JP2023081354A - 作動係合および無作動係合を伴う偏心スクリューポンプ、および偏心スクリューポンプを制御するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】さらに改善され、具体的使用分野に適合された偏心スクリューポンプを提供する。【解決手段】本発明は、回転子(4)と固定子(2)とを有し、回転子(4)が回転可能に配置される固体含有液体を送達するための偏心スクリューポンプ(1)に関する。回転子(4)と固定子(2)とは液体を輸送するように機能する少なくとも1つの室(5)が形成されるような方法で互いに配置設計される。偏心スクリューポンプは、回転子(4)を回転させるための駆動モータ(36)と、少なくとも、回転子(4)が回転させられる作動状態、および、回転子(4)が回転しない無作動状態において、駆動モータ(36)を制御するための制御デバイス(58)と、回転子(4)と固定子(2)との間の係合(F)を、無作動状態において無作動係合(F0)に設定し、作動状態において作動係合(FB)に設定するように設計される係合ユニット(39)とを有する。無作動係合(F0)は前記作動係合(FB)より小さい。本発明は方法にも関する。【選択図】図4

Description

本発明は、固体含有液体を送達するための偏心スクリューポンプであって、螺旋状に巻かれた回転子と、入口および出口を有する固定子であって、回転子は、固定子の長手方向軸の周りに回転可能となるように配置され、回転子に対応する螺旋状内壁を有する固定子とを有し、回転子と固定子とは、液体を輸送するように機能する少なくとも1つの室が形成されるような方法で互いに対して配置および設計され、室は封止線によって分離される、偏心スクリューポンプに関する。偏心スクリューポンプは、回転子を回転させるための駆動モータと、少なくとも、回転子が回転させられる作動状態、および、回転子が回転しない無作動状態において、駆動モータを制御するための制御デバイスとを有する。本発明は、偏心スクリューポンプを制御するための方法と、偏心スクリューポンプの電子制御ユニットのためのコンピュータプログラムとにさらに関する。

冒頭で言及された種類の偏心スクリューポンプは、数年にわたって知られており、具体的には、固体含有液体、研磨液体、または、一般的な言い方では、高粘性液体を穏やかに送達および分配するために使用される。それら偏心スクリューポンプは単一または複数のネジ状の螺旋の回転子を使用し、回転子は、固定子の対応する2つまたは複数のネジ状の室に配置され、前記固定子において回転する。回転子の外側輪郭および固定子の内側輪郭の対応する構成が、少なくとも1つの室を封止する狭窄、具体的には封止線をもたらし、狭窄または封止線は、少なくとも1つの室を封止するが、好ましくは、多数の室の個々の室を互いに対して封止する。回転子と固定子とは、互いと直接的に接触し、封止線を形成することができる、または、狭窄において室を分離する封止隙間を持つこともできる。この場合、回転子は、概して単一のネジ状のスクリューとして形成され、固定子は、2つのピッチを伴う2つのネジ状のスクリューとして形成され、それによって個々の室の封止を実現する。

スクリューポンプは、特許文献1からすでに知られており、円錐形スクリューと円錐形圧力ケーシングとを有する。この実施形態では、スクリューはおおよそ30°の円錐角の円錐状態(conicity)を有し、それによって、短いスクリュー長さを通じて送達圧力における増加を達成することを目指している。この場合、スクリューと圧力ケーシングとは、圧力ケーシングがスリーブにおいて軸方向に移動可能に案内される点において、互いに対して軸方向に調整可能である。したがって、圧力は、圧力ケーシングのリング部品に発揮される液体圧力の効果の下で圧力ケーシングがポンプにおいて変位させられる点において、一定に保持されるべきである。この知られているシステムは、円錐形のポンプ隙間の送達方向における断面積の低下の結果として発生させられる増加した圧力の一定性だけのために設計され、他の影響変数の関数としての軸方向変位を可能にしないという点において不利である。

スクリューポンプは、特許文献2からすでに同様に知られており、円錐形の固定子と回転子とを有する。回転子と被駆動シャフトとの間に挿入されるネジ山付きスリーブを用いて、このスクリューポンプでは、回転子は、使用者が工具を使用して手穴を通じてスリーブを手動で回すことで、固定子に対して軸方向に移動させることができる。したがって、固定子の膨張によって、または回転子および/もしくは固定子のそれぞれにおける摩耗によって引き起こされる固定子と回転子との間の詰まりおよび過度に大きい遊びを、是正することが可能である。

偏心スクリューポンプが特許文献3からすでに知られており、そこでは、固定子の予荷重を再調整することで、回転子と固定子との間の隙間形状を変更することができる。この場合、増加した予荷重は、エラストマ部品として形成される固定子の圧縮をもたらし、したがって隙間形状を縮小することができる。しかしながら、この偏心スクリューポンプは、周方向と長手方向との両方における固定子のエラストマ厚さが、固定子の形状および増加した予荷重のため異なる点において不利であり、そのため不均一な弾性変形をもたらす。そのため、偏心スクリューポンプの信頼できる動作が確保されず、不均一な隙間形状のため、局所的に増加した摩耗がこの調整の種類では発生させられる。

同様の偏心スクリューポンプが特許文献4から知られている。偏心スクリューポンプは、弾性材料から作られた少なくとも1つの固定子と、固定子において回転可能である回転子とを有し、固定子は、少なくとも特定の領域において固定子ケーシングによって包囲され、固定子ケーシングは、少なくとも2つのケーシング区分を備える長手方向に分割されたケーシングと、径方向において固定子を回転子に対して荷重を掛けることができる固定子荷重デバイスとから成り、固定子荷重デバイスは、固定子を調整および荷重掛けするためにケーシング区分に作用する1つまたは複数の移動可能調整要素を有する。このポンプは、固定子荷重デバイスが1つまたは複数の調整駆動部を有し、調整駆動部が、調整要素に接続される、または、固定子の自動係合のために調整要素が搭載される点において、注目に値する。

偏心スクリューポンプの場合、円錐形偏心スクリューポンプがさらに知られており、これらは、単純な組み立てと、摩耗の場合に固定子に対する回転子の再調整とを可能にする。このような偏心スクリューポンプは、例えば、特許文献5から知られている。摩耗を防止または相殺するために、この文献は、円錐形の回転子を有する偏心スクリューポンプを提案しており、この偏心スクリューポンプは、摩耗を防止または相殺するために、個々の室が同じ容積をすべて有するような方法で設計される。その後、具体的には、いわゆるキャビテーションといった、摩耗の兆候が動作中に現れる場合、室の容積が再び同じ大きさになり、漏れ防止が達成されるように、回転子を固定子に対して軸方向に変位させることが可能である。

さらなる調整の選択肢が特許文献6に開示されている。具体的には偏心スクリューポンプまたは回転ピストンポンプといった容積型ポンプのための調整可能ポンプユニットが、幅広い様々な動作条件および送達任務に適合可能であると言われている。そのために、その調整のために、ポンプユニットは、電気活性材料および/もしくは温度活性材料から少なくとも部分的に形成され、ならびに/または、電気活性手段および/もしくは温度活性手段に連結されるかそれら手段が搭載される。容積型ポンプのパラメータは、好ましくは、制御デバイスと、制御デバイスに連結される電気活性ポンプユニットおよび/もしくは温度活性ポンプユニットとを用いて設定され、エラストマ本体またはエラストマ裏地が、好ましくは、電気活性材料から少なくとも部分的に形成される、および/または、少なくとも1つの電気活性手段が搭載され、エラストマ本体もしくはエラストマ裏地、および/または少なくとも1つの電気活性手段はセンサとして使用でき、センサの測定信号が、測定値の取得および/または処理のために、容積型ポンプの制御デバイスへと送信される。

回転子の軸方向の調整能力を可能にする偏心スクリューポンプが、本出願人による特許文献7からさらに知られている。この文献では、様々な構造の選択肢が、互いに対する回転子および固定子の軸方向の調整を可能にするために開示されている。さらに、この文献は、特定の漏れ流れを可能にするために、動作中に回転子と固定子との間の封止隙間を一時的に広げることが有利であることを教示している。したがって、回転子と固定子との間の摩擦を低減させられ、それによって摩耗を低減することができる。漏れ流れは、さらに、対象を冷却するために有利に使用され得る。そのため、例えば、乾燥状態において摩擦を低く保つために、偏心スクリューポンプを始動するときにより大きな隙間を設定することも可能である。容積効率および摩擦損失を考慮して、最適な全体の効率に向けて調整することで、エネルギーを節約する様態で偏心スクリューポンプを動作させることも可能である。一方で、狭窄を若干の大きさだけ広げることは、せん断に対して敏感である媒体に適している。

独国特許発明第2632716号明細書 オーストリア特許発明第223042号明細書 独国特許出願公開第102015112248号明細書 独国特許出願公開第102014112552号明細書 国際公開第2010/100134号パンフレット 独国特許出願公開第102014117483号明細書 国際公開第2018/130718号パンフレット

これらの偏心スクリューポンプは有効であることをすでに証明しているが、偏心スクリューポンプをさらに向上させ、具体的な使用の分野に適合させる必要性がなおもある。

本発明は、回転子と固定子との間の係合を、無作動状態において無作動係合に設定し、作動状態において作動係合に設定するように設計される係合ユニットであって、無作動係合は作動係合より小さい、係合ユニットを用いて、冒頭で言及された種類の偏心スクリューポンプにおける目的を達成する。

本発明は、数時間、数日間、または、さらには時として数週間など、比較的長い時間にわたって不動である偏心スクリューポンプにおいて、固定子のエラストマ材料の応力緩和、場合によってはさらにはクリープが、回転子と、エラストマ材料から作られた固定子との間の接触点において起こる可能性があるという知識に基づかれている。エラストマ材料から作られた固定子を有する偏心スクリューポンプでは、相当の逆圧が起こり得る動作の間に適切な漏れ防止および対応するポンプ性能が確保されるように、回転子と固定子との間に予荷重が設定される。固定子は、弾力性があり、具体的には連続荷重の下で降伏し得る材料から概して形成される。結果として、無作動状態においての回転子と固定子との間の接触点における連続的な予荷重の下で、固定子に圧痕が形成し、これは、具体的には始動の間、偏心スクリューポンプの動作の間に悪影響があり得る。これは、比較的長い時間にわたって不動であった偏心スクリューポンプを始動するとき、摩擦によって引き起こされる典型的な始動トルクだけでなく、長期の接触のため形成した固定子における材料においての圧痕の縁における膨らみにも打ち勝つことが必要なためである。限られたトルクを有するモータが駆動モータとして使用される場合、これは特に不利である。この点において、本発明は、作動係合から無作動係合へと係合を変更すること、および同様に、作動予荷重から無作動予荷重へと変更することで、無作動状態における回転子と固定子との間の予荷重を低減することと、これを再び作動状態において作動予荷重へと増加させることとを提案する。したがって、具体的には、エラストマ固定子における応力緩和の問題は、無作動状態において低減または完全に防止される。さらに、利点は偏心スクリューポンプの通常の始動の間に明らかにされる。予荷重が、係合を作動予荷重(作動係合)から無作動予荷重(無作動係合)へとすでに変更することで低減されている場合、偏心スクリューポンプは、無作動予荷重で開始させることができ、1回転またはより多くの回転の後、具体的には、流体の初期の送達の後、予荷重は、係合を作動係合へと変更することで増加させることができる。したがって、偏心スクリューポンプの始動も簡単にされ、小さいトルクで可能である。本発明にとって重大であり、WO2018/130718A1における提案と異なる手法では、回転子と固定子との間の係合は無作動状態において常に低減される。具体的には、係合は、偏心スクリューポンプが動作を完了したとき、作動係合から無作動係合へと低減される。係合は、好ましくは、無作動状態において無作動係合に自動的に設定され、作動状態において作動係合に自動的に設定される。

しかしながら、他の実施形態では、固定子は硬い固定子として形成されてもよく、好ましくは金属材料から形成されてもよい。このような場合、回転子と固定子との間の予荷重は動作の間に確立されないが、できるだけ完全または連続的である封止線が確立される。回転子および固定子は動作の間に加熱されることになり、これは膨張をもたらす可能性がある。回転子および固定子は、熱膨張が異なり得るように、概して異なる材料から形成される。回転子と固定子との間に密な接触があるとき、実質的に完全な封止線があれば、ブレーシングが動作後の冷却の間に起こる可能性があり、これは、固定子において回転子が詰まる位置への構成要素の変形をもたらす可能性がある。無作動状態において回転子と固定子との間の係合を低減し、それを本明細書で提案されている本発明による無作動係合に設定することで、密な接触が取り除かれ、変形および詰まりの記載された問題が生じ得ないように回転子と固定子との間に隙間が確立される。

無作動予荷重は作動予荷重より小さい。無作動予荷重は、作動予荷重と比較して、好ましくは10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%だけ低減される。好ましい実施形態では、無作動予荷重は、回転子と固定子との間の接触が実質的に荷重のないような方法で設定される。(実質的に)荷重のないことは、回転子が単にその重量の力の結果として固定子と接触しており、係合が回転子と固定子との間に予荷重をもたらさない状態であると理解される。

完全な封止線は好ましくは無作動係合で形成されない。他方で、作動係合では、完全な封止線が回転子と固定子との間に好ましくは形成される。無作動係合では、偏心スクリューポンプは、完全に封止された閉じ込めを形成せず、流体は、偏心スクリューポンプを通じて、入口から出口へと、または出口から入口へと流れることができる。

制御デバイス、好ましくは電子制御デバイスは、好ましくは偏心スクリューポンプの一部であるが、必ずしも筐体において偏心スクリューポンプと一体である必要はない。例えば、中央センタの一部である、または中央センタに接続される外部制御デバイスが、提供されてもよい。偏心スクリューポンプは、好ましくは電子制御を伴う制御箱が収容される筐体を有する。

本発明によれば、係合ユニットは、回転子と固定子との間の係合を、無作動状態において無作動係合に設定し、作動状態において作動係合に設定するように提供される。これは、好ましくは自動的に行われる。例えば、係合ユニットは、偏心スクリューポンプのための停止信号を受信し、停止信号を受信することに応答して、係合を作動係合から無作動係合へと低減するように設計され得る。係合ユニットは、偏心スクリューポンプのための始動信号を受信し、始動信号を受信することに応答して、係合を無作動係合から作動係合へと増加させるようにも設計され得る。

ある変形では、電子制御デバイスは、駆動モータを制御するためと、予荷重を変更するためとの両方のために提供される。この場合、電子制御デバイスは、例えばソフトウェアモジュールとして設計され得る係合ユニットを備えてもよい。

しかしながら、係合ユニットは、電子係合制御部を備えてもよく、好ましくは、係合を変更するために電子係合制御部によって作動させられる係合駆動部を備えてもよい。このような実施形態では、制御ユニットは、駆動モータと係合制御とを作動させるために同じ場所に設けられる必要がない。単純な実施形態では、駆動モータのための制御デバイスが配線接続されたスイッチによって形成されることも検討可能である。しかしながら、駆動モータが作動状態から無作動状態へと切り替わるとき、係合ユニットが係合を作動係合から無作動係合へと自動的に低減することが、好ましくは提供される。例えば、操作者が偏心スクリューポンプの始動ボタンを作動させる場合、電子制御ユニットは、駆動モータが無作動状態から作動状態へと切り替わり、回転子が回転するような方法で、駆動モータを制御する。係合ユニットは、係合を無作動係合から作動係合へと同時かつ自動的に増加させる。ここで操作者が偏心スクリューポンプを停止させるためのスイッチをさらに作動させる場合、または、これが上位の制御ユニットによって起動される場合、電子制御ユニットは、回転子が回転を停止し、駆動モータが作動状態から無作動状態へと切り替わるような方法で、駆動モータを制御する。係合ユニットは、係合が作動係合から無作動係合へと低減させられるような方法で、係合を同時かつ自動的に制御する。

係合ユニットは、運転停止時間期間またはその後に、係合を作動係合から無作動係合へと調整するように好ましくは設計される。運転停止時間期間は、作動状態から無作動状態への切り替えを好ましくは含む。例えば、運転停止時間期間は、停止信号が受信されてから回転子の完全な停止までの時間によって定められる。停止信号が受信された後、回転子の完全な停止に到達するためには、回転子の2～3回転から数回転の間が典型的には掛かる。係合は、運転停止時間期間の内に作動係合から無作動係合へと好ましくは低減される。しかしながら、回転子の完全な停止に到達されるとき、具体的には、完全な停止に到達された直後、または完全な停止の後の第1の所定の無作動時間に続いて、係合ユニットが係合を作動係合から無作動係合へと調整するように設計される場合、同様に好ましいとされる。例えば、係合は、1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、15秒、20秒、30秒、60秒、1分、2分、3分、5分、10分、20分、30分以内に、作動係合から無作動係合へと調整される。回転が停止し、完全な停止に到達されると、係合を作動係合から無作動係合へと調整しないことが有利である可能性もあり、これは、そのすぐ後に、偏心スクリューポンプが再び動作に設定され、回転子が回転に設定され得ることがあり得るためである。係合がポンプ手順の各々の短い中断で低減されないように、係合が作動係合から無作動係合へと低減される前に、最初に経過しなければならないこのような所定の無作動時間を規定することが可能である。これは、ポンプがより高い動作圧力のために設計されている場合、特に有用である。

逆に、係合ユニットは、なじみ運転時間期間またはその後に、係合を無作動係合から作動係合へと調整するように好ましくは設計される。なじみ運転時間期間は、無作動状態から作動状態への切り替えを好ましくは含む。偏心スクリューポンプが無作動状態にあり、係合が作動係合から無作動係合へと低減され、ここで回転子が回転するように偏心スクリューポンプが始動される場合、係合は無作動係合から作動係合へと増加させられる。なじみ運転時間期間は、始動信号が受信され、設定速度に到達されるまで継続する時間期間として定められ得る。係合は、なじみ運転時間期間の内に無作動係合から作動係合へと好ましくは増加させられる。設定速度に到達されるときのみ係合を無作動予荷重から作動予荷重へと増加させること、または、係合が作動係合へと増加させられるまで、設定速度に到達した後に例えば1秒間、2秒間、3秒間、5秒間、もしくは10秒間などの追加の待機時間で待機することも可能である。

電子係合制御部は、始動信号を上位の制御センタから受信すること、および、係合が無作動係合であるときに解放信号を制御センタへと発することも可能である。しかしながら、始動信号と、同じく停止信号とは、単にループされるだけであってもよく、電子係合制御部は、コンソールセンタ、または、駆動モータのための電子制御デバイスから独立して信号を受信し、動作状態に応じて自動的に係合を調整する。

さらなる代替において、係合ユニットは液圧設計のものである。これは、駆動モータが同様に液圧設計のものである場合、特に好ましいとされる。例えば、この場合、係合ユニットは、液圧媒体が受け入れられ得るのに介される液圧経路と、係合を調整するために回転子および/または固定子に連結される液圧駆動部とを備える。

好ましい実施形態では、回転子は、先細りの設計のものであり、円錐形態を好ましくは有する。この代替で、回転子は可変の偏心度を有してもよい。回転子は、好ましくは出口に向けて先細りである。同様に、回転子は、偏心度が出口に向けて低下または増加する場合に好ましいとされ得る。回転子が入口に向けて先細りであり、偏心度が入口に向けて低下または増加する逆の構成も可能である。

両方の変化において、係合の調整は、回転子および固定子の互いに対する軸方向変位を介して行われ得る。例えば、回転子および固定子が円錐形の設計のものである場合、回転子は、係合を増加させるために、先細りに向けて、固定子に対して変位させることができる。固定子は、係合を増加させるために、回転子の広い端に向けて変位させられてもよい。当然ながら、回転子と固定子との両方を変位させることも可能である。しかしながら、回転子を変位させることは、特定の構造の利点を有し得る。この点において、固定子を変位させるとき、具体的には、固定子が隣接の筐体部品に対してなおも封止されることを確保することが必要である。回転子の調整は、例えば、WO2018/130718に記載されている対策によって、容易に達成することができる。これらの測定は組み合わされてもよい。

さらに好ましい実施形態において、固定子は、作動係合と無作動係合との間の係合を調整するために、径方向に係合可能である。この実施形態は、回転子と固定子との間の係合が、固定子を径方向に圧縮することで設定または増加させられてもよいという考えに基づかれている。このために、固定子が支持要素とエラストマ部品とを備えることが提供されてもよく、少なくとも特定の領域において、支持要素はエラストマ部品をその全体において包囲する。支持要素は、好ましくは金属から形成され、エラストマ部品を径方向において支持する。ここで径方向の係合に影響を与えるために、例えば固定子の軸方向端面において、2つの調整要素が固定子に設けられることがさらに提供されてもよく、それら調整要素は可変相互間隔を有する。機械的な連結および/または接続が、2つの調整要素の間の相対距離を変えることで固定子のエラストマ部品の断面および長さを変更することが可能となるように、調整要素同士の間に好ましくは設けられる。そのため、2つの調整要素が互いに向けて移動させられる場合、例えば、エラストマ部品は軸方向に圧縮され、それによって、エラストマ部品の径方向の膨張が、径方向外向きと径方向内向きとの両方で実現される。支持要素が径方向外側に設けられるため、エラストマ部品の軸方向の圧縮は、回転子と固定子との間の予荷重が増加させられるように、エラストマ部品の径方向内向きの膨張をもたらすだけである。逆に、調整部品同士を互いから遠くに離して位置決めすることで、予荷重は再び低減させることができる。この場合、エラストマ部品の軸方向の長さは、無作動予荷重が、エラストマ部品の圧縮なしで、または、中立位置における調整要素で設定されるように、好ましくは選択される。

第2の態様において、本発明は、偏心スクリューポンプであって、好ましくは、本発明の第1の態様による偏心スクリューポンプの前述の好ましい実施形態のうちの1つによる偏心スクリューポンプを制御するための冒頭で言及された種類の方法によって、冒頭で言及された目的を達成する。方法は、偏心スクリューポンプを作動状態で動作させるステップであって、偏心スクリューポンプの固定子における回転子を、回転子と固定子との間の作動係合で回転させるステップ、停止信号を出力するステップ、および、停止信号に応答して、回転を停止し、偏心スクリューポンプの無作動状態に切り替えるステップを含む、作動状態で動作させるステップと、回転子と固定子との間の係合を作動係合から無作動係合へと低減するステップとを好ましくは含む。

本発明の第1の態様による偏心スクリューポンプと、本発明の第2の態様による方法とは、具体的には従属請求項において定められているように、同一および同様の下位の態様を有することは、理解されるべきである。この点において、偏心スクリューポンプおよび方法の好ましい特徴と、それらの利点とについて、その全体において先の記載を言及されたい。

停止信号は、偏心スクリューポンプの操作者、上位の制御ユニット、偏心スクリューポンプの電子制御ユニットのプログラム部などによって提供され得る。操作者は、ボタンまたは遠隔制御を介して停止信号を出力することができ、例えば、その停止信号は、偏心スクリューポンプの電子制御ユニット、および/または、偏心スクリューポンプの駆動モータにおいて受信される。例えば、システム制御、制御センタ、または、偏心スクリューポンプが搭載されている車両の制御といった上位の制御が、停止信号を出力することが提供されてもよい。動作計画が偏心スクリューポンプ自体の電子制御ユニットに組み込まれることが提供されてもよく、その動作計画は、例えば時間計画など、所定の基準に従って偏心スクリューポンプの動作を引き起こす。停止信号は、さらに、センサ、偏心スクリューポンプ、または上流もしくは下流に配置されるユニットによって出力されてもよい。

回転を停止するステップと、係合を低減するステップとは、同時に、部分的に、または完全に連続的に実行されてもよい。それらステップは、好ましくは、停止信号の出力に応答してすぐに、その出力の後に起こる。

偏心スクリューポンプは、好ましくは、偏心スクリューポンプが次に始動されるまで、無作動係合に対応する係合に留まる。これは、偏心スクリューポンプの無作動係合がスイッチオフ状態で常に維持されることを意味する。したがって、前述の利点が達成され、具体的には、回転子と固定子との間の予荷重の接触により引き起こされる応力緩和が防止される。

係合を作動係合から無作動係合へと低減するために、回転子と固定子との間の軸方向の位置が変更させられ、具体的には、回転子および/または固定子が作動位置から無作動位置へと移動する場合、作動位置と無作動位置とは、回転子のピッチの少なくとも1/50、1/40、1/30、1/10、1/5、1/4で離間される。無作動予荷重が作動予荷重より小さい場合、好ましいとされる。無作動予荷重は、作動予荷重と比較して、好ましくは10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%だけ低減される。

好ましい実施形態では、方法は、始動信号を出力するステップと、始動信号に応答して、回転子の回転を開始し、偏心スクリューポンプの無作動状態から作動状態へと切り替わるステップとを含む。方法は、好ましくは、始動信号に応答して、回転子と固定子との間の係合を無作動係合から作動係合へと増加させるステップを含む。回転を開始するステップと、係合を増加させるステップとは、同時に、部分的に、または完全に連続的に実行されてもよい。

第3の態様において、本発明は、偏心スクリューポンプであって、好ましくは、本発明の第1の態様による偏心スクリューポンプの前述の好ましい実施形態のうちの1つによる偏心スクリューポンプの電子制御ユニットにおいて実行されるとき、電子制御ユニットに、本発明の第2の態様による方法の前述の好ましい実施形態のうちの1つによる方法を実行させるプログラムコードを含むコンピュータプログラムを用いて、冒頭で言及された目的を達成する。

ここでも、本発明の第3の態様によるコンピュータプログラムと、本発明の第2の態様による方法と、本発明の第1の態様による偏心スクリューポンプとは、具体的には従属請求項において定められているように、同一および同様の下位の態様を有することは、理解されるべきである。この点において、本発明の第3の態様によるコンピュータプログラムについて、本発明の第1および第2の態様の前述の記載を、それらの全体において参照されたい。

ここで、本発明の実施形態が図面を参照して説明される。これらの図面は必ずしも同一の縮尺で描かれておらず、むしろ、図面は、概略的な形態および/または若干変形された形態を有し、これは説明のために有用である。図面から直接的に特定され得る教示への追加に関して、適切な先行技術を参照されたい。この場合、実施形態の形態および詳細に関する様々な変更および修正が、本発明の大まかな考えから逸脱することなく実施され得ることは、考慮されるべきである。本記載、図面、および請求項において開示されている本発明の特徴は、個別および任意の組み合わせの両方において、本発明の発展の基本となり得る。さらに、本記載、図面、および/または請求項において開示されている特徴のうちの少なくとも2つのすべての組み合わせは、本発明の範囲内にある。本発明の大まかな考えは、以下に図示および記載されている好ましい実施形態の正確な形態もしくは詳細に限定されない、または、請求項において請求されている主題と比較して規制される主題に限定されない。所与の測定範囲について、前記限度内にある値は、限度値としても開示され、必要に応じて使用および請求され得る。明確性のために、同じ符号が、同一または同様の機能を有する同一または同様の部品に対して以下で使用されている。

本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、好ましい実施形態の以下の記載、および、図面を参照して、明らかにされている。

第1の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 作動係合に設定されているときの、長手方向軸に対して垂直に偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 図2aに応じた長手方向軸に沿っての概略的な断面図である。 図2aに応じた長手方向軸に対して垂直での概略的な断面図である。 無作動係合に設定されているときの、長手方向軸に対して垂直に偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 図3aに応じた長手方向軸に沿っての概略的な断面図である。 図3aに応じた長手方向軸に対して垂直での概略的な断面図である。 第2の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 第3の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 作動係合での第4の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 無作動係合での第4の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 第5の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 第6の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 第7の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 第8の例示の実施形態による偏心スクリューポンプを貫いての概略的な断面図である。 グラフである。

偏心スクリューポンプ1は固定子2と回転子4とを有する。固定子は、固定子2の内部空洞6を通じて中心で延びる中心軸L1を有する。固定子2は、空洞6を画定し、エラストマ材料から形成されている内壁8を有する。壁8の内側輪郭は、2つのネジ状の螺旋を定めるように形成されている。回転子4は、同様に全体として螺旋状の形を有し、固定子2の螺旋形態のピッチは回転子4のピッチの2倍である。したがって、狭窄7によって分離される個々の室5が形成されている。

固定子2は入口10と出口12とをさらに有する。入口10は入口筐体14に接続され、入口筐体14は、入口管18がフランジ装着される入口フランジ16を有する。出口12には出口筐体20がさらに設けられ、出口筐体20は、出口管24がフランジ装着される出口フランジ22を有する。

図1に示されている実施形態は不動の偏心スクリューポンプに関し、偏心スクリューポンプは、具体的には、固定された手法でシステムに設置される。入口管18は、例えば排水配管といったさらなる配管へと合流してもよく、出口管は、別のさらなる配管または集合タンクに合流してもよい。

駆動シャフト26が入口筐体14を通じて延び、この駆動シャフトは、第1のカルダン継手28を介して回転子4に接続され、第2のカルダン継手30を介して歯車システム34の被駆動シャフト32と繋がる。2つのカルダン継手28、30を有するこのような駆動シャフト26の代わりに、偏心駆動を可能にする細い柔軟シャフトを使用することが同様に好ましい。歯車システム34は、入力側において駆動モータ36に接続されており、駆動モータ36は、この例示の実施形態によれば、電気モータとして設計されている。しかしながら、駆動モータ36は、相互接続された歯車システム34なしで、被駆動シャフト32に直接的に接続されてもよい。駆動モータ36は、被駆動シャフト32および/または歯車システム34から、ある間隔において、または軸方向にずれて配置されてもよく、例えばベルト駆動を介して、被駆動シャフト32および/または歯車システム34と繋がってもよい。さらなる代替として、駆動モータ36は、例えばジェロータモータなど、液圧機械204(図6参照)として設計される。

偏心スクリューポンプ1は、回転子4と固定子2との間の係合を調整するための係合ユニット39を有する。この例示の実施形態(図1)によれば、係合ユニット39は、固定子2が軸方向に変位可能に搭載されるように設計されている。固定子2は、矢印38によって指示されているように、長手方向軸L1に沿って変位可能である。そのために、固定子2は、入口筐体14および出口筐体20の一部分において受け入れられており、それら一部分はシール40、42で封止されている。固定子2の変位のために、係合ユニット39は接触部分44を有し、接触部分44は、この目的のために提供されている係合駆動部(図1では示されていない)と繋がることができる。

図2a、図2b、図2cおよび図3a、図3b、図3cは、概略的な図を参照して、係合へと変えることを示しており、つまり、狭窄7の調整も示している。

図2a～図2cは、作動係合に対応し、回転子4と固定子2との間に接触がある、回転子4と固定子2との間の係合を示しており、一方、図3a～図3cは、隙間Sが確立されるように、広がりを伴う無作動位置を示している。図2bは、図1にも示されているように、長手方向軸L1に沿っての断面を示している。回転子4は、図2a～図2cに関しては最も上方の位置にあり、これは、具体的には、長手方向軸L1に対して垂直での断面を各々が示している図2aおよび図2cに関して見られる。図2aは入口10の近くの断面を示しており、図2cは出口12における断面を示している。具体的には図2aおよび図2cを参照して見られるように、回転子4は、回転子4の周囲面3の一部分で、固定子2の内壁9に当接している。封止線Dが、接触の結果として狭窄7に形成される。ここでは回転子4と固定子2との間の作動予荷重である作動係合が、封止線Dが動作の間に実質的に連続的であることを確保する。予荷重が径方向において生成されるような方法で回転子4が固定子2に位置決めされることが、概して提供される。固定子2は、柔軟な材料から形成され、具体的にはエラストマなどから形成される。径方向における予荷重が、封止線Dの領域において、具体的には、より平面状の接触を伴う点と比較して、より点状の接触またはより小さい接触面積を伴う点において、固定子4の弾性変形を結果的にもたらす。

この例示の実施形態では全体的に円錐の設計のものである回転子4の軸方向の調整の結果として、狭窄7を広げ、それによって、作動係合または作動予荷重から無作動係合または無作動予荷重へと径方向の予荷重を低減すること、または、さらには封止線Dの代わりに隙間Sを確立することが、可能である。係合における低減は、円錐の広がる方向への、つまり、図2a～図3cを参照すると左への、回転子4の変位によって達成される。したがって、狭窄7は広げられ、無作動係合(図3a～図3c参照)が設定され得る。

固定子2に対する回転子4の作動位置PAおよび無作動位置PRが、図2bおよび図3bにおいて示されている。この例示の実施形態では、作動位置PAと無作動位置PRとは、回転子4のピッチの4分の1で離間されている(ピッチは、断面における2つの頂部の間、または2つの谷底部の間の距離であると理解される)。この距離は、信頼できる無作動係合を確保するのに概して十分である。図2a～図2cから容易に見られるように、具体的には、回転子の輪郭が固定子の輪郭と反対に延びる点において(図2bでは、具体的には、下方の領域で符号7、Dによって指示されている点において)、高い圧力が広がる。偏心スクリューポンプの無作動状態において、回転子4が駆動モータ36によって駆動されないとき、固定子2の材料の応力緩和、または、最悪の場合にはクリープが、具体的にはこれらの点において起こる可能性がある。これは、固定子2の内部形状に変更をもたらし、具体的には、動作が再開した後にすぐに減じることのない圧痕を固定子2の材料にもたらす。これらの圧痕は、通常は動作の間に再び減じるが、これは数分間または数時間掛かる可能性がある。動作の開始は、駆動モータ36が、回転子4と固定子2との間の摩擦による静摩擦トルクに打ち勝つ必要があるだけでなく、回転子4が、形成された凹みまたは圧痕から動き出す必要があるとき、特に問題となる。この理由のため、本発明は、回転子4と固定子2との間の係合、延いては無作動予荷重が、無作動状態において無作動係合または無作動予荷重に設定され、作動状態において作動係合または作動予荷重に設定され、無作動係合または無作動予荷重は、作動係合または作動予荷重より小さい。

この例示の実施形態では(図2a～図3c)、偏心度e1、e2が一定である一方で、回転子4の直径D1、D2は出口12の方向において縮小する。これは、e1およびe2が同一である一方で、D1がD2より大きいことを意味する。しかしながら、直径が同一である、つまり、D1がD2と同一であり、偏心度が変化する、つまり、例えばe1がe2より大きい実施形態も含まれる。これは、軸方向変位の間に対応する効果を有する。直径と偏心度との両方が長さにわたって変えられることも同様に可能である。

係合、延いては予荷重は、固定子2の径方向の広がりを生成するために固定子2が軸方向において絞られることで、調整されてもよい。そのために、調整要素(ここでは図示されていない)が、例えば、固定子の軸方向端面に設けられてもよく、調整要素は、可変相互間隔を有し、2つの調整要素の間の相対距離を変えることで固定子のエラストマ部品の断面および長さを変更することが可能となるように、機械的な連結および/または接続が調整要素と固定子との間に確立される。調整要素は、例えば、荷重ロッドを介して互いに接続される円形の圧力板として形成されてもよい。電圧が加えられたときに固定子2の径方向の拡張を引き起こす電気活性ポリマを固定子2に組み込むことも可能である。

図4は、図1に関連して変更されている例示の実施形態であり、同様の要素は同じ符号によって指示されている。この点において、第1の例示の実施形態(図1)の先の記載をその全体において参照されたい。回転子4と固定子2との間の予荷重に関して、図2a～図3cを参照されたい。

第1の例示の実施形態と対照的に、この例示の実施形態(図4)では、係合ユニット39は、明確には完全な駆動列25と共に回転子4が軸方向に変位可能となるように設計され、駆動列25は、この例示の実施形態によれば、駆動シャフト26と、歯車システム34と、駆動モータ36とから成るが、これらの要素のすべての3つが任意選択である。この点において、矢印37は、駆動モータ36も変位させられることを指示している。そのために、歯車システム34の筐体46は、固定子2の入口10の反対にあり、シール50によって周囲環境に対して封止される入口筐体14の一部分48に、変位可能に搭載されている。歯車システム34が存在しない事象では、駆動モータ36は、一部分48に直接的に、またはモータ搭載部を用いて搭載されてもよい。

回転子4を軸方向において変位させる目的のために、回転子4と固定子2との間の係合が、作動係合から無作動係合へと、および無作動係合から作動係合へと調整できるように、例えばスピンドル駆動部54(概略的にのみ示されている)を介して駆動列25(または、歯車システム34が設けられていない場合には駆動モータ36だけ)を変位させることができる別体の係合駆動部52が設けられる。

そのために、電子係合制御部53が、信号線56を介して偏心スクリューポンプ1または駆動モータ36の電子制御デバイス58に好ましくは接続される。駆動モータ36は、さらに、信号線60を介して電子制御デバイス58に接続される。電子制御デバイス58は、例えば、制御センタの一部であり得る、または、制御データもしくは調節データが入力もしくは受信されるのに介される受信または入力のインターフェース200を介して受信し、この制御データもしくは調節データに依存して制御または調節を実行するように設計される。例えば、設定量、または、設定量と実際の量との間の差が、この入力インターフェース200を介して電子制御デバイス58に入力され得る。この場合、入力インターフェース200は、ユーザーインターフェース、または、例えば制御センタといった上位ユニットへのインターフェースであり得る。追加または代替で、入力接続部202が、センサ、スイッチ、および/または上位制御ユニットに接続するために設けられてもよい。電子係合制御部53は、電子制御ユニットから、または上位ユニットから直接的に、始動信号を受信し、始動信号は、駆動モータ36を始動させる効果を有し、それに基づいて係合デバイス52を自動的に制御し、それによって係合デバイス52は係合を作動係合に設定する。電子係合制御部53は同様に停止信号を受信し、停止信号は、駆動モータ36を停止させる効果を有し、それに基づいて係合駆動部52を自動的に制御し、それによって係合を無作動係合に設定する。

他の実施形態では、電子制御ユニット58と係合制御部53とは1つの制御部に組み込まれてもよい。

図5は、図4の例示の実施形態と本質的に同様であるさらなる実施形態を示している。同一および同様の要素は、ここでも同じ符号によって指示されており、そのため、その全体において先の記載を参照されたい。図4を参照して記載された電子制御ユニット58が、図5による偏心スクリューポンプ1に同様に設けられていることは、理解されるべきである。

この例示の実施形態(図5)によれば、回転子4は、ここでも不動の固定子2に対して変位可能となるように配置されている。しかしながら、この例示の実施形態では、駆動モータ36は同様に不動および変位不可能である。全体として、駆動シャフト26は、ここでもカルダン継手30を介して駆動モータ36の被駆動シャフト32に連結されている。回転子4および駆動シャフト26の変位を可能とするために、被駆動シャフト32は、歯車システム34に、具体的には歯車システム34の被駆動歯車68に、変位可能に搭載されている。歯車68は、軸方向に変位可能なシャフト-ハブ接続によって被駆動シャフト32に連結されている。そのため、歯車システム34は、中空シャフトとして設計され、被駆動シャフト32が変位させられ得る歯車68が搭載されている。代替で、歯車68は、歯車システム34において変位可能であってもよく、被駆動シャフト32にしっかりと接続されてもよい。被駆動シャフト32はさらに、液体が駆動入口筐体14から歯車システム34へと浸透できないように、シール70を通じて案内される。駆動部52(図4参照)は、被駆動シャフト32、延いては回転子4の軸方向変位を可能とするために、被駆動シャフト32の外に位置する一部分72に配置され得る。

先の実施形態に基づかれている本発明のさらなる実施形態が、図6に示されている。同一および同様の要素は、先の例示の実施形態における要素と同じ符号によって指示されており、そのため、この点において、その全体において先の記載を参照されたい。

図6および図7では、偏心スクリューポンプ1は、先ず不動のポンプとして設計されておらず、スラリータンカー206を支持する農業用トレーラの一部である。スラリータンカー206は入口管18に接続されている。出口管24が拡散機208と滴下棒リンク機構210とに接続されている。したがって、本明細書で開示されている偏心スクリューポンプ1の他の実施形態でも実施され得る具体的に好ましい実施形態が、形成される。偏心スクリューポンプは、スラリーが固体物質を含み、そのため容易に汲み上げることができないため、スラリーを送達するのに特に適している。

先の例示の実施形態からのさらなる違いは、駆動モータ36がここでは液圧機械204として設計されていることである。液圧機械204は、供給配管および戻し配管(図示されていない)を介して農業用トレーラの液圧供給源(図示されておらず、これについては図8および図9を参照されたい)に接続でき、加圧された液圧媒体が供給され得る。

一例では、図4の例示の実施形態による駆動モータ36のような液圧機械204は、ポンプ筐体14に変位可能に搭載させることができ、回転子4を作動位置PA(図6)および無作動位置PR(図7)へと持って行き、それによって作動係合または作動予荷重および無作動係合または無作動予荷重を設定することができるようにするために、駆動部52を介して軸方向に変位させることができる。そのため、係合駆動部52は電子係合制御部53(図6、図7には示されていない)にさらに接続されている。液圧機械204は、電子制御デバイス58が液圧機械204を直接的に作動させず、どちらかと言えば液圧を供給するための液圧ポンプ(ここでは示されていない)を作動させるように、供給圧力を介してのみ駆動され得る。

図6および図7では、液圧被駆動シャフト212が液圧機械204において変位可能に搭載されている。そのため、液圧被駆動シャフト212は、第2のカルダン継手30を介して駆動シャフト26にさらに接続されている。したがって、液圧被駆動シャフト212は、液圧機械の中空シャフトにおいて変位可能に搭載されている。

ここで、図8および図9は、駆動モータが液圧機械204として設計されており、係合ユニット39が純粋に液圧の設計のものである2つの変形を示している。液圧の設計の係合ユニット39は、図6および図7を参照して記載されている実施形態において有利に使用され得る。

液圧ポンプ220がここでは液圧供給源を形成している。液圧ポンプ220は、方向弁224を介して第1の液圧配管226および第2の液圧配管228に接続されており、これらの配管に液圧を供給する。第1の液圧配管226は液圧機械204につながっており、液圧機械204は、ここで示されている例示の実施形態では、初めに歯車システム34に接続されている。歯車システム34は、図5を参照して記載されているように、被駆動シャフト32が軸方向に変位可能な手法で延びるのに通る中空シャフトが搭載されている。方向弁224が切り替わるとすぐに、液圧媒体が送達され、液圧機械204は被駆動シャフト32を駆動する。

係合ユニット39は、第2の液圧配管228と、係合駆動部52を形成する液圧駆動部230とを備える。液圧駆動部230は、ここでは、シリンダ室234とピストン236とを有する液圧昇降シリンダ232であり、ピストン236は、好ましくは相互接続されたアキシャル軸受で、被駆動シャフト32にさらに接続されており、被駆動シャフト32を軸方向に変位させることができる。シリンダ室234と反対の側には、図8を参照してピストン236に左へと荷重を掛ける復元バネ238が設けられている。したがって、復元バネ238は係合を無作動係合に設定するように供し、係合は、シリンダ室234における圧力を介して作動係合に設定され得る。

第2の液圧配管228では、所望の移動速度を達成するために、延いては、無作動位置から作動位置への、および作動位置から無作動位置への移動のための時間を得るために、堆積流量をいくらか減らすように機能するスロットル240が設けられている。

この実施形態では、係合は作動係合および無作動係合に常に自動的に設定される。方向弁224が切り替わるとすぐに、液圧が液圧機械204に供給され、その結果として液圧機械204は回転子4を駆動し、また、液圧は液圧駆動部230にも供給され、それによって係合を作動係合に設定する。液圧機械が不動となるように方向弁224が切り替えられる場合、戻しバネ238は、係合が無作動係合に設定されることを確保する。

図9は、図8におけるものと同様の変形を示しており、同一および同様の要素は同じ符号によって指示されている。この点において、先の記載をその全体において参照されたい。

図8とは対照的に、入口筐体14に固定された手法で配置される液圧機械204が図9では設けられておらず、液圧機械204は、図4による例示の実施形態の配管に沿って、入口筐体14においてそれ自体が変位可能に配置されている。係合ユニット39の液圧駆動部230は、液圧機械204を変位させることで係合を設定するために、液圧機械204に直接的に作用する。

回転子4は、図10による例示の実施形態でも変位可能であり、固定子2は、入口筐体14および出口筐体20において不動の手法で受け入れられている。この例示の実施形態によれば、駆動シャフト26は、2つの部品で設計されており、第1の部品74と第2の部品76とを有する。2つの部品74、76は、一方が他方の内部に入れ子状に押し込まれており、伸長要素80が、第1の要素74における凹所78において、2つの部品74、76の間に形成されている。伸長要素80は、第1のシャフト部品74に対する第2のシャフト部品76の変位を介して駆動シャフト26の軸方向長さを変更させることができるように機能する。回転子4の変位は、伸長要素80の伸長、または伸長要素80における縮小を介して可能とされる。例えば、伸長要素80は、作動手順の結果として移動を可能にするスピンドル、ピストン、移動可能な磁気コア、電気活性ポリマなどを備え得る。電気接続が、被駆動シャフト32を介して実現され得る、または、誘導的に、および/もしくは無線を介して実施され得る。滑り接触が検討されてもよい。

最後に、図11は、ここでも固定子2に対する回転子4の変位を可能にする偏心スクリューポンプ1の例示の実施形態を示している。この例示の実施形態では、駆動シャフト26は、図1、図4、図5、および図6の最初の4つの例示の実施形態におけるように、再び1つの部品で形成されている。駆動シャフト26は、カルダン継手30を介して被駆動シャフト32に接続されている。

図11による例示の実施形態では、カルダン継手28を回転子4に接続するシャフトジャーナル82が、2つの部品で形成されており、回転子4に堅く接続される第1の部品84と、カルダン継手28に接続される第2の部品86とを有する。部品84および86は、一方が他方の内側に入れ子状に押し込まれており、図10による伸長要素80に対応する伸長要素80が部品84に形成されている。代替で、駆動部が回転子4の端面88に作用し、これによって回転子4を軸方向に変位させることが提供されてもよい。

電子制御デバイス58および係合制御部53は、図4による例示の実施形態において例を用いて示されているだけであるが、他の例示の実施形態に存在してもよいことは、理解されるべきである。同様に、各々の例示の実施形態には、駆動モータ36が液圧機械204として設計されていない場合であっても、図8および図9に示されているような液圧の係合ユニット39が搭載されてもよい。

ここで、作動状態と、無作動状態と、作動係合FBと、無作動係合F0との間の関係が、図12に示されているグラフを参照して記載されている。係合Fが、上のグラフにおいて時間tに対してプロットされており、回転子4の速度nが、下のグラフにおいて時間tに対してプロットされている。

開始において、おおよそ座標系の原点で、速度n=n0=0であり、係合Fは無作動係合F0に設定されている。値F0がここではx座標にないという事実は、無作動係合または無作動予荷重が正であることを必ずしも意味しておらず、どちらかと言えば、回転子4と固定子2とは、互いと触れていない可能性がある、または、固定子2に荷重が完全または実質的にないように互いとわずかにだけ触れている可能性がある。いずれの場合でも、無作動係合または無作動予荷重F0は、固定子2の材料の応力緩和およびクリープが固定子2の接触点において起こらないように、または、固定子が硬い固定子である場合、十分に大きい隙間が確立されるように、選択されるべきである。

時間tn1において、始動信号が、出力インターフェース200などを介して出力される。これに応答して、電子制御デバイス58は駆動モータ36を作動させ、これは回転子4を駆動し、回転子4は回転し始める。回転子4の速度nは設定速度nNまで増加し、これは時間tn2に到達させられる。(速度に関する)作動状態もここで到達される。tn1とtn2との間の時間期間は、なじみ運転時間期間、立ち上げ時間期間、または始動時間期間と表すことができる。図12に示されている例示の実施形態では、係合Fは、なじみ運転時間期間内に無作動係合F0から作動係合FBへと部分的に増加させられる。これは、同様に始動信号に応答して、係合ユニット39によって自動的に実行される。時間間隔が、時間tn1と、係合ユニット39が回転子4の軸方向の調整を介して係合Fを増加させ始める時間tF1との間に設けられる。これは必須ではなく、時間tn1とtF1とが一致すること、または、tF1がtn1の前であることが、同様に提供されてもよい。tF1がtn1の前である場合は、回転子4が固定子2に接して位置し、接触点における特定の応力緩和が、固定子2における回転子4の重量の力のために起こる場合、特に好ましいとされる。この場合、例えば、回転子4の回転が開始される前に、初めに回転子4を軸方向に短い距離で変位させることが、好ましいとされる。時間tF1は好ましくは時間tn2の後であり、好ましくは、例えば1秒間、2秒間、3秒間、5秒間、または10秒間といった所定の待機時間でずらされる。さらに、係合の傾きが速度の傾きより小さいことが、図12から見て取られる。これも要件ではなく、これらの傾きは、動作の種類、ポンプ流体、材料、および材料の組み合わせに応じて、適合および選択され得る。

偏心スクリューポンプ1が、時間tF2から作動状態において作動係合FBで動作した後、停止信号が、例えばここでも入力インターフェース200を介して、時間tn3において出力される。しかしながら、これは、例えば、tn2とtn3との間の時間差に基づかれた、または、センサ信号に基づかれたなど、自動的に生成された停止信号であってもよい。その時間から、回転子4の速度nは、電子制御デバイス58によって再び低減させられ、ここでは、速度nが増加したときの速度と同じ傾きで低下する。これは必須ではなく、傾きは異なってもよい。具体的には、停止にできるだけ素早く到達される場合、しばしば好ましいとされる。速度nが再び値0にほとんど到達した後、係合ユニット39は係合Fを作動係合FBから無作動係合F0へと低下させる。そのため、無作動係合F0は、時間tn4の後である時間tF4において達成される。tn3とtn4との間の時間期間は運転停止時間期間として表すことができる。ここで示されている例示の実施形態では、そのため、作動係合FBから無作動係合F0への係合Fにおける変化は、運転停止時間期間内に部分的に実現される。期間は全体として重なってもよく、tF3はtn3と一致してもよく、tF4はtn4と一致してもよい。時間tF3は、時間tn3の前、または時間tn4の後であってもよい。時間tF4が、時間tn3の前もしくは後、または、時間tn4の前もしくは後である場合も検討可能であり、好ましいとされる。

停止信号が(tn3において)出力された後にすぐに始動信号が再び受信される場合、待ち時間がtn3とtF3との間に設けられてもよい。この待ち時間は、具体的な用途に応じて規定されてもよく、数秒間または数分間の長さとなり得る。

1 偏心スクリューポンプ
2 固定子
3 周囲面
4 回転子
6 内部空洞
8、9 内壁
10 入口
12 出口
14 入口筐体、ポンプ筐体
16 入口フランジ
18 入口管
20 出口筐体
22 出口フランジ
24 出口管
25 駆動列
26 駆動シャフト
28 第1のカルダン継手
30 第2のカルダン継手
32 被駆動シャフト
34 歯車システム
36 駆動モータ
39 係合ユニット
40、42 シール
44 接触部分
48 入口筐体14の一部分
52 係合駆動部、係合デバイス
53 電子係合制御部
54 スピンドル駆動部
56 信号線
58 電子制御デバイス、電子制御ユニット
68 被駆動歯車
70 シール
72 被駆動シャフト32の外に位置する一部分
74 第1の部品、第1の要素、第1のシャフト部品
76 第2の部品、第2のシャフト部品
78 凹所
80 伸長要素
82 シャフトジャーナル
84 第1の部品
86 第2の部品
88 端面
200 受信または入力インターフェース、出力インターフェース
202 入力接続部
204 液圧機械
206 スラリータンカー
212 液圧被駆動シャフト
220 液圧ポンプ
224 方向弁
226 第1の液圧配管
228 第2の液圧配管
230 液圧駆動部
232 液圧昇降シリンダ
234 シリンダ室
236 ピストン
238 復元バネ、戻しバネ
240 スロットル
D 封止線
D1、D2 直径
e1、e2 偏心度
F 係合
F0 無作動係合
FB 作動係合
L1 中心軸、長手方向軸
n 回転子4の速度
nN 設定速度
PA 作動位置
PR 無作動位置
S 隙間
t 時間

Claims (24)

1. 固体含有液体を送達するための偏心スクリューポンプ(1)であって、
   螺旋状に巻かれた回転子(4)と、
   入口(10)および出口(12)を有する固定子(2)であって、前記回転子(4)は、前記固定子(2)の長手方向軸(L1)の周りに回転可能となるように配置され、前記固定子(2)は、前記回転子(4)に対応する螺旋状内壁(8)を有し、前記回転子(4)と前記固定子(2)とは、前記液体を輸送するように機能する少なくとも1つの室(5)が形成されるような方法で互いに対して配置および設計され、前記室(5)は封止線(D)によって分離される、固定子(2)と、
   前記回転子(4)を回転させるための駆動モータ(36)と、
   少なくとも、前記回転子(4)が回転させられる作動状態、および、前記回転子(4)が回転しない無作動状態において、前記駆動モータ(36)を制御するための制御デバイス(58)と
   を有し、
   前記回転子(4)と前記固定子(2)との間の係合(F)を、前記無作動状態において無作動係合(F0)に設定し、前記作動状態において作動係合(FB)に設定するように設計される係合ユニット(39)であって、前記無作動係合(F0)は前記作動係合(FB)より小さい、係合ユニット(39)をさらに有する、偏心スクリューポンプ(1)。
2. 前記無作動係合(F0)は、前記回転子(4)と前記固定子(2)との間の接触が実質的に荷重のないような方法で設定される、請求項1に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
3. 前記作動係合(FB)の場合、実質的に完全な封止線(D)が前記回転子(4)と前記固定子(2)との間に形成される、請求項1または2に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
4. 前記係合ユニット(39)は、運転停止時間期間(tn3-tn4)の間または前に前記係合(F)を前記作動係合(FB)から前記無作動係合(F0)へと調整するように設計され、前記運転停止時間期間は、前記作動状態から前記無作動状態への切り替えを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
5. 前記係合ユニット(39)は、なじみ運転時間期間(tn1-tn2)の間またはその後に前記係合(F)を前記無作動係合(F0)から前記作動係合(FB)へと調整するように設計され、前記なじみ運転時間期間は、前記無作動状態から前記作動状態への切り替えを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
6. 前記係合ユニット(39)は、電子係合制御部(53)と、前記係合を変更するために前記電子係合制御部(53)によって作動させられる係合駆動部(52)とを備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
7. 前記係合ユニット(39)は、液圧経路(228)と、前記係合が液圧を加えることで調整できるような方法で前記回転子および/または前記固定子に連結される液圧駆動部(230)とを備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
8. 前記回転子(4)は、先細りで好ましくは円錐形の形態を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
9. 前記回転子(4)は可変偏心度(e1，e2)を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
10. 前記回転子(4)は前記出口(12)に向けて先細る、請求項8または9に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
11. 前記作動係合(FB)から前記無作動係合(F0)への前記係合(F)の調整は、前記回転子(4)の軸方向変位を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
12. 前記回転子(4)は、作動位置(PA)と無作動位置(PR)との間で軸方向に変位可能である、請求項1から11のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
13. 前記固定子(2)は支持要素とエラストマ部品とを備え、前記係合は、前記作動係合が作動予荷重(FB)となり、前記無作動係合が無作動予荷重(F0)となるように、前記回転子と前記固定子との間に予荷重を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
14. 前記固定子(2)は、前記予荷重(F)を前記作動予荷重(FB)と前記無作動予荷重(F0)との間で調整するために、径方向に係合可能である、請求項13に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
15. 前記固定子(2)に配置され、可変相互間隔を有する2つの調整要素が設けられ、前記2つの調整要素の間の相対距離を変えることで前記固定子の前記エラストマ部品の断面および長さを変更することが可能となるように、機械的な連結および/または接続が前記調整要素と前記固定子(4)との間に確立される、請求項13または14に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
16. 前記固定子(4)は硬い固定子であり、前記作動係合は、封止線が形成されるように選択され、前記無作動係合は、隙間が前記回転子と前記固定子との間に形成されるように選択される、請求項1から12のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプ(1)。
17. 具体的には請求項1から16のいずれか一項に記載の偏心スクリューポンプである偏心スクリューポンプ(1)を制御するための方法であって、
    前記偏心スクリューポンプを作動状態で動作させるステップであって、
    前記偏心スクリューポンプの固定子における回転子を、前記回転子と前記固定子との間の作動係合で回転させるステップ、
    停止信号を出力するステップ、および、前記停止信号に応答して、
    前記回転を停止し、前記偏心スクリューポンプの無作動状態に切り替えるステップ
    を含む、作動状態で動作させるステップと、
    前記回転子と前記固定子との間の係合を前記作動係合から無作動係合へと低減するステップと
    を含む方法。
18. 運転停止時間期間が、前記停止信号が出力されてから前記回転子の回転停止までの時間によって定められ、前記作動係合から前記無作動係合への前記係合における前記低減は、実質的に少なくとも部分的に前記運転停止期間の間または後に行われる、請求項17に記載の方法。
19. 前記作動係合から前記無作動係合への前記回転子と前記固定子との間の前記係合における前記低減は、作動位置から無作動位置への前記回転子の軸方向変位を含む、請求項17または18に記載の方法。
20. 前記作動係合から前記無作動係合への前記回転子と前記固定子との間の前記係合における前記低減は、前記固定子のエラストマ部品の断面および長さを変更するために、前記固定子における2つの調整要素の間の相対距離を変えることを含む、請求項17から19のいずれか一項に記載の方法。
21. 作動位置と無作動位置とは、前記回転子のピッチの少なくとも1/50、1/40、1/30、1/10、1/5、または1/4で離間される、請求項17から19のいずれか一項に記載の方法。
22. 始動信号を出力するステップと、前記始動信号に応答して、
    前記回転子の回転を開始し、前記偏心スクリューポンプの前記無作動状態から前記作動状態へと切り替わるステップと
    を含む、請求項17から21のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記始動信号に応答して、
    なじみ運転時間期間またはその後に、前記回転子と前記固定子との間の前記係合を前記無作動係合から前記作動係合へと増加させる、請求項22に記載の方法。
24. なじみ運転時間期間が、前記始動信号が出力されてから前記回転子の設定速度に到達されるまでの時間によって定められ、前記無作動係合から前記作動係合への前記係合における前記増加は、少なくとも部分的に前記なじみ運転時間期間の間または後に行われる、請求項23に記載の方法。

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