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Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit zumindest
- - einem Stator,
- - einem in dem Stator rotierenden oder rotierbaren Rotor,
- - einem Antrieb,
- - einer von dem Antrieb antreibbaren oder angetriebenen (zentrisch rotierenden) Welle, z. B. Steckwelle oder Antriebswelle,
- - einem an den Stator angeschlossenen Pumpengehäuse, z. B. einem Sauggehäuse, welches zwischen Stator und Antrieb angeordnet ist,
- - einer zwischen der Welle und dem Rotor angeordneten Kuppelstange, welche über ein antriebsseitiges erstes Gelenk an die Welle und über ein rotorseitiges zweites Gelenk an den Rotor angelenkt ist, so dass eine gegenüber der Welle exzentrische Bewegung des Rotors bzw. des Rotorendes ermöglicht wird,
wobei das erste Gelenk und das zweite Gelenk jeweils mit einer (elastischen) Gelenkmanschette unter Bildung einer ersten Gelenkkammer und einer Gelenkkammer innerhalb der jeweiligen Gelenkmanschette umschlossen sind.
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Eine solche Exzenterschneckenpumpe dient der Förderung unterschiedlichster Medien und insbesondere der Förderung hochviskoser Flüssigkeiten in verschiedenen Industriebereichen. Die zu fördernden Medien bzw. Flüssigkeiten können z. B. auch Feststoffanteile enthalten.
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Der Stator besteht bevorzugt aus elastischem oder elastomerem Material und ist in der Regel von einem Statormantel bzw. Statorgehäuse umgeben. Das saugseitig an den Stator angeschlossene Pumpengehäuse, das z. B. zwischen Stator und Antrieb angeordnet ist, wird in der Regel als Sauggehäuse bezeichnet. Auf der dem Sauggehäuse gegenüberliegenden Seite des Stators kann ein weiteres Gehäuseteil, z. B. ein Druckstutzen angeordnet sein. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, die Pumpe in entgegengesetzter Förderrichtung zu betreiben. Die Bezeichnung des Pumpengehäuses als Sauggehäuse erfolgt im Rahmen der Erfindung unabhängig von der tatsächlichen Förderrichtung. Es handelt sich um das zwischen Stator und Antrieb angeordnete Gehäuse. Die rotierende und zugleich die Exzentrizität gewährleistende Verbindung zwischen dem Antrieb bzw. der zentrisch rotierenden Welle, bei der es sich z. B. um die Antriebswelle oder eine separate Steckwelle handeln kann, und dem exzentrisch rotierenden Rotor erfolgt über eine z. B. im Pumpengehäuse angeordnete Kuppelstange und die beschriebenen Gelenke. Dabei ist die Kuppelstange mit dem rotorseitigen zweiten Gelenk entweder unmittelbar an den Rotor oder dessen Rotorende angeschlossen oder auch an ein separates Zwischenelement, das z. B. als Rotorkopf oder Rotorverlängerung bezeichnet wird. Die Gelenke sind z. B. als Bolzengelenke oder alternativ auch als Kardangelenke ausgebildet und sie sind jeweils von einer Gelenkmanschette umschlossen, die zum einen die Gelenke vor dem Kontakt mit dem zu fördernden Medium schützt und zum anderen der Aufnahme eines Schmiermittels innerhalb der von der Gelenkmanschette gebildeten Gelenkkammer dienen kann. Die Gelenke werden zur Reduzierung des Verschleißes der beweglichen Teile mit einem Schmiermittel/Schmierstoff geschmiert. Dabei kann es sich um Öl und/oder Fett handeln, das innerhalb der Gelenkkammer angeordnet ist.
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Der Antrieb der Pumpe kann z. B. als elektrischer Antrieb, z. B. als Elektromotor ausgebildet sein. Alternativ kommen auch hydraulische Antriebe oder andere Antriebsarten zum Einsatz.
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Zwischen dem Sauggehäuse und dem Antrieb kann ein weiteres Gehäuseteil angeordnet sein, das z. B. als Verbindungsgehäuse bezeichnet wird. In der Praxis wird ein solches Verbindungsgehäuse auch als „Laterne“ bezeichnet. Dieses Verbindungsgehäuse dient der Aufnahme bzw. der Abstützung und Befestigung des Sauggehäuses einerseits und des Antriebes andererseits. Die Abdichtung des Sauggehäuses gegenüber der Umgebung oder gegenüber der Laterne erfolgt in der Regel über eine Wellenabdichtung, bei der es sich z. B. um eine Gleitringdichtung handeln kann.
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Der Aufbau der Bolzengelenke von Exzenterschneckenpumpen wird z. B. in der
DE 10 2006 058 166 A1 beschrieben.
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Der Schmierung der Gelenke und/oder der Qualität bzw. dem Zustand der Manschetten kommt während des praktischen Betriebes besondere Bedeutung zu. So muss über den einwandfreien Zustand der Manschette zum einen vermieden werden, dass das zu fördernde Medium in die Gelenkkammer und damit in den Bereich des Gelenkes gelangt. Zum anderen muss der Austritt von Schmierstoff in das Pumpengehäuse und damit eine Vermischung mit dem zu fördernden Gut vermieden werden. Kommt es zu einer Beschädigung einer Manschette und damit zu einem Austritt von Schmiermittel, kann dieses auch zu einer Mangelschmierung und damit zu einer Beschädigung des Gelenkes führen. Es besteht daher das Bedürfnis, die Funktion der Gelenke bzw. den Zustand der Gelenkmanschetten zu überwachen. In der Praxis erfolgt dieses in der Regel manuell durch regelmäßige Inspektions- oder Wartungsarbeiten, bei denen die Pumpe zerlegt und die Gelenke manuell/optisch inspiziert werden. Außerdem muss der Schmierzustand selbst kontrolliert und gegebenenfalls Schmierstoff nachgefüllt und/oder ausgetauscht werden. Auch dieses erfolgt in der Praxis in der Regel im Zuge von Wartungsarbeiten durch Zerlegung der maßgeblichen Teile der Pumpe. Sowohl die Überwachung als auch die Wartung sind folglich mit hohem Aufwand verbunden. Es besteht das Bedürfnis, die Überwachung und/oder die Wartung zu vereinfachen und/oder zu optimieren. - Hier setzt die Erfindung ein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich durch verbesserte Wartungsmöglichkeiten und/oder Überwachungsmöglichkeiten auszeichnet, und zwar insbesondere hinsichtlich des Schmierzustandes im Bereich der Gelenke und/oder des Zustandes der Gelenkmanschetten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe der eingangs beschriebenen Art, dass in die Welle (z. B. in die Steckwelle oder Antriebswelle) ein Wellenkanal integriert ist, der die erste Gelenkkammer mit einer aus der Welle herausführenden Wellenöffnung verbindet. Bevorzugt ist die Welle, z. B. die Steckwelle, am Übergang von dem Pumpengehäuse zur Umgebung oder zu einem an das Pumpengehäuse angeschlossenen Verbindungsgehäuse mit einer Wellenabdichtung, z. B. mit einer Gleitringdichtung abgedichtet. Bei einer solchen Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wellenkanal über die Wellenöffnung in das Verbindungsgehäuse (z. B. in die Laterne bzw. ins Innere der Laterne) oder in die Umgebung (außerhalb des Pumpengehäuses) mündet.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass über einen solchen Wellenkanal zumindest der Bereich des ersten Gelenkes, nämlich die innerhalb der Gelenkmanschette angeordnete erste Gelenkkammer zugänglich wird.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung besteht über diesen Wellenkanal die Möglichkeit, der ersten Gelenkkammer Schmierstoff zuzuführen, ohne dass eine Zerlegung des ersten Gelenkes erforderlich ist, da die erste Gelenkkammer über den Wellenkanal zugänglich ist.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung besteht die Möglichkeit der Überwachung, indem z. B. an die Wellenöffnung und folglich an den Wellenkanal eine Messeinrichtung angeschlossen wird, z. B. ein Sensor. Damit lässt sich z. B. eine Messgröße ermitteln, die den Zustand innerhalb einer Gelenkkammer repräsentiert. Es kann sich z. B. um einen Drucksensor handeln. Kommt es zu einer Beschädigung der Manschette und damit zu einem Eindringen von Flüssigkeit aus dem Sauggehäuse in den Bereich des Gelenkes, so führt dieses zu einer Druckänderung. Über den erfindungsgemäßen Wellenkanal kann folglich eine Zustandsüberwachung erfolgen, über die Rückschlüsse auf die Qualität der Manschette bzw. den Zustand der Manschette möglich werden. So können Beschädigungen der Manschette frühzeitig ermittelt und damit Schäden der Gelenke vermieden werden.
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Erfindungsgemäß besteht folglich vor allem die Möglichkeit, den Zustand des ersten Gelenkes und folglich des antriebsseitigen Gelenkes über den Wellenkanal zu überwachen und/oder Schmierstoff über den Wellenkanal der ersten Gelenkkammer zuzuführen.
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In besonders bevorzugter Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine fluidische Verbindung der zweiten Gelenkkammer mit der ersten Gelenkkammer. Dazu schlägt die Erfindung optional vor, dass die erste Gelenkkammer und die zweite Gelenkkammer über zumindest einen in die Kuppelstange integrierten Verbindungskanal miteinander fluidisch verbunden sind. Über diese fluidische Verbindung besteht in Kombination mit dem in die Welle integrierten Wellenkanal die Möglichkeit, nicht nur das erste, antriebsseitige Gelenk, sondern (zugleich) auch das zweite, rotorseitige Gelenk zu warten und/oder zu überwachen.
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Denn über die beschriebenen Kanäle/Öffnungen und Verbindungen lassen sich nun die beiden Gelenkkammern innerhalb der beiden Manschetten mit einem Schmierstoff versorgen. Im Zuge von Wartungsarbeiten (bei Stillstand der Pumpe) ist es nicht mehr erforderlich, die Gelenke zu zerlegen, um Schmierstoff nachzufüllen oder auszutauschen, sondern der Schmierstoff kann über den Wellenkanal der ersten Gelenkkammer und/oder über den Verbindungskanal in der Kuppelstange der zweiten Gelenkkammer zugeführt werden.
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Alternativ oder ergänzend besteht über den Wellenkanal und den Verbindungskanal die Möglichkeit, den Zustand der Gelenkschmierung und/oder den Zustand der Manschetten zu überwachen, und zwar vorzugsweise während des Betriebes der Pumpe. Darauf wird im Folgenden noch eingegangen.
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Das Sauggehäuse ist in der bereits beschriebenen Weise bevorzugt über eine Wellenabdichtung gegenüber der Umgebung bzw. gegenüber der an das Sauggehäuse angeschlossenen Laterne (Verbindungsgehäuse) abgedichtet. Sofern über Wellenkanal und/oder Verbindungskanal die Zuführung von Schmierstoff oder auch der Austausch von Schmierstoff während des Stillstandes der Pumpe im Vordergrund steht, kann es zweckmäßig sein, wenn der Wellenkanal über die Wellenöffnung außerhalb des Dichtungsgehäuses in das Verbindungsgehäuse (z. B. in das Innere der Laterne) oder auch in die Umgebung mündet.
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Sofern über den Wellenkanal und/oder den Verbindungskanal (in der Kuppelstange) eine Überwachung des Zustandes der Schmierung und/oder des Zustandes der Manschette oder der Manschetten während des Betriebes der Pumpe erfolgen soll, schlägt die Erfindung in einer bevorzugten Weiterbildung vor, dass ein Dichtungsgehäuse für die Wellenabdichtung verwendet wird, welches eine gegen die Umgebung abgedichtete Überwachungskammer bildet oder mit dieser Überwachungskammer verbunden ist. Bei einer solchen Ausführungsform schlägt die Erfindung vor, dass der Wellenkanal über die Wellenöffnung in diese Überwachungskammer mündet. Solche Wellenabdichtungen, z. B. Gleitringdichtungen mit einem Gleitringdichtungsgehäuse, das eine zusätzliche Überwachungskammer aufweist, sind aus der Praxis bekannt. Die Überwachungskammer dient beim Stand der Technik vor allem der Überwachung des Zustandes der Gleitringdichtung, da z. B. ein Eintritt von Flüssigkeit durch eine defekte Gleitringdichtung in die Überwachungskammer detektiert werden kann. Dazu wird die Überwachungskammer z. B. mit einem Quench ausgerüstet, so dass die Überwachungskammer in der Praxis auch als Quenchgehäuse bezeichnet wird. Erfindungsgemäß werden Gleitringdichtungen mit Überwachungskammer, z. B. Quenchgehäuse, nun für die Überwachung des Zustandes der Gelenkmanschetten und/oder zur Überwachung des Schmierzustandes der Gelenke verwendet. Denn erfindungsgemäß kann der Wellenkanal mit seiner Wellenöffnung in diese Überwachungskammer münden und die Überwachungskammer kann optional mit einer zusätzlichen Öffnung versehen sein, die z. B. mit einer Messeinrichtung ausgerüstet oder mit einer Messeinrichtung verbunden wird, so dass über die Messeinrichtung eine Messgröße ermittelt wird, die einen Zustand innerhalb der Überwachungskammer repräsentiert. Da die Überwachungskammer nun fluidisch mit zumindest der ersten Gelenkkammer (über den Wellenkanal) und vorzugsweise (über den Verbindungskanal) auch mit der zweiten Gelenkkammer verbunden ist, lässt sich über die Messeinrichtung eine Messgröße ermitteln, die einen Zustand innerhalb der beiden Gelenkkammern oder zumindest innerhalb der ersten Gelenkkammer repräsentiert. So kann z. B. als Messeinrichtung ein Sensor, z. B. ein Drucksensor verwendet werden, mit dem der Druck innerhalb der Überwachungskammer und damit auch der Druck innerhalb der mit der Überwachungskammer verbundenen Gelenkkammern oder zumindest der ersten Gelenkkammer überwacht werden kann. Kommt es z. B. zu einer Beschädigung einer Manschette, so verändert sich der Druck innerhalb der jeweiligen Gelenkkammer und damit auch der Druck in der mit der Gelenkkammer verbundenen Überwachungskammer, der mithilfe der Messeinrichtung detektierbar ist. Interessant ist dabei, dass das Dichtungsgehäuse und damit auch die Überwachungskammer ortsfest um die Welle angeordnet sind und folglich nicht mit der Welle rotieren. Dieses schafft die Möglichkeit, eine Messeinrichtung an die Überwachungskammer anzuschließen, mit der der Zustand innerhalb Überwachungskammer während des Betriebes der Pumpe bestimmt oder überwacht werden kann.
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Alternativ zu einem Drucksensor kann als Messeinrichtung auch ein Füllstandssensor verwendet werden, mit dem ein Füllstand einer Flüssigkeit in der Überwachungskammer messbar ist.
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Als eine Art Füllstandssensor kann auch eine Messung/Überwachung über einen Quench erfolgen, der bislang lediglich zur Überwachung des Zustandes der Gleitringdichtung eingesetzt wurde. So kann die Überwachungskammer eine Quenchkammer bilden und mit einem Fluid, z. B. einer Flüssigkeit oder auch einem Gas, gefüllt sein. Die Überwachungskammer kann mit einer Messeinrichtung verbunden sein, die z. B. als Füllstandsmesseinrichtung ausgebildet ist, und die z. B. einen mit der Überwachungskammer verbundenen Quenchbehälter aufweist, wobei der Füllstand innerhalb des Quenchbehälters gemessen oder auch manuell abgelesen wird. Es kann folglich ein herkömmlicher Quench mit Füllstandsüberwachung eingesetzt werden. Wenn die antriebsseitige Manschette oder optional auch eine der beiden Manschetten beschädigt wird, führt das entweder zum Verlust von Schmiermittel oder zum Eindringen von Medium in das Überwachungssystem. Dadurch sinkt bzw. steigt der Füllstand im Quenchbehälter und diese Füllstandsänderung lässt sich sehr einfach detektieren, z. B. über geeignete Sensoren, vorzugsweise über kapazitive und/oder optische Sensoren.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, an die Überwachungskammer, z. B. an eine Öffnung/Bohrung in der Überwachungskammer einen anderen Sensor, z. B. einen Drucksensor anzuschließen, der mögliche Druckänderungen im Gelenk durch defekte Manschetten erfassen kann.
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Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen, bei denen auf ein Gleitringdichtungsgehäuse mit separater Überwachungskammer (z. B. Quenchkammer) verzichtet wird. Bei solchen Ausführungsformen ist es zweckmäßig, wenn der Wellenkanal in der Welle (z. B. Verbindungswelle) über die Wellenöffnung außerhalb des Dichtungsgehäuses (zum Beispiel Gleitringdichtungsgehäuses) in das Verbindungsgehäuse oder in die Umgebung mündet. Aber auch bei Ausführungsformen mit zusätzlicher Überwachungskammer besteht die Möglichkeit, dass der Wellenkanal über die Wellenöffnung in einen Bereich außerhalb der Überwachungskammer mündet. Solche Ausführungsformen sind insbesondere dann zweckmäßig, wenn über den Wellenkanal und gegebenenfalls über den zusätzlichen Verbindungskanal in der Kuppelstange vor allem eine Befüllung eines Gelenkes oder beider Gelenke mit Schmierstoff erfolgen soll und wenn z. B. auf eine Überwachung (der Manschetten/Gelenke) während des Betriebes verzichtet wird.
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Die Möglichkeiten der Befüllung eines oder beider Gelenke lassen sich optional z. B. dadurch erweitern, dass in den Rotor oder in einen an den Rotor angeschlossenen Rotorkopf ein Rotorkanal integriert ist, welcher die zweite Gelenkkammer mit einer aus dem Rotor herausführenden Rotoröffnung verbindet, die z. B. in das Pumpengehäuse mündet. Über diesen Rotorkanal lässt sich z. B. das zweite, rotorseitige Gelenk bzw. dessen Gelenkkammer unmittelbar und auch ohne den in die Kuppelstange integrierten Verbindungskanal mit Schmierstoff versorgen. Optional kann diesem Rotorkanal aber auch eine weitere Funktion im Zuge des Schmierstoffaustausches zukommen, auf die im Folgenden noch eingegangen wird.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Kuppelstange zusätzlich mit einer Übermanschette (als Verbindungsmantel) umschlossen sein, d. h. es wird eine Übermanschette vorgesehen, die die gesamte Kuppelstange und die beiden Gelenke vollständig umschließt, so dass im Inneren dieser Übermanschette eine Verbindungskammer gebildet ist, wobei diese Verbindungskammer über zumindest einen zusätzlichen Kanal, z. B. einen (zweiten) Wellenkanal und/oder eine Leitung mit der Umgebung oder mit dem Verbindungsgehäuse verbindbar oder verbunden ist. Optional ist es vorteilhaft, wenn in den Rotor oder in einen an den Rotor angeschlossenen Rotorkopf ein Rotorkanal integriert ist, welcher die zweite Gelenkkammer mit dieser innerhalb der Übermanschette angeordneten Verbindungskammer verbindet.
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Diese Ausführungsform mit Übermanschette ermöglicht insbesondere einen optimierten Schmierstoffwechsel ohne vollständige Zerlegung der Pumpe und insbesondere ohne Zerlegung der Gelenke. So besteht z. B. die Möglichkeit, neuen Schmierstoff über den (ersten) Wellenkanal und folglich von der Antriebsseite zuzuführen (z. B. einen zweiten Wellenkanal in der Welle). Dieser gelangt über den (ersten) Wellenkanal in die erste Gelenkkammer und von dort über den Verbindungskanal in der Kuppelstange in die zweite Gelenkkammer. Über den erwähnten Rotorkanal kann aus dieser zweiten Gelenkkammer der verbrauchte Schmierstoff herausgedrückt oder gesaugt werden, so dass er in die Verbindungskammer innerhalb der Übermanschette gelangt. Da die Verbindungskammer innerhalb der Übermanschette über den bereits erwähnten (zusätzlichen) Kanal (z. B. einen zweiten Wellenkanal in der Welle) oder auch eine separate Leitung mit der Umgebung oder auch mit dem Innenraum innerhalb der Laterne verbunden ist, lässt sich der verbrauchte Schmierstoff aus dem Bereich der Übermanschette über den Kanal abführen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, zugleich frischen Schmierstoff zuzuführen und den verbrauchten Schmierstoff abzuführen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Schmierstoffzuführung und Abführung in umgekehrter Richtung vorzunehmen, indem der frische Schmierstoff über den Verbindungskanal in den Bereich der Übermanschette zugeführt wird und über den Wellenkanal bzw. die Wellenöffnung abgeführt wird. Dazu wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
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Optional kann die Pumpe oder deren Steuerung mit einer Abschalteinrichtung ausgerüstet oder verbunden sein, mit der der Betrieb in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Messergebnis, z. B. einem kritischen Verschleißzustand abschaltbar ist.
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Alternativ oder ergänzend zu den erwähnten Sensoren, die bestimmte Messwerte liefern, können sogenannte smarte Sensoren oder intelligente Sensoren verwendet werden, die neben der Messgrößenerfassung auch zusätzliche Informationen liefern und/oder zusätzliche Funktionen erfüllen, z. B. Auswertungen vornehmen. Sie können z. B. Statusinformationen liefern, z. B. den Verschmutzungsgrad eines Fluids oder die Fettqualität in einem hydraulischen System oder im vorliegenden Fall die Lebensdauer des Gelenkes und/oder der Manschette.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion der Pumpe ermöglicht einerseits eine verbesserte Überwachung des Zustandes der Pumpe und andererseits einen vereinfachten Schmierstoffaustausch bzw. eine vereinfachte Schmierstoffzuführung.
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Davon ausgehend lehrt die Erfindung nach einem ersten Aspekt auch ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes einer Exzenterschneckenpumpe der beschriebenen Art, insbesondere zur Überwachung des Zustandes einer oder beider Gelenkmanschetten. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Messeinrichtung eine Messgröße ermittelt wird, die einen Zustand innerhalb einer Gelenkkammer oder innerhalb beider Gelenkkammern oder innerhalb der Überwachungskammer repräsentiert, indem z. B. der Druck und/oder der Füllstand eines Fluids innerhalb der Gelenkkammern und/oder der Überwachungskammer bestimmt wird.
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Nach einem zweiten Aspekt lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Wartung einer Exzenterschneckenpumpe der beschriebenen Art. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Gelenkkammer mit einem Fluid, z. B. einem Schmierstoff befüllt wird, indem das Fluid über die Wellenöffnung und den (ersten) Wellenkanal der ersten Gelenkkammer zugeführt wird. Bevorzugt werden sowohl die erste Gelenkkammer als auch die zweite Gelenkkammer mit einem Fluid, z. B. mit einem Schmierstoff, befüllt, indem das Fluid der ersten Gelenkkammer und über die erste Gelenkkammer und den Verbindungskanal (in der Kuppelstange) der zweiten Gelenkkammer zugeführt wird. Dieses Verfahren lässt sich dadurch weiterbilden, dass das in der ersten Gelenkkammer und in der zweiten Gelenkkammer enthaltene Fluid, z. B. verbrauchter Schmierstoff, im Zuge des Befüllens der Gelenkkammern mit einem (neuen) Fluid, z. B. neuem Schmierstoff, über den zweiten Wellenkanal abgeführt wird. Im Zuge des Zuführens des neuen Schmierstoffes wird folglich der verbrauchte Schmierstoff über den zusätzlichen, zweiten Wellenkanal abgeführt, wobei bevorzugt die beschriebene Übermanschette zum Einsatz kommt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, die lediglich Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigen
- 1 eine Exzenterschneckenpumpe im Querschnitt in einer ersten Ausführungsform (Ausschnitt im Bereich des Pumpengehäuses),
- 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,
- 4 eine vierte Ausführungsform der Erfindung,
- 5 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung,
- 6 eine sechste Ausführungsform der Erfindung und
- 7 eine siebte Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren ist jeweils eine Exzenterschneckenpumpe dargestellt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Stator 1, einen in dem Stator 1 rotierenden Rotor 2 und einen Antrieb 3 für den Rotor aufweist. An den Stator 1 ist (z. B. saugseitig) ein Pumpengehäuse 4 angeschlossen, das als Sauggehäuse bezeichnet wird. Ein an dem gegenüberliegenden Ende des Stators 1 (z. B. druckseitig) an den Stator 1 angeschlossenes Gehäuseteil wird als Anschlussstutzen oder Druckstutzen bezeichnet. Die Figuren zeigen jeweils nur einen Ausschnitt der Exzenterschneckenpumpe, so dass der Druckstutzen nicht dargestellt ist. Auch der Stator 1 ist lediglich angedeutet.
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Das Pumpengehäuse 4 weist eine Einlassöffnung (oder je nach Betriebsrichtung Auslassöffnung) auf, über die das zu fördernde Medium zugeführt wird, welches von dem Pumpengehäuse 4 über den Stator/Rotor 1, 2 zu dem Druckstutzen gefördert wird. Der Antrieb 3 ist mit einer Antriebswelle 3` ausgerüstet, an die eine Verbindungswelle 5 angeschlossen ist. Diese Verbindungswelle 5 ist im Ausführungsbeispiel als Steckwelle 5 ausgebildet. Der Rotor 2 ist im Ausführungsbeispiel über eine starre Kuppelstange 6 mit der Verbindungswelle 5 verbunden. Dazu ist die Kuppelstange 6 einerseits über ein antriebsseitiges, erstes Gelenk 7a an die Welle 5 und andererseits über ein rotorseitiges, zweites Gelenk 7b an den Rotor 2 gelenkig angeschlossen, so dass eine gegenüber der Welle 5 exzentrische Bewegung des Rotors 2 bzw. des Rotorendes ermöglicht wird. Der Antrieb 3 arbeitet folglich auf die Verbindungswelle 5, die unter Idealbedingungen zentrisch um eine Achse rotiert. Über die Kuppelstange 7 wird die exzentrische Bewegung des Rotorendes erzeugt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Gelenke 7a, 7b als Bolzengelenke ausgebildet. Grundsätzlich können aber auch andere Gelenkkonstruktionen verwendet werden, z. B. Kardangelenke oder Kreuzgelenke.
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Das erste Gelenk 7a ist unter Bildung einer ersten Gelenkkammer 9a mit einer ersten Gelenkmanschette 8a umschlossen. Das zweite Gelenk 7b ist unter Bildung einer zweiten Gelenkkammer 9b mit einer zweiten Gelenkmanschette 8b umschlossen. Die Gelenkmanschetten 8a, 8b sind elastisch ausgebildet und folglich aus einem elastischen Werkstoff gefertigt. Über die Manschetten 8a, 8b wird z. B. verhindert, dass das mit der Pumpe geförderte Medium mit den Gelenken selbst in Kontakt kommt. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Gelenke zu schmieren, und zwar mit einem Schmierstoff/Schmiermittel, bei dem es sich z. B. um ein Fett und/oder Öl handeln kann. Die Manschetten 8a, 8b verhindern den Austritt des Schmierstoffes in das Innere des Pumpengehäuses und folglich eine Vermischung mit dem zu fördernden Medium.
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Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen ist in die Welle 5 ein Wellenkanal 15 integriert, der die erste Gelenkkammer 9a mit einer aus der Welle herausführenden Wellenöffnung 16 verbindet, wobei diese Wellenöffnung 16 im Ausführungsbeispiel in die Umfangsfläche der Welle 5 integriert ist. Außerdem ist in allen dargestellten Ausführungsbeispielen in die Kuppelstange 6 ein Verbindungskanal 13 integriert, der die erste Gelenkkammer 9a und die zweite Gelenkkammer 9b fluidisch miteinander verbindet, z. B. hydraulisch miteinander verbindet.
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Ferner ist in den Figuren erkennbar, dass bei sämtlichen Ausführungsbeispielen das Pumpengehäuse 4 unter Zwischenschaltung eines Verbindungsgehäuses 10 an den Antrieb angeschlossen ist, wobei dieses Verbindungsgehäuse 10 in der Praxis auch als Laterne bezeichnet wird. Die Welle 5 ist am Übergang von dem Pumpengehäuse 4 zu dieser Laterne und folglich auch zur Umgebung mit einer Wellenabdichtung 11 abgedichtet, die in den 1 bis 3 lediglich schematisch angedeutet ist. Bei dieser Wellenabdichtung 11 kann es sich z. B. um eine herkömmliche Gleitringdichtung handeln, die in bekannter Weise ein Dichtungsgehäuse 12 aufweist bzw. in einem Dichtungsgehäuse 12 angeordnet ist. Die 1 bis 3 zeigen drei Ausführungsformen einer Exzenterschneckenpumpe, bei denen der Wellenkanal 15 über die WellenÖffnung 16 in einen Bereich außerhalb des Dichtungsgehäuses 12 der Gleitringdichtung mündet. Bei diesen drei Ausführungsbeispielen, die in den 1 bis 3 dargestellt sind, steht die Wartung der Gelenke und insbesondere das Befüllen der Gelenke mit Schmierstoff oder auch ein Schmierstoffaustausch während der Wartung im Vordergrund. Denn über den Wellenkanal 15 lässt sich zunächst einmal die erste Gelenkkammer 9a mit Schmierstoff befüllen. Da die erste Gelenkkammer 9a über den Verbindungskanal 13 auch mit der zweiten Gelenkkammer 9b in Verbindung steht, lässt sich über den Wellenkanal 15 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl die erste Gelenkkammer 9a als auch die zweite Gelenkkammer 9b mit Schmierstoff befüllen, und zwar ohne dass die Pumpe zerlegt werden muss und insbesondere ohne dass die Gelenke zerlegt werden müssen. Es ist lediglich erforderlich, die in der Laterne 12 angeordnete Wellenöffnung 16 freizulegen bzw. zugänglich zu machen, so dass über diese Wellenöffnung 16 in der Steckwelle 5 der Schmierstoff zugeführt und/oder abgeführt werden kann.
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Dabei zeigt 1 eine erste Ausführungsform, bei der die beiden Gelenke 7a, 7b ausschließlich über den Wellenkanal 15 und folglich über die Wellenöffnung 16 zugänglich sind. An dem gegenüberliegenden Ende der Kuppelstange ist zwar ebenfalls eine Bohrung 13` erkennbar. Diese hängt jedoch mit der Fertigung des Verbindungskanals 13 zusammen, der als Bohrung eingebracht wird. Deshalb ist in 1 erkennbar, dass die rotorseitige Öffnung des Verbindungskanals mit einer oder mehreren Dichtungen 24 verschlossen sein kann. Die Verbindung des (axialen) Verbindungskanals 13 mit den beiden Gelenkkammern 9a, 9b erfolgt optional über zusätzliche Kanäle/Bohrungen 13a, 13b, die funktionell Teile des Verbindungskanals 13 sind, d. h. die Bohrungen 13a, 13b sind Abschnitte des Verbindungskanals 13. Ein solches Ausführungsbeispiel lässt sich einfach durch Bohrungen fertigen.
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Die Ausführungsform nach 2 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform nach 1, bei der zusätzlich in den Rotor 2 oder in einen an den Rotor angeschlossenen Rotorkopf 2a ein Rotorkanal 25 integriert ist, welcher die zweite Gelenkkammer 9b mit einer aus dem Rotor 2 herausführenden Rotoröffnung 25` verbindet, die z. B. in das Pumpengehäuse 4 mündet. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die zweite Gelenkkammer (und optional die erste Gelenkkammer) mit Schmierstoff zu versorgen. Insbesondere besteht aber durch diese zusätzliche Öffnung die Möglichkeit, über die eine Seite, z. B. über die Öffnung 16 Schmierstoff zuzuführen und über die andere Seite, z. B. über die Öffnung 25' im Rotor Schmierstoff abzuführen, so dass ein Schmierstoffaustausch möglich wird. Dabei ist erkennbar, dass dieses bei der Ausführungsform nach 2 möglich wird, ohne dass die rotierende Einheit demontiert werden muss und insbesondere ohne Zerlegung der Gelenke und ohne Trennung des Rotors 2 von der Kuppelstange 6.
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3 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei der der Rotorkanal 25 über die Rotoröffnung 25` nicht in das Verbindungsgehäuse mündet, sondern in eine Öffnung, die der Verbindung des Rotorkopfes 2a mit dem Rotor 2 dient. Auch über diesen Rotorkanal 25 kann Schmierstoff zugeführt oder abgeführt werden, wobei in diesem Fall eine Trennung des Rotors 2 von dem Rotorkopf 2a erforderlich ist.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die ebenfalls mit einem Wellenkanal 15 und einem Verbindungskanal 13 in der Kuppelstange 6 ausgerüstet ist, so dass grundsätzlich auch bei dieser Ausführungsform Schmierstoff in den Bereich beider Gelenke 7a, 7b zugeführt werden kann. Bei der Ausführungsform nach 4 steht jedoch nicht der Schmierstoffwechsel, sondern eine Überwachung des Zustandes der Pumpe und zwar insbesondere eine Überwachung des Zustandes der beiden Gelenkmanschetten 8a, 8b im Vordergrund. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wellenabdichtung 11 wiederum als Gleitringdichtung ausgebildet, wobei das Dichtungsgehäuse 12 mit einer zusätzlichen Überwachungskammer 17 ausgerüstet ist, so dass auf der in 4 rechts dargestellten Seite der Gleitringdichtung ein Überwachungsraum gebildet ist, der gegen das Innere des Sauggehäuses abgedichtet ist. Eine solche Gleitringdichtung 11 ist aus dem Stand der Technik bekannt und die Überwachungskammer 17 wird z. B. dazu verwendet, die Dichtigkeit der Gleitringdichtung während des Betriebes zu überwachen. Erfindungsgemäß besteht nun die Möglichkeit, über diese zusätzliche Überwachungskammer 17 den Zustand der Manschetten 8a, 8b zu überwachen, denn der Wellenkanal 15 mündet über die Wellenöffnung 16 in das Innere dieser Überwachungskammer 17. Das Dichtungsgehäuse 12 bzw. das Gehäuse der Überwachungskammer 17 weist im Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Öffnung 26 auf, die über eine Leitung 27 mit einem Quenchbehälter 28 verbunden ist. Die Überwachungskammer lässt sich mit einer Flüssigkeit füllen, die fluidisch mit dem Quenchbehälter 28 verbunden ist. Sollte es zu einer Beschädigung einer der Manschetten kommen, so dringt entweder Flüssigkeit in das Innere der Manschetten ein oder es tritt Flüssigkeit, z. B. Öl aus dem Bereich der Manschetten in das Sauggehäuse aus. Jedenfalls kommt es zu einer Änderung des Zustandes innerhalb der Überwachungskammer, die über den Quenchbehälter 28 entweder abgelesen werden kann oder auch automatisiert überwacht werden kann, z. B. mit einem Sensor, bei dem es sich z. B. um einen Füllstandssensor 29 handeln kann. Insgesamt kann eine Füllstandsüberwachung innerhalb der Überwachungskammer 17 erfolgen, z. B. über das dargestellte Quenchsystem. Interessant ist, dass diese Überwachung während des Betriebes möglich ist, da die Überwachungseinrichtung selbst an das Gehäuse 12 der Gleitringdichtung 11 bzw. an die Überwachungskammer 17 angeschlossen ist und damit an ein nicht rotierendes Teil. Die Wellenöffnung 16 im Wellenkanal 15 rotiert zwar. Dennoch ist eine Überwachung bei laufendem Betrieb bei dieser Konstruktion möglich.
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Dieses gilt auch für die in 5 dargestellte, abgewandelte Ausführungsform. Der grundsätzliche Aufbau der Pumpe ist identisch mit dem Aufbau gemäß 4. In diesem Fall erfolgt die Überwachung jedoch nicht über ein Quenchsystem, sondern an die Öffnung 26 in dem Dichtungsgehäuse 12 ist ein Drucksensor 18 angeschlossen. Es können folglich Druckschwankungen in der Überwachungskammer 17 überwacht werden, über die sich z. B. auf eine Beschädigung der Manschette schließen lässt.
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In 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Kuppelstange 6 und die beiden Gelenke 8a und 8b mit einer Übermanschette 21 umschlossen sind, die auch als Verbindungsmantel 21 bezeichnet werden kann. Innerhalb dieser Übermanschette 21 ist eine Verbindungskammer 22 gebildet, die die Kuppelstange 6 und die Manschetten 8a, 8b umschließt. Die Verbindungskammer 22 im Inneren der Manschette 21 ist über einen weiteren Kanal 23 mit der Umgebung oder mit dem Inneren in dem Verbindungsgehäuse verbunden. Bei diesem Kanal 23 kann es sich auch um einen in die Welle 5 integrierten Wellenkanal 23 und folglich um einen zweiten Wellenkanal handeln. Außerdem ist erkennbar, dass die Verbindungskammer 22 im Bereich des zweiten Gelenkes 7b mit einem weiteren Kanal 30 verbunden ist, der z. B. als Rotorkanal in das Rotorende oder einen Rotorkopf integriert ist. Jedenfalls erfolgt eine fluidische Verbindung der zweiten Gelenkkammer 9b mit der Verbindungskammer 22. Bei diesem Ausführungsbeispiel mündet nicht nur der zusätzliche (Wellen-)Kanal 23 in den Bereich der Laterne, sondern auch der Wellenkanal 15 mit der Wellenöffnung 16 (vergleiche 6). Der Wellenkanal 15 ist folglich in einem Bereich außerhalb des Gleitringdichtungsgehäuses herausgeführt. Es ist zwar eine Gleitringdichtung 11 mit einer zusätzlichen Überwachungskammer (z. B. Quenchkammer) dargestellt. Bei dieser Ausführungsform nach 6 könnte aber auch auf diese Quenchkammer 17 verzichtet werden, d. h. es könnte eine einfache Gleitringdichtung ohne Überwachungsmöglichkeit eingesetzt werden. Denn im Vordergrund der Ausführungsform nach 6 steht ein einfacher Schmierstoffaustausch. So lässt sich z. B. über die Wellenöffnung 16, die im Ausführungsbeispiel (noch) verschlossen ist, neuer Schmierstoff zuführen und zugleich der in den Gelenken 7a, 7b vorhandene (verbrauchte) Schmierstoff über den zusätzlichen Kanal 30 bzw. 23 herausdrücken. So gelingt ein vollständiger Schmierstoffaustausch ohne Zerlegung der rotierenden Einheit und insbesondere ohne Zerlegung der Gelenke. Es ist lediglich notwendig, die Wellenöffnung 16 und die Öffnung 23' des Kanals 23 zugänglich zu machen.
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Schließlich zeigt 7 eine weitere Ausführungsform, welche die Überlegungen der zuvor diskutierten Ausführungsformen miteinander kombiniert, denn die Ausführungsform nach 7 ist sowohl für eine Überwachung der Manschetten als auch für einen Schmierstoffaustausch optimiert. Bei dieser Ausführungsform ist wiederum eine Übermanschette 21 in der schon zu 6 dargestellten Weise mit entsprechenden Kanälen vorgesehen. Die Ausführungsform nach 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 6 dadurch, dass der Wellenkanal 15 mit der Wellenöffnung 16 in diesem Fall in die Überwachungskammer 17 mündet, so wie es z. B. auch zu der 5 erläutert wurde. So kann die Überwachungskammer - so wie zu 5 erläutert - für eine Überwachung des Zustandes der Manschetten während des Betriebes der Pumpe verwendet werden. Ergänzend besteht durch Einsatz der Übermanschette 21 die Möglichkeit eines einfachen Schmierstoffaustausches. Bei der 7 erfolgt die Schmierstoffzufuhr (oder Schmierstoffabfuhr) jedoch im Gegensatz zu 6 über das Innere der Überwachungskammer 17.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018102640 A1 [0006]
- DE 102006058166 A1 [0007]
