mit diesem ausgeführt sein. Der Energiewandler kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass er aus der Rotationsbewegung, einer daraus resultierenden Beschleunigung oder Schwingung eine elektrische Energie erzeugt, indem durch Induktion. Es können auch andere Wandlerarten eingesetzt werden, beispielsweise thermische Wandler, die aus einer Temperatur des gepumpten Mediums elektrische Energie erzeugen.It is even further preferred if the condition sensor is arranged on the drive shaft or the rotor and is also connected to a condition sensor data transmission module for wireless transmission of condition data to a data receiver outside the eccentric screw pump, the condition sensor and the condition sensor data transmission module having an energy converter for receiving electrical energy is connected, which is arranged on the rotor or on the drive shaft and which is designed to convert a kinetic or thermal energy acting on it into electrical energy. According to this embodiment, the status sensor is arranged as an autonomous module on the rotor or drive shaft and transmits the status data wirelessly to a receiver spaced therefrom. The energy required for status data acquisition and transmission is provided via an energy converter, which is also arranged on the rotor or the drive shaft and connected directly to the status sensor for energy transmission or designed as a common module with it. The energy converter can be designed, for example, in such a way that it generates electrical energy from the rotational movement, an acceleration or oscillation resulting therefrom, by induction. Other types of converters can also be used, for example thermal converters that generate electrical energy from a temperature of the pumped medium.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Energiewandler ausgewählt ist aus:
- - einem auf elektromagnetischem Induktionsprinzip beruhenden Wandler, der eine relative Rotationsbewegung des Rotors oder der Taumelwelle gegenüber einem Pumpengehäuse in eine elektrische Energie wandelt,
- - einem auf elektromagnetischem Induktionsprinzip beruhenden Wandler, der eine aus der Rotation des Rotors oder der Taumelwelle um eine Rotorachse und der Rotation des Rotors um eine Exzenterachse resultierende reziprozierende Beschleunigung des Rotors oder der Taumelwelle in eine elektrische Energie wandelt, oder
- - einem auf einem thermoelektrischen Prinzip beruhendem Wandler, der ein Temperaturgefälle in elektrische Energie wandelt, wobei der Wandler insbesondere in einem Bereich angeordnet ist, der einem Temperaturgefälle zwischen dem geförderten Medium und einem Pumpenbauteil wie dem Rotor, der Taumelwelle oder dem Stator ausgesetzt ist.
- - a converter based on the electromagnetic induction principle, which converts a relative rotational movement of the rotor or the wobble shaft with respect to a pump housing into electrical energy,
- - A converter based on the electromagnetic induction principle, which converts a reciprocal acceleration of the rotor or the wobble shaft resulting from the rotation of the rotor or the wobble shaft around a rotor axis and the rotation of the rotor around an eccentric axis into electrical energy, or
- - A converter based on a thermoelectric principle that converts a temperature gradient into electrical energy, the converter being arranged in particular in an area that is exposed to a temperature gradient between the conveyed medium and a pump component such as the rotor, the wobble shaft or the stator.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn zwei Zustandssensoren am Rotor angeordnet sind, die an zwei voneinander beanstandeten Positionen angeordnet sind und die Positionen einen Phasenversatz der gemessenen Zustandsgröße aufweisen, wobei der Phasenversatz vorzugsweise durch eine axiale Beabstandung der Zustandssensoren, die größer oder kleiner als ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung des Rotors ist, oder durch eine Winkelbeabstandung der beiden Zustandssensoren erreicht wird, die ungleich einem ganzzahligen Vielfachen von 360° dividiert durch die Anzahl der Gewindegänge des Rotors ist. Mit dieser Ausführungsform wird eine gleichzeitige, phasenversetzte Messung von zwei Zustandsgrößen erreicht. Unter einem Phasenversatz ist hierbei eine Erfassung der zwei Zustandsgrößen innerhalb eines periodischen Verlaufs zu verstehen, die an zwei Punkten des periodischen Verlaufs erfolgt, die nicht um genau ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge des periodischen Verlaufs voneinander beabstandet sind. Im Falle der Erfassung dieser beiden Zustandsgrößen mittels zweier Zustandssensoren an einem dreigängigen Exzenterschneckenrotor kann dies auf verschiedene Positionierungsweise erfolgen. So kann der Phasenversatz beispielsweise erreicht werden, indem die beiden Zustandssensoren zwar in axialer Richtung nicht voneinander beanstandet sind - also in einer Querschnittsebene des Rotors liegen - aber einen Winkelversatz in dieser Querschnittsebene zueinander aufweisen, der verschieden von dem Quotienten 360°/n, wobei n der Anzahl der Gewindegänge des Rotors entspricht, ist. Demnach wäre eine phasenversetzte Messung bei einem dreigängigen Rotor ausführbar, wenn die Zustandssensoren um einen Winkel zueinander versetzt sind, der nicht gleich 120° oder gleich 240° ist, also beispielsweise um 90° oder um 180° zueinander versetzt sind. Bei einem zweigängigen Rotor müsste der Winkelversatz ungleich 180° sein, um eine phasenversetzte Messung zu erreichen, bei einem viergängigen Rotor ungleich 90°, 180° und 270°. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei Exzenterschneckenpumpen prinzipbedingt die Gewindegangzahl des Stators immer um eins höher ist als die Gewindegangzahl des Rotors.It is also preferred if two state sensors are arranged on the rotor, which are arranged at two positions spaced apart from one another and the positions have a phase offset of the measured state variable, the phase offset preferably being due to an axial spacing of the state sensors that is greater or smaller than an integral multiple the pitch of the rotor, or is achieved by an angular distance between the two state sensors that is not equal to an integral multiple of 360 ° divided by the number of threads of the rotor. With this embodiment, a simultaneous, phase-shifted measurement of two state variables is achieved. A phase offset is to be understood here as a detection of the two state variables within a periodic curve, which takes place at two points of the periodic curve that are not spaced from one another by exactly an integral multiple of the wavelength of the periodic curve. If these two state variables are recorded by means of two state sensors on a three-flight eccentric screw rotor, this can be done in different positioning methods. For example, the phase offset can be achieved in that the two state sensors are not spaced apart from one another in the axial direction - that is, in one The cross-sectional plane of the rotor lie - but have an angular offset to one another in this cross-sectional plane that differs from the quotient 360 ° / n, where n corresponds to the number of threads of the rotor. Accordingly, a phase-shifted measurement could be carried out in a three-speed rotor if the state sensors are offset from one another by an angle that is not equal to 120 ° or 240 °, i.e. are offset from one another by 90 ° or 180 °, for example. With a two-turn rotor, the angular offset would have to be unequal to 180 ° in order to achieve a phase-shifted measurement, with a four-turn rotor unequal to 90 °, 180 ° and 270 °. It must be taken into account that in eccentric screw pumps, the principle of the number of threads on the stator is always one higher than the number of threads on the rotor.
Eine phasenversetzte Messung lässt sich aber auch erreichen, wenn die Zustandssensoren einen Winkelversatz aufweisen, der dem Quotienten 360°/n entspricht, indem die Zustandssensoren axial um eine Distanz beabstandet sind, die ungleich einem Vielfachen der Teilung des Gewindes des Rotors ist. Die Teilung ist hierbei als der axiale Abstand zwei benachbarter Gewindespitzen zu verstehen und entspricht bei einem eingängigen Gewinde der Steigung, bei einem mehrgängigen Gewinde dem Quotienten aus Steigung/Anzahl der Gewindegänge (n). Insbesondere kann ein Phasenversatz eingestellt werden, indem die Zustandssensoren um eine axiale Distanz voneinander beabstandet werden, die der halben Teilung entspricht, sodass ein Phasenversatz um eine halbe Wellenlänge erreicht wird.A phase-shifted measurement can also be achieved if the status sensors have an angular offset that corresponds to the quotient 360 ° / n, in that the status sensors are axially spaced by a distance that is not a multiple of the pitch of the thread of the rotor. The division is to be understood as the axial distance between two adjacent thread peaks and corresponds to the pitch for a single thread and to the quotient of pitch / number of thread turns (n) for a multi-start thread. In particular, a phase offset can be set in that the state sensors are spaced apart from one another by an axial distance which corresponds to half the division, so that a phase offset of half a wavelength is achieved.
Durch die Messung mit Phasenversatz wird eine besonders günstige Überwachung bestimmter Anzeichen von Verschleiß erreicht. So kann durch Subtraktion der Sensorsignale der beiden Zustandssensoren eine um Effekte, die in nur einer Phase auftreten, bereinigte Messgröße erhalten werden, die eine Aussage zu lokal in einem Winkelbereich auftretenden Verschleißauswirkungen erlaubt. Zudem kann durch Vergleich von um den Phasenversatz zeitlich versetzt erhaltenen Sensorsignalen eine relative Aussage zu Zustandsveränderungen erhalten werden.By measuring with a phase offset, a particularly favorable monitoring of certain signs of wear is achieved. Thus, by subtracting the sensor signals from the two state sensors, a measured variable adjusted for effects that occur in only one phase can be obtained, which allows a statement to be made about the effects of wear occurring locally in an angular range. In addition, by comparing sensor signals obtained offset in time by the phase offset, a relative statement on changes in state can be obtained.
Abweichend hiervon oder zusätzlich ist es auch in bestimmten Anwendungen vorteilhaft, wenn Es ist weiterhin bevorzugt, wenn zwei Zustandssensoren am Rotor angeordnet sind, die an zwei voneinander beanstandeten phasengleichen Positionen angeordnet sind, wobei die Phasengleichheit vorzugsweise durch eine axiale Beabstandung der Zustandssensoren, die einem Vielfachen der Teilung des Rotors entspricht, oder durch eine Winkelbeabstandung der beiden Zustandssensoren um einen Winkel, der ein ganzzahliges Vielfaches von 360° dividiert durch die Anzahl der Gewindegänge ist, erreicht wird. Mit dieser Ausführungsform wird eine gleichzeitige, phasensynchrone Messung von zwei Zustandsgrößen erreicht. Diese Messweise erlaubt einen Vergleich von zwei zeitgleich an unterschiedlichen Positionen erfassten Zustandswerten und kann daher einen direkten Rückschluss auf lokal bedingte Betriebszustandsänderungen ermöglichen.Deviating from this or in addition, it is also advantageous in certain applications if two condition sensors are arranged on the rotor, which are arranged at two mutually spaced-apart in-phase positions, the phase equality preferably by an axial spacing of the condition sensors, which is a multiple corresponds to the pitch of the rotor, or by an angular distance between the two condition sensors by an angle that is an integral multiple of 360 ° divided by the number of thread turns. With this embodiment, a simultaneous, phase-synchronous measurement of two state variables is achieved. This measurement method allows a comparison of two status values recorded at the same time at different positions and can therefore enable direct conclusions to be drawn about locally caused changes in the operating status.
Es kann insbesondere auch bevorzugt sein, drei oder mehr Zustandssensoren vorzusehen, von denen zwei Zustandssensoren zueinander phasenversetzt angeordnet sind und zwei Zustandssensoren phasengleich angeordnet sind, um die oben erläuterten Vorteile zu kombinieren und eine umfassende Aussage zum Betriebszustand zu erzielen.In particular, it can also be preferred to provide three or more status sensors, two of which are arranged out of phase with one another and two status sensors are arranged in phase in order to combine the advantages explained above and to obtain comprehensive information on the operating status.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Zustandssensor ein Temperatursensor, ein Drucksensor, ein Schwingungssensor, oder ein Beschleunigungssensor ist.It is also preferred if the state sensor is a temperature sensor, a pressure sensor, a vibration sensor, or an acceleration sensor.
Insbesondere kann hierbei eine Auswertung mittels eines Vergleichs mit einer zuvor gespeicherten und/oder kalibrierten Masterkurve Informationen über eine sich einstellende Gleichgewichtstemperatur liefern. Eine detaillierte Analyse des Kurvenverlaufes unter Berücksichtig von Steigung und Krümmung lassen zusätzliche Auswertungsmöglichkeiten zu. So korreliert beispielsweise die Relaxationszeitkonstante mit den dynamischen Eigenschaften des Elastomermantels des Stators. Ein Vergleich der Flächenintegrale beschreibt die Dämpfungsleistung während der Einlaufphase.In particular, an evaluation by means of a comparison with a previously stored and / or calibrated master curve can provide information about an equilibrium temperature that is being established. A detailed analysis of the course of the curve, taking into account the slope and curvature, allow additional evaluation options. For example, the relaxation time constant correlates with the dynamic properties of the stator's elastomer jacket. A comparison of the area integrals describes the damping performance during the running-in phase.
Grundsätzlich kann durch eine Messung mittels zwei oder mehr axial entlang der Rotorachse beabstandeter Drucksensoren eine Druckdifferenz ermittelt werden, die beispielsweise für eine Volumenstromberechnung eingesetzt werden kann.In principle, a pressure difference can be determined by a measurement using two or more pressure sensors axially spaced along the rotor axis, which can be used, for example, for a volume flow calculation.
Durch eine mit einem Beschleunigungssensor oder einem Schwingungssensor erfolgende Messung der im Rotor erzeugten Schwingung ist es beispielsweise möglich, die Eigenfrequenzen des Rotor-Stator-Systems durch die kontinuierliche Anregung im Pumpbetrieb zu überwachen. Durch Änderung signifikanter Signalanteile können dann Rückschlüsse auf die Material- und Strukturbeschaffenheit des Rotors getroffen werden und so beispielsweise das Auftreten oder die Ausbreitung von Risse oder Verformungen des Stators erkannt werden. Weiterhin ist es möglich das Anschlagen von massiveren, im Fördermedium mitgeführten Fremdkörpern wie beispielsweise Steinen oder Schrauben zu detektieren. Der Benutzer der Pumpe kann bei Erfassen eines solchen Betriebszustands dann vor Beschädigungen durch diese Fremdkörper gewarnt werden und so seinen Pumpprozess überprüfen, um Schäden in der Pumpe vorzubeugen, oder es kann eine aus dem Zustandssensorsignal direkt abgeleitete Steuerungsmaßnahme durchgeführt werden, beispielsweise ein Not-Aus der Pumpe oder eine Drehzahlreduktion.By measuring the vibration generated in the rotor using an acceleration sensor or a vibration sensor, it is possible, for example, to monitor the natural frequencies of the rotor-stator system through the continuous excitation during pumping operation. By changing significant signal components, conclusions can be drawn about the material and structural properties of the rotor and thus, for example, the occurrence or spread of cracks or deformations of the stator can be recognized. It is also possible to detect the impact of more massive foreign bodies carried along in the conveying medium, such as stones or screws. When such an operating state is detected, the user of the pump can then be warned of damage caused by these foreign bodies and thus check his pumping process in order to prevent damage to the pump, or a signal derived directly from the state sensor signal can be used Control measure can be carried out, for example an emergency stop of the pump or a speed reduction.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine längsgeschnittene Ansicht einer Exzenterschneckenpumpe gemäß der Erfindung, -
2 eine längsgeschnittene Ansicht eines Ausschnitts einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe, -
3 eine Ansicht gemäß2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, -
4a eine längsgeschnittene Teilansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, -
4b eine Ansicht gemäß4a einer vierten Ausführungsform der Erfindung, -
4c eine Ansicht gemäß4a einer fünften Ausführungsform der Erfindung, -
4d eine Ansicht gemäß4a einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, -
4e eine Ansicht gemäß4a einer siebten Ausführungsform der Erfindung, -
4f eine Ansicht gemäß4a einer achten Ausführungsform der Erfindung, -
4g eine Ansicht gemäß4a einer neunten Ausführungsform der Erfindung, -
4h eine Ansicht gemäß4a einer zehnten Ausführungsform der Erfindung, -
4i eine Ansicht gemäß4a einer elften Ausführungsform der Erfindung, -
4j eine Ansicht gemäß4a einer zwölften Ausführungsform der Erfindung, -
4k eine Ansicht gemäß4a einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung, -
5a eine schematische Darstellung des an der Taumelwelle bzw. an dem Rotor stattfindenden Messvorgangs gemäß einer ersten Ausführungsform, -
5b eine schematische Darstellung des an der Taumelwelle bzw. an dem Rotor stattfindenden Messvorgangs gemäß einer zweiten Ausführungsform, -
5c eine schematische Darstellung des an der Taumelwelle bzw. an dem Rotor stattfindenden Messvorgangs gemäß einer dritten Ausführungsform, -
6a eine schematische Darstellung des Verlaufs dreier charakteristischer Messwerte, die an der Taumelwelle oder dem Rotor aufgenommen werden, über die Betriebsdauer einer Exzenterschneckenpumpe, -
6b einen typischen schematischen Verlauf von drei an dem Rotor aufgenommenen Temperaturen über die Zeit, -
6c einen typischen schematischen Verlauf der Bewegung eines am Rotor befestigten Sensors in drei Richtungen über die Zeit bei einem normalen Betriebszustand, -
6d einen typischen schematischen Verlauf der Bewegung eines am Rotor befestigten Sensors in drei Richtungen über die Zeit bei einem Betriebszustand einer Pumpe mit fortgeschrittenem Verschleiß.
-
1 a longitudinal sectional view of an eccentric screw pump according to the invention, -
2 a longitudinal sectional view of a section of a first embodiment of the eccentric screw pump according to the invention, -
3 a view according to2 a second embodiment of the invention, -
4a a longitudinal sectional partial view of a third embodiment of the invention, -
4b a view according to4a a fourth embodiment of the invention, -
4c a view according to4a a fifth embodiment of the invention, -
4d a view according to4a a sixth embodiment of the invention, -
4e a view according to4a a seventh embodiment of the invention, -
4f a view according to4a an eighth embodiment of the invention, -
4g a view according to4a a ninth embodiment of the invention, -
4h a view according to4a a tenth embodiment of the invention, -
4i a view according to4a an eleventh embodiment of the invention, -
4y a view according to4a a twelfth embodiment of the invention, -
4k a view according to4a a thirteenth embodiment of the invention, -
5a a schematic representation of the measuring process taking place on the wobble shaft or on the rotor according to a first embodiment, -
5b a schematic representation of the measuring process taking place on the wobble shaft or on the rotor according to a second embodiment, -
5c a schematic representation of the measuring process taking place on the wobble shaft or on the rotor according to a third embodiment, -
6a a schematic representation of the course of three characteristic measured values, which are recorded on the wobble shaft or the rotor, over the operating time of an eccentric screw pump, -
6b a typical schematic curve of three temperatures recorded on the rotor over time, -
6c a typical schematic course of the movement of a sensor attached to the rotor in three directions over time in a normal operating state, -
6d a typical schematic course of the movement of a sensor attached to the rotor in three directions over time in an operating state of a pump with advanced wear.
In
Der Statorinnenraum und der Rotor können sich in axialer Richtung in Pumprichtung verjüngen (nicht dargestellt), sodass das zu einer Einlassöffnung
Der Rotor
Die Taumelwelle
Die gesamte Taumelwelle
Der Rotor
Bei der Ausführungsform gemäß
In diesem Fall verläuft die Signalleitung auch durch entsprechende Querbohrungen in den Bolzen der beiden Kardangelenke. Dabei ist zu verstehen, dass die Kanäle, in denen die Signalleitung verläuft, in ihren Abmessungen entsprechend groß ausgeführt sind, sodass auch bei der im Betrieb auftretenden Taumelbewegung und dem Abknicken der Kardangelenke die Signalleitung ohne Einfluss von Scherungen und somit beschädigungsfrei bleibt.In this case, the signal line also runs through corresponding cross bores in the bolts of the two cardan joints. It should be understood that the dimensions of the channels in which the signal line runs are correspondingly large, so that the signal line remains free of shear and therefore damage even with the wobbling movement that occurs during operation and the kinking of the cardan joints.
Sowohl bei
In den
Generell vorteilhaft an einer Anordnung des Sensors in der äußeren Oberfläche des Rotors ist, dass diese Position einerseits eine umlaufende Signalerfassung ermöglicht, also eine Signalerfassung über einen Rotationswinkel von 360° um die Rotorlängsachse bzw. Statorlängsachse und somit eine Art Querschnittserfassung des Signals ermöglicht. Weiterhin vorteilhaft an der Anordnung des Sensors am Rotor und insbesondere dann, wenn der Sensor im Bereich der äußeren Oberfläche des Rotors angeordnet ist, ist die Möglichkeit, mit diesem Sensor sowohl eine Signalerfassung eines Kennwerts am Stator als auch eines Kennwerts am Rotor als auch eines Kennwerts des geförderten Mediums während des laufenden Betriebs durchzuführen. Diese Signalerfassung kann insbesondere während eines Umlaufs des Rotors über 360° erfolgen. Ermöglicht wird dies dadurch, dass bei dieser Sensorposition an oder nahe der Oberfläche des Rotors während des Betriebs bei einer Exzenterschneckenpumpe einerseits in direktem Kontakt mit dem Stator kommt, andererseits auch bei weiterer Rotation in einen Abstand zum Stator und dadurch in Kontakt mit dem geförderten Medium kommt, wodurch jeweils periodisch eine Erfassung des Stators und eine Erfassung des Mediums möglich ist. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung im Rotor selbst auch eine Messung zum Rotor hin. Dies kann insbesondere eine Temperaturmessung sein, bei der je nach Rotationswinkel des Rotors um die Rotorlängsachse die Temperatur des Stators in bestimmten Winkeln, Winkelbereichen oder über den gesamten Umfang in Bezug auf die Statorlängsachse und zudem die Temperatur des geförderten Mediums gemessen wird. Desweiteren kann, beispielsweise indem der Sensor mit mehreren Fühlern ausgeführt ist, auch die Temperatur des Rotors durch den Sensor erfasst werden. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass der Sensor auch als Sensoreinheit ausgeführt sein kann und mehrere Messfunktionen gleicher oder unterschiedlicher physikalischer Größen erfassen kann.It is generally advantageous about an arrangement of the sensor in the outer surface of the rotor that this position on the one hand enables circumferential signal acquisition, i.e. signal acquisition over an angle of rotation of 360 ° around the longitudinal axis of the rotor or the longitudinal axis of the stator and thus enables a type of cross-sectional acquisition of the signal. Another advantage of the arrangement of the sensor on the rotor, and especially when the sensor is arranged in the area of the outer surface of the rotor, is the possibility of using this sensor to record signals of a characteristic value on the stator and a characteristic value on the rotor as well as a characteristic value of the conveyed medium during operation. This signal acquisition can take place in particular during one revolution of the rotor over 360 °. This is made possible by the fact that in this sensor position on or near the surface of the rotor during operation of an eccentric screw pump, on the one hand, it comes into direct contact with the stator, and on the other hand, it comes into a distance from the stator during further rotation and thus comes into contact with the pumped medium whereby a detection of the stator and a detection of the medium is possible in each case periodically. In addition, the arrangement in the rotor itself also enables a measurement towards the rotor. This can in particular be a temperature measurement in which, depending on the angle of rotation of the rotor around the longitudinal axis of the rotor, the temperature of the stator is measured in certain angles, angular ranges or over the entire circumference in relation to the longitudinal axis of the stator and also the temperature of the conveyed medium. Furthermore, for example by designing the sensor with several sensors, the temperature of the rotor can also be detected by the sensor. Basically, it should be understood that the sensor can also be designed as a sensor unit and can detect several measuring functions of the same or different physical quantities.
Die in
In
Bei den beiden Ausführungsformen gemäß
Die
Die
In
Die Effekte, die hinter diesen Kurvenverläufen liegen, sind zum von unterschiedlichen Faktoren abhängig und der Kurvenverlauf kann daher nicht allgemein ursächlich erklärt werden. Zum einen spielen beispielsweise die anfängliche Passung zwischen Rotor und Stator eine Rolle - eine anfänglich enge Passung kann hier zu einem anfänglich großen Reibungsenergieeintrag führen, der dann abnimmt. Zum anderen spielt beispielsweise auch die dynamische Steifigkeit des Elastomers (des Stators) eine Rolle, die die Fähigkeit zur Schwingungsausbreitung und damit den Transport von Energie/Temperatur beschreibt. The effects that lie behind these curves are dependent on various factors and the cause of the curve cannot therefore be explained in general. On the one hand, the initial fit between rotor and stator, for example, plays a role - an initially tight fit can lead to an initially large input of frictional energy, which then decreases. On the other hand, the dynamic stiffness of the elastomer (the stator), for example, also plays a role, which describes the ability to propagate vibrations and thus the transport of energy / temperature.
Diese ändert sich in der Einlauf- und Anlaufphase
Dabei stellt die Temperaturkurve T2 eine Kurve mit dem vergleichsweise steilsten Anstieg dar, wohingegen die Kurve T1 zwar weniger steil ansteigt, jedoch um eine Differenz ΔT12 auf ein höheres Temperaturniveau steigt als T2. Diese steiler ansteigende Temperaturkurve T2 korreliert beispielsweise mit einer stärker abnehmenden dynamischen Steifigkeit oder anderen Eigenschaften des Elastomers des Stators. Der Vergleich der stationären Temperaturen ΔT12 kann beispielsweise eine Pumpsituation eines Mediums mit besseren Schmierungseigenschaften und niedrigerer Temperatur signalisieren. Eine Temperaturkurve
Hierbei ist zu erkennen, dass die Positionen in Z- und Y-Richtung 90° phasenversetzt zueinander einen ähnlichen Verlauf in beiden Figuren aufweisen, wohingegen die Position in X-Richtung im normalen Betriebszustand einen nahezu stationären Wert aufweist, der nur durch pulsierende Druckeinflüsse und axiales Lagerspiel gewissen geringen Schwankungen unterworfen ist.It can be seen here that the positions in the Z and Y directions 90 ° out of phase with one another have a similar course in both figures, whereas the position in the X-direction has an almost stationary value in the normal operating state, which is only subject to certain slight fluctuations due to pulsating pressure influences and axial bearing play.
Durch die Messung der in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2944819 B1 [0005]EP 2944819 B1 [0005]
- DE 10063953 A1 [0007]DE 10063953 A1 [0007]
- JP 60150491 A [0007]JP 60150491 A [0007]
- DE 19649766 A [0007]DE 19649766 A [0007]
- DE 102005019063 B3 [0008]DE 102005019063 B3 [0008]
- DE 102018113347 A1 [0009]DE 102018113347 A1 [0009]
- WO 2018/130718 A1 [0011]WO 2018/130718 A1 [0011]
Claims (19)
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020111386.2A DE102020111386A1 (en) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | Condition detection on eccentric screw pumps |
CN202180030826.0A CN115443379A (en) | 2020-04-27 | 2021-04-27 | State detection on an eccentric screw pump |
JP2022565658A JP2023523059A (en) | 2020-04-27 | 2021-04-27 | Eccentric screw pump status detection |
PCT/EP2021/060932 WO2021219605A1 (en) | 2020-04-27 | 2021-04-27 | State detection on eccentric screw pumps |
BR112022020689A BR112022020689A2 (en) | 2020-04-27 | 2021-04-27 | STATUS DETECTION IN ECCENTRIC SCREW PUMPS |
EP21722421.1A EP4143439A1 (en) | 2020-04-27 | 2021-04-27 | State detection on eccentric screw pumps |
US17/921,483 US20230265846A1 (en) | 2020-04-27 | 2021-04-27 | State detection on eccentric screw pumps |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020111386.2A DE102020111386A1 (en) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | Condition detection on eccentric screw pumps |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020111386A1 true DE102020111386A1 (en) | 2021-10-28 |
Family
ID=75746616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020111386.2A Pending DE102020111386A1 (en) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | Condition detection on eccentric screw pumps |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230265846A1 (en) |
EP (1) | EP4143439A1 (en) |
JP (1) | JP2023523059A (en) |
CN (1) | CN115443379A (en) |
BR (1) | BR112022020689A2 (en) |
DE (1) | DE102020111386A1 (en) |
WO (1) | WO2021219605A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220356877A1 (en) * | 2019-11-15 | 2022-11-10 | Seepex Gmbh | Eccentric screw pump |
DE102021121572A1 (en) | 2021-08-19 | 2023-02-23 | Hilger U. Kern Gmbh | Method for determining the state of wear of an eccentric screw pump and eccentric screw pump for carrying out the method |
DE102021131427A1 (en) | 2021-11-30 | 2023-06-01 | Vogelsang Gmbh & Co. Kg | Eccentric screw pump with work delivery and rest delivery and method for controlling the eccentric screw pump |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022110369A1 (en) | 2022-04-28 | 2023-11-02 | Audi Aktiengesellschaft | Method for operating a fluid circuit for a motor vehicle and corresponding fluid circuit |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60150491A (en) | 1984-01-18 | 1985-08-08 | Ebara Corp | Abnormal operation concentrated predictor for pump |
DE19649766C1 (en) | 1996-11-30 | 1998-04-09 | Netzsch Mohnopumpen Gmbh | Method of temperature-dependent operation of e.g. helical rotor type sludge pump |
DE10063953A1 (en) | 2000-05-19 | 2002-02-07 | Netzsch Mohnopumpen Gmbh | Method and device for operating a screw pump |
DE102005019063B3 (en) | 2005-04-23 | 2006-11-09 | Netzsch-Mohnopumpen Gmbh | Operating process, for eccentric screw pump, involves prior testing of pump, storing damage frequency picture and comparing with overall frequency picture in operation |
DE102014112552A1 (en) | 2014-09-01 | 2016-03-03 | Seepex Gmbh | Cavity Pump |
US20160195087A1 (en) | 2012-12-19 | 2016-07-07 | Schlumberger Technology Corporation | Motor Control System |
DE102015101352A1 (en) | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Netzsch Pumpen & Systeme Gmbh | Stator-rotor system and method for adjusting a stator in a stator-rotor system |
EP2944819B1 (en) | 2014-05-12 | 2017-07-12 | Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH | Eccentric screw pump |
WO2018130718A1 (en) | 2017-01-16 | 2018-07-19 | Vogelsang Gmbh & Co. Kg | Controlling the gap geometry in an eccentric screw pump |
DE102018113347A1 (en) | 2018-06-05 | 2019-12-05 | Seepex Gmbh | Method for determining or monitoring the condition of an eccentric screw pump |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001088379A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Netzsch-Mohnopumpen Gmbh | Method and device for operating a screw pump |
DE10157143B4 (en) * | 2001-11-21 | 2007-01-11 | Netzsch-Mohnopumpen Gmbh | Maintenance interval display for pumps |
US9441627B2 (en) * | 2012-11-01 | 2016-09-13 | National Oilwell Varco, L.P. | Lightweight and flexible rotors for positive displacement devices |
DE102015112248A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Netzsch Pumpen & Systeme Gmbh | Eccentric screw pump and method for adjusting the operating state of an eccentric screw pump |
-
2020
- 2020-04-27 DE DE102020111386.2A patent/DE102020111386A1/en active Pending
-
2021
- 2021-04-27 CN CN202180030826.0A patent/CN115443379A/en active Pending
- 2021-04-27 BR BR112022020689A patent/BR112022020689A2/en unknown
- 2021-04-27 US US17/921,483 patent/US20230265846A1/en active Pending
- 2021-04-27 WO PCT/EP2021/060932 patent/WO2021219605A1/en active Search and Examination
- 2021-04-27 JP JP2022565658A patent/JP2023523059A/en active Pending
- 2021-04-27 EP EP21722421.1A patent/EP4143439A1/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60150491A (en) | 1984-01-18 | 1985-08-08 | Ebara Corp | Abnormal operation concentrated predictor for pump |
DE19649766C1 (en) | 1996-11-30 | 1998-04-09 | Netzsch Mohnopumpen Gmbh | Method of temperature-dependent operation of e.g. helical rotor type sludge pump |
DE10063953A1 (en) | 2000-05-19 | 2002-02-07 | Netzsch Mohnopumpen Gmbh | Method and device for operating a screw pump |
DE102005019063B3 (en) | 2005-04-23 | 2006-11-09 | Netzsch-Mohnopumpen Gmbh | Operating process, for eccentric screw pump, involves prior testing of pump, storing damage frequency picture and comparing with overall frequency picture in operation |
US20160195087A1 (en) | 2012-12-19 | 2016-07-07 | Schlumberger Technology Corporation | Motor Control System |
EP2944819B1 (en) | 2014-05-12 | 2017-07-12 | Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH | Eccentric screw pump |
DE102014112552A1 (en) | 2014-09-01 | 2016-03-03 | Seepex Gmbh | Cavity Pump |
DE102015101352A1 (en) | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Netzsch Pumpen & Systeme Gmbh | Stator-rotor system and method for adjusting a stator in a stator-rotor system |
WO2018130718A1 (en) | 2017-01-16 | 2018-07-19 | Vogelsang Gmbh & Co. Kg | Controlling the gap geometry in an eccentric screw pump |
DE102018113347A1 (en) | 2018-06-05 | 2019-12-05 | Seepex Gmbh | Method for determining or monitoring the condition of an eccentric screw pump |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP S60- 150 491 A (Maschinenübersetzung), EPO, Espacenet [online] [abgerufen am 27.05.2020] |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220356877A1 (en) * | 2019-11-15 | 2022-11-10 | Seepex Gmbh | Eccentric screw pump |
US11841017B2 (en) * | 2019-11-15 | 2023-12-12 | Seepex Gmbh | Eccentric-screw pump with concentricity sensor |
DE102021121572A1 (en) | 2021-08-19 | 2023-02-23 | Hilger U. Kern Gmbh | Method for determining the state of wear of an eccentric screw pump and eccentric screw pump for carrying out the method |
DE102021131427A1 (en) | 2021-11-30 | 2023-06-01 | Vogelsang Gmbh & Co. Kg | Eccentric screw pump with work delivery and rest delivery and method for controlling the eccentric screw pump |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR112022020689A2 (en) | 2022-11-29 |
JP2023523059A (en) | 2023-06-01 |
WO2021219605A1 (en) | 2021-11-04 |
EP4143439A1 (en) | 2023-03-08 |
US20230265846A1 (en) | 2023-08-24 |
CN115443379A (en) | 2022-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102020111386A1 (en) | Condition detection on eccentric screw pumps | |
EP3640507B1 (en) | Slide ring seal device with microsystem, pump device with same and method for its operation | |
EP2938893B1 (en) | Component assembly for a wind energy installation, mounting method and operating method | |
EP3250828B1 (en) | Stator-rotor system and method for adjusting a stator in a stator-rotor system | |
EP3568596B1 (en) | Controlling the gap geometry in an eccentric screw pump | |
EP2397656A1 (en) | Method for positioning a radial clearance existing between rotary blade tips of a rotor blade and a channel wall and device for measuring a radial clearance of a turbo machine with axial flow | |
WO2010091905A1 (en) | Measurement assembly and application for registering the torque of eccentrically running shafts | |
WO2019120872A1 (en) | Plain bearing arrangement for a heavy shaft, in particular of a wind turbine, and control system and method for operational control of same | |
EP1739307A2 (en) | Progressive cavity pump | |
WO2019120870A1 (en) | Plain bearing arrangement for a heavy shaft, in particular of a wind turbine, and control system and method for supplying same with lubricating oil | |
EP3276160B1 (en) | Bearing module for adjusting an angle of attack of a rotor blade in a submersible power plant | |
DE102006038753A1 (en) | Arrangement for running gap optimization for turbomachines | |
WO2014090347A1 (en) | Moment or rolling bearing arrangement having sensor system | |
WO2020025754A1 (en) | Vacuum pump | |
DE102020127285B3 (en) | Method of detecting leakage from a positive displacement pump | |
DE102017210968A1 (en) | Bearing device for a shaft | |
DE102007032412B4 (en) | Device for detecting the slipping path of a slip clutch in a wind turbine | |
DE102019217534B4 (en) | Rotor bearing for a wind turbine and wind turbine | |
EP0542751B1 (en) | Device for sealing feed-through gaps between the wall of a housing and a shaft | |
EP3225967B1 (en) | A device for error diagnosis of low-speed bearings | |
DE102010006254A1 (en) | Apparatus and method for monitoring rotating machine elements | |
EP2591243B1 (en) | Passage for grease in flanged bearings | |
EP3783330A1 (en) | Device and method for monitoring at least one sliding bearing | |
WO2018145922A1 (en) | Packing ring, sealing device, compressor, rotational system and method for detecting the condition of wear | |
DE102007011733B4 (en) | Method of operating a compressor and compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |