JP2023523059A - Eccentric screw pump status detection - Google Patents

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Abstract

偏心スクリューポンプであって、ポンプ入口開口部及びポンプ出口開口部を有するポンプハウジングと、ポンプハウジング内に配置された固定子と、固定子内に配置された回転子と、駆動モーと、トルクを伝達するために、駆動モータを回転子に接続するドライブシャフトとを備える駆動ユニットとを備える駆動ユニットと、を備え、回転軸を中心に回転運動する回転子は固定子内に案内され、偏心スクリューポンプの状態変数を検出するための状態センサを有し、回転子又はドライブシャフトにおける状態変数を検出するための状態センサは、回転子又はドライブシャフトに配置されるか、又は、信号線によって回転子又はドライブシャフトに接続することによって、回転子又はドライブシャフトから離れて配置される。An eccentric screw pump, comprising: a pump housing having a pump inlet opening and a pump outlet opening; a stator disposed within the pump housing; a rotor disposed within the stator; a drive motor; a drive unit comprising a drive shaft connecting the drive motor to the rotor for transmission, the rotor in rotary motion about the axis of rotation being guided in the stator and the eccentric screw A state sensor for detecting a state variable of the pump and a state sensor for detecting a state variable in the rotor or the drive shaft may be arranged on the rotor or the drive shaft or may be connected to the rotor by a signal line. or placed away from the rotor or drive shaft by connecting to the drive shaft.

Description

本発明は、偏心スクリューポンプに関し、当該偏心スクリューポンプは、ポンプ入口開口部及びポンプ出口開口部を有するポンプハウジングと、ポンプハウジング内に配置された固定子と、固定子内に配置された回転子と、駆動モータと、トルクを伝達するために駆動モータを回転子に接続するドライブシャフトと、を備え、回転軸を中心に回転運動する回転子は、固定子内に案内され、偏心スクリューポンプの状態変数を検出するための状態センサを有する。 The present invention relates to an eccentric screw pump comprising a pump housing having a pump inlet opening and a pump outlet opening, a stator arranged within the pump housing, and a rotor arranged within the stator. , a drive motor, and a drive shaft connecting the drive motor to a rotor for transmitting torque, the rotor having rotary motion about an axis of rotation being guided in a stator to provide an eccentric screw pump. It has a state sensor for sensing state variables.

偏心スクリューポンプは、多様な応用において様々な媒体を搬送するために利用される。偏心スクリューポンプは、容積変位ポンプの原理により動作し、その目的のために回転子を備え、当該回転子は、固定子内の回転子長手軸を中心に回転するように駆動される。そして、この回転子長手軸は、固定子長手軸を中心に回転し、当該固定子長手軸は、前記回転子長手軸から離れて配置され、典型的には回転子長手軸と平行に延びている。これによって、固定子長手軸を中心とした回転子の回転と、回転子長手軸を中心とした回転子の回転とは、補完的な偏心回転となり、その結果、固定子内の回転子の重畳した動きが生じる。偏心スクリューポンプは、所定の回転数で動作し、当該所定の回転数は所望の搬送量に比例するため、所定の搬送量を計画的に搬送するように利用することができる。偏心スクリューポンプは、生産エンジニアリングの分野でよく使用され、異物を含む液体を供給するために使用されることがよくある。特に生産エンジニアリングの応用分野において、また、一般的な応用においても、偏心スクリューポンプの故障は、生産ライン全体の長時間のダウンタイムを引き起こす場合が多く、これはユーザにとって重大な不利益となる。 Eccentric screw pumps are used to convey a wide variety of media in a wide variety of applications. Eccentric screw pumps operate on the principle of a volumetric displacement pump and for that purpose comprise a rotor which is driven in rotation about a rotor longitudinal axis in a stator. The rotor longitudinal axis then rotates about the stator longitudinal axis, the stator longitudinal axis being spaced from the rotor longitudinal axis and typically extending parallel to the rotor longitudinal axis. there is Thereby, the rotation of the rotor about the longitudinal axis of the stator and the rotation of the rotor about the longitudinal axis of the rotor are complementary eccentric rotations, resulting in a superposition of the rotor in the stator. movement occurs. Since the eccentric screw pump operates at a predetermined rotational speed, which is proportional to the desired conveyed amount, it can be used to systematically convey the predetermined conveyed amount. Eccentric screw pumps are often used in the field of production engineering and are often used to supply liquids containing foreign matter. Especially in production engineering applications, but also in general applications, failure of eccentric screw pumps often leads to long downtime of the entire production line, which is a significant disadvantage for the user.

偏心スクリューポンプの故障には、多くの原因が考えられる。故障の原因としてよくあるのは、固定子の過度の摩耗である。偏心スクリューポンプの多くの構造モードにおいて、固定子がゴム材料又は他のエラストマーによるシェル構造として作られ、金属製の回転子は、回転子と固定子との間で発生する摩耗がしばしば固定子に実質的な影響を与えるように配置される。しかし、エキセントリック(eccentric)の動きによって引き起こされる動きの揺れモードはまた対応する取り付けを必要とし、駆動部には、ウォブルシャフト(wobble shaft)による対応するトルクの伝達が必要であり、当該ウォブルシャフトは、多くの場合、2つの自在継ぎ手によって具現化される。偏心スクリューポンプの多くの構造モードでは、これらの自在継ぎ手は更に固定子の入口領域に配置され、その結果、搬送媒体の摩擦に晒され、これらの自在継ぎ手への応力が生じ、自在継ぎ手のシールに漏れが生じる可能性があり、継ぎ手の摩耗やベアリングの損傷につながる可能性があり、そして、偏心スクリューポンプの故障につながる可能性がある。 There are many possible causes for the failure of eccentric screw pumps. Excessive stator wear is a common cause of failure. In many construction modes of eccentric screw pumps, the stator is made as a shell structure by rubber material or other elastomer, and the rotor is made of metal, the wear that occurs between the rotor and stator often causes the stator to Positioned to have a substantive impact. However, the swaying mode of motion caused by eccentric motion also requires a corresponding mounting, and the drive requires a corresponding transmission of torque by a wobble shaft, which is , often embodied by two universal joints. In many modes of construction of eccentric screw pumps, these universal joints are additionally arranged in the inlet region of the stator, as a result of which they are exposed to the friction of the conveying medium, which leads to stresses on these universal joints and the sealing of the universal joints. can leak, which can lead to wear of the fittings and damage to the bearings, and can lead to failure of the eccentric screw pump.

これらの問題に対処するために、既に様々な解決策が提案されている。マイナーな偏心を有する偏心スクリューポンプの場合、ウォブルシャフトの実施形態は、屈曲トーションバー(flexing torsion bar)として具現化される。例えば、その結果、ドライブトレイン(drivetrain)の2つの自在継ぎ手を省くことができ、摩耗や故障の原因となる1つを回避することができる。しかし、この構成モードは、スループットの高いポンプには適していない。スループットの高いポンプには、比較的大きな偏心が有利であって、そして、前述した構造モードは、比較的小型のタイプのポンプ構造に限定される。 Various solutions have already been proposed to deal with these problems. For eccentric screw pumps with minor eccentricity, the wobble shaft embodiment is embodied as a flexing torsion bar. For example, as a result, two universal joints in the drivetrain can be eliminated, avoiding one cause of wear and failure. However, this configuration mode is not suitable for high throughput pumps. A relatively large eccentricity is advantageous for high throughput pumps, and the construction modes described above are limited to relatively small types of pump construction.

欧州特許文献EP2944819B1により、偏心スクリューポンプの回転子又は固定子を交換するための修理時間を大幅に短縮できる偏心スクリューポンプの構造モードを開示している。これは、偏心スクリューポンプに接続されたパイプラインをこの目的のために分解する必要なく、又は他の分解ステップを実行することなく、固定子をその中に配置された回転子と共同して外側に旋回できるようにする固定子フランジの特定の設計によって達成される。ここでは、回転子の分解に必要されるウォブルシャフトからの回転子の解放は、回転子自体のキャビティを介して行うことができるので、入口チャンバー内に配置されたフランジを分解するために入口チャンバーへのアクセスが不要である。このメンテナンスしやすい偏心スクリューポンプの構造により、メンテナンスのときに大きな利点が実際に得られている。しかしながら、通常の生産運転において、そのような保守作業をよりよく計画できるようにするためには、保守の必要性を予測することが更に望ましい。 European patent document EP 2 944 819 B1 discloses a mode of construction of an eccentric screw pump that can significantly reduce the repair time for replacing the rotor or stator of the eccentric screw pump. This allows the stator to be externally coupled with the rotor arranged therein without having to disassemble the pipeline connected to the eccentric screw pump for this purpose or perform other disassembly steps. This is achieved by a specific design of the stator flange that allows it to be swiveled into position. Here, the release of the rotor from the wobble shaft required for disassembly of the rotor can be accomplished through a cavity in the rotor itself, so that the inlet chamber for dismantling the flange located in the inlet chamber does not require access to The construction of this maintenance-friendly eccentric screw pump actually offers great advantages when it comes to maintenance. However, in normal production operations, it is further desirable to anticipate maintenance needs in order to be able to better plan such maintenance activities.

この目的のために、偏心スクリューポンプのメンテナンスが必要となる動作状態を特定するために、様々なアプローチが検討されてきた。 To this end, various approaches have been explored to identify operating conditions that require maintenance of eccentric screw pumps.

偏心スクリューポンプの特定の動作パラメータのモニタリングは、ドイツ特許文献DE10063953A1に記載されており、圧力トランスデューサ、温度センサ、及び振動センサが、継手若しくはマウンティング(mounting)の領域、又は、回転子若しくは固定子の領域に配置される。この測定原理は、他のタイプのポンプ構造におけるアプローチによるものである。具体的には、例えば、日本特許文献JP6015049A又はドイツ特許文献DE19649766Aにより、温度又は振動値を評価して状態をモニタリングすることで、ポンプの摩耗状態に関するステートメントが得られることが知られている。しかしながら、このアプローチは、偏心スクリューポンプの偏心運動によって引き起こされる特定の振動状態について、偏心スクリューポンプの通常の動作状態に対して、摩耗を示す作動状態を十分確実に検出できるように、複数の異なるセンサの配置を設けるものである。このようなアプローチの場合、これは、摩耗状態の検出を達成するために、多くの異なるセンサの配置による不利につながる。その結果、偏心スクリューポンプの組立て及び分解が更に著しく妨げられるだけでなく、偏心スクリューポンプのコストが高くなる。更に、このように複雑な複数の異なるセンサを使用しても、実際にメンテナンスが必要となる摩耗状態を確実に特定できないか、重大な損傷が発生した場合にのみ特定できることが実証されている。特に、確実且つ予防的に、摩耗の増加につながる動作状態を特定することは不可能である。 Monitoring of specific operating parameters of eccentric screw pumps is described in German Patent Document DE 100 63 953 A1, in which pressure transducers, temperature sensors and vibration sensors are located in the area of the joint or mounting or of the rotor or stator. placed in the area. This measurement principle is due to the approach in other types of pump construction. In particular, it is known, for example from Japanese Patent Document JP6015049A or German Patent Document DE19649766A, that monitoring the condition by evaluating temperature or vibration values yields a statement about the wear condition of the pump. However, this approach does not allow for the specific vibration conditions caused by the eccentric motion of the eccentric screw pump to be sufficiently reliable to detect operating conditions indicative of wear versus the normal operating conditions of the eccentric screw pump. It provides the placement of the sensors. With such an approach, this leads to the disadvantage of many different sensor placements to achieve wear condition detection. As a result, the assembly and disassembly of the eccentric screw pump is not only significantly hampered, but also the cost of the eccentric screw pump is increased. Moreover, it has been demonstrated that even with such a complex multiplicity of different sensors, it is not possible to reliably identify wear conditions that actually require maintenance, or only when significant damage has occurred. In particular, it is not possible to identify operating conditions leading to increased wear in a reliable and preventive manner.

ドイツ特許文献DE2005019063B3から、1つの振動センサを偏心スクリューポンプの外部に配置し、当該振動センサの測定結果を評価して、特定の動作状態又は摩耗状態のそれぞれに関して、結論を導き出すことが知られている。これは確かに、多数のセンサによる分解の妨げ及びコストの増加といった欠点に対処するが、摩耗の状態及び摩耗の増加につながる動作状態の信頼できる検出は、この従来技術によっても達成することができない。 From German patent document DE 2005019063 B3 it is known to arrange a vibration sensor outside the eccentric screw pump and evaluate the measurement results of this vibration sensor to draw conclusions regarding specific operating or wear conditions, respectively. there is While this certainly addresses the drawbacks of hindering disassembly and increasing costs due to the large number of sensors, reliable detection of conditions of wear and operating conditions leading to increased wear cannot be achieved by this prior art. .

ドイツ特許文献DE102018113347A1から、更新されたより最近のアプローチが知られている。このアプローチでは、偏心スクリューポンプの出口で圧力を検出することにより、動作圧力又はポンプのトルクの形の作動パラメータが、偏心スクリューポンプでモニタリングされる。この動作圧力/トルクのモニタリングでは、フーリエ変換による信号の評価によって、特定の動作パラメータに関するステートメントが得られる。理論的には、ポンプ出口におけるセンサアセンブリによって、以前の知られている解決策と比較してより容易な組立て及び分解を達成することができる。しかしながら、センサの処理には、ポンプの動作圧力に関するステートメント、及びそこからトルクに関するステートメントを間接的に導出することは、特定の評価モードによって、そして、キャリブレーションされた比較値と比較することによって行われなければならないという欠点がある。また、このステートメントは、かなりの程度で、ポンプされる媒体の関数であり、ポンプ出口におけるラインネットワークにより影響される。摩耗状態、特に、保守が必要となる摩耗状態、又は将来の予測可能な時点で保守が必要となる摩耗状態は、この検出及び測定値の評価によって確実に検出することはできない。 An updated and more recent approach is known from German patent document DE 10 2018 113 347 A1. In this approach, operating parameters in the form of operating pressure or pump torque are monitored in an eccentric screw pump by sensing pressure at the outlet of the eccentric screw pump. In this operating pressure/torque monitoring, evaluation of the signal by Fourier transform yields statements about specific operating parameters. Theoretically, a sensor assembly at the pump outlet can achieve easier assembly and disassembly compared to previously known solutions. However, the processing of the sensors includes a statement about the operating pressure of the pump, and indirectly deriving a statement about the torque therefrom, by means of a specific evaluation mode and by comparison with calibrated comparison values. There is a drawback that it must be broken. Also, this statement is to a large extent a function of the medium being pumped and influenced by the line network at the pump outlet. Wear conditions, in particular wear conditions that require maintenance or that require maintenance at a foreseeable time in the future, cannot be reliably detected by this detection and measurement evaluation.

これまでのアプローチは、特に、メンテナンスが必要な状態を直接に検出対象としている。しかしながら、本発明者らのコンセプトによれば、特に摩耗を引き起こす動作状態を予防的に回避できるように偏心スクリューポンプを制御することができれば、原則的に有利である。ただし、この目的のためには、既にメンテナンスが必要な摩耗状態の検出だけでなく、摩耗の増加につながる動作状態も検出する必要がある。また、一方では、摩耗の増加につながる動作状態は、偏心スクリューポンプの動作を変更することによって回避でき、他方では、摩耗の影響を最小限に抑えることができる。本発明者らのコンセプトによれば、これは、例えば、ポンプの始動挙動においてそれを明らかにすることができる。ポンプの低摩耗ランプアップが、回転速度の特定の増加によって達成され、例えば、これは搬送される媒体によって異なる可能性があるためである。更に、搬送される媒体がないことをリアルタイムで識別し、ポンプを停止するか又は非常に低い回転数で運転することにより、空運転状態を回避することができる。 Previous approaches specifically target maintenance-required conditions directly. However, according to our concept, it would be advantageous in principle if an eccentric screw pump could be controlled in such a way that particularly wear-causing operating conditions could be prevented proactively. For this purpose, however, it is necessary to detect not only wear states that already require maintenance, but also operating states that lead to increased wear. Also, on the one hand, operating conditions that lead to increased wear can be avoided by modifying the operation of the eccentric screw pump, and on the other hand, the effects of wear can be minimized. According to our concept, this can manifest itself, for example, in the start-up behavior of the pump. This is because a low wear ramp-up of the pump is achieved by a specific increase in rotational speed, which for example can vary depending on the medium conveyed. Furthermore, dry-running conditions can be avoided by identifying in real time that there is no medium to be transported and either stopping the pump or running it at a very low rpm.

更に、出願人によって出願された国際特許出願WO2018/130718A1から、回転子と固定子との円錐設計を有する偏心スクリューポンプが知られており、これにより、回転子と固定子との間の軸方向の調整が可能になり、その結果、回転子と固定子との間のギャップを調整することができる。偏心スクリューポンプのこの構造モードでは、ポンプのランプアップ及びランプダウン動作は、回転子と固定子との相対的軸方向の作動によって、軸方向の作動を制御することによって設計することができる。摩耗の状態及びポンプの動作状態に関するステートメントが利用可能であれば、摩耗の激しい動作状態が検出された場合、非常に迅速な制御によって回避できる。いわばリアルタイムで、ターゲットを絞って、このような回転子と固定子と間の軸方向の調整により、制御動作又はフィードバック制御ループの形式を変更することができる。 Furthermore, from the international patent application WO 2018/130718 A1 filed by the applicant, an eccentric screw pump with a conical design of the rotor and stator is known, whereby an axial can be adjusted so that the gap between the rotor and stator can be adjusted. In this construction mode of the eccentric screw pump, the ramp-up and ramp-down action of the pump can be designed by controlling the axial actuation by the relative axial actuation of the rotor and stator. If a statement about the state of wear and the operational state of the pump is available, it can be circumvented by very rapid control when high-wear operational states are detected. Such a targeted axial adjustment between the rotor and stator, so to speak in real time, can change the type of control action or feedback control loop.

したがって、偏心スクリューポンプの状態をモニタリングする必要があり、これにより、偏心スクリューポンプの動作パラメータの既知の検出モードの欠点が克服され、摩耗状態を回避するための、偏心スクリューポンプのより自発的でより正確な制御が可能となる。 Therefore, there is a need to monitor the condition of the eccentric screw pump, which overcomes the drawbacks of the known detection mode of the operating parameters of the eccentric screw pump, and makes the eccentric screw pump more spontaneous and More accurate control becomes possible.

この目的は、本発明によれば、前述した構造モードの偏心スクリューポンプによって達成される。当該偏心スクリューポンプにおいて、回転子又はドライブシャフトにおける状態変数を検出するための状態センサが、回転子又はドライブシャフトに配置されるか、又は信号線によって回転子又はドライブシャフトに接続することでによって、回転子又はドライブシャフトから離れて配置される。 This object is achieved according to the invention by an eccentric screw pump of the structural mode described above. In the eccentric screw pump, a state sensor for detecting state variables in the rotor or drive shaft is arranged on the rotor or drive shaft or connected to the rotor or drive shaft by a signal line, whereby Disposed away from the rotor or drive shaft.

本発明によれば、状態変数は回転子又はドライブシャフト上で直接検出される。ここでの状態変数は、センサ設備によって検出される物理変数を意味すると理解されるべきである。この物理変数は、例えば、温度、流体圧力、伸長、材料応力、重力の方向に関する位置合わせ、速度の絶対値及び/又は方向、又はエグズィラレイション(exhilaration)の絶対値及び/又は方向。この状態変数は、本発明によれば、状態センサによって検出され、当該状態センサは、第1の代替案によれば、回転子又はドライブシャフトに配置される。したがって、この第1の代替案では、状態センサは回転子又はドライブシャフトに直接に固定される。例えば、状態センサは、回転子又はドライブシャフトの外面に固定されるか、或いは前記外面内に埋め込まれるか、或いは回転子又はドライブシャフトの内部キャビティに配置して固定される。特に、回転子又はドライブシャフトとして構成された中空シャフトのキャビティから始め、状態センサは、このキャビティの内面に配置されるか、又はこのキャビティから進み、回転子又はドライブシャフトの外面に延び、オプションとしてこの外面を貫通することもできるダクト内に配置される。 According to the invention, the state variables are detected directly on the rotor or drive shaft. State variables here should be understood to mean physical variables detected by the sensor installation. This physical variable may be, for example, temperature, fluid pressure, elongation, material stress, alignment with respect to direction of gravity, absolute value and/or direction of velocity, or absolute value and/or direction of exhilaration. This state variable is detected according to the invention by a state sensor, which according to a first alternative is arranged on the rotor or the drive shaft. Therefore, in this first alternative, the status sensor is fixed directly to the rotor or drive shaft. For example, the condition sensor may be fixed to the outer surface of the rotor or drive shaft, embedded within said outer surface, or positioned and fixed in an internal cavity of the rotor or drive shaft. In particular, starting with a cavity in a hollow shaft configured as a rotor or drive shaft, the condition sensor is located on the inner surface of this cavity, or proceeds from this cavity and extends to the outer surface of the rotor or drive shaft, optionally It is arranged in a duct that can also pass through this outer surface.

これに代わるものとして、本発明によれば、状態変数は、信号線によって回転子又はドライブシャフトに接続され、それ自体が回転子又はドライブシャフトから離れた状態センサによって検出することができる。この代替的態様では、状態センサは、回転子又はドライブシャフトから離れて配置され、信号線によって回転子又はドライブシャフトに接続される。この代替案の場合、物理的に具現化された信号線は、電波などによるデータ伝送がなく、信号線を介して、回転子又はドライブシャフトにおける検出ポイントから状態センサまで、物理的状態変数を中継するために具現化される。このようにして、例えば、ダクト、ホースライン、パイプライン、ボアなどの中空ラインによって、回転子又はドライブシャフトの表面で直接検出された圧力を、検知場所から離れるように案内し、別の場所にある状態センサで検知する。ここでの信号線は、状態センサから、回転子又はドライブシャフトに直接に配置された終端まで延びており、回転子又はドライブシャフトに直接配置された状態センサの文脈上で説明したとおりである。 Alternatively, according to the invention, the state variables can be detected by state sensors connected by signal lines to the rotor or drive shaft and themselves remote from the rotor or drive shaft. In this alternative, the condition sensor is located remotely from the rotor or drive shaft and is connected to the rotor or drive shaft by signal lines. In this alternative, a physically embodied signal line relays physical state variables from sensing points in the rotor or drive shaft to state sensors via the signal line without data transmission, such as by radio waves. is embodied to In this way, the pressure sensed directly at the surface of the rotor or drive shaft, for example by hollow lines such as ducts, hose lines, pipelines, bores, etc., is guided away from the sensing location and to another location. Detected by a state sensor. The signal lines here run from the status sensor to termination located directly on the rotor or drive shaft, as described in the context of the status sensor located directly on the rotor or drive shaft.

前述した状態センサ又は信号線のそれぞれの配置による回転子又はドライブシャフトの状態変数を検出することによって、偏心スクリューポンプの直接な測定変数が検出され、当該測定変数は、偏心スクリューポンプの動作状態に関連する測定値に関する結論に導くことを可能にする。この直接検出の結果として、一方では、回転子又はドライブシャフトの回転と直接相関する物理変数、例えば、圧力比、圧力の振幅又は周波数の加速度又は変化量、又は回転によって引き起こされる加速度などをリアルタイムで直接検出することができる。回転子又はドライブシャフトでそれぞれ直接検出することによって、温度及び温度潜在的な増加は、偏心スクリューポンプの全体において一般に温度のピークが生じる位置で更にリアルタイムで検出することができる。 By detecting the state variables of the rotor or the drive shaft by means of the respective arrangements of state sensors or signal lines described above, the directly measured variables of the eccentric screw pump are detected, said measured variables being dependent on the operating state of the eccentric screw pump. Allows drawing conclusions about relevant measurements. As a result of this direct detection, on the one hand, physical variables directly correlated with rotor or drive shaft rotation, such as pressure ratio, pressure amplitude or frequency acceleration or variation, or rotation-induced acceleration, etc., can be measured in real time. can be detected directly. By sensing directly at the rotor or drive shaft, respectively, temperature and temperature potential increases can be sensed more in real time at locations where temperature peaks typically occur throughout the eccentric screw pump.

ハウジングの外壁に配置されたセンサによる振動測定では、例えば、振動信号を評価するときには、振動源からセンサまでの振動波の伝送と伝搬を常に考慮する必要がある。材料特性及び動的構造特性、例えば、全体的な構造の剛性、及びそれによる固有周波数などは、ここで決定的な役割を果たすこととなる。更に、搬送される媒体及び固定子の減衰特性は、ここでは決定的な欠点です。 多くの影響要素があるため、多くの場合は、システムの複雑な構造解析及び測定信号のモーダル解析が必要となる。このように、いくつかの影響要素を考慮して調整された信号成分を、振動スペクトル全体から抽出することができるが、集中的な信号処理によるリスクが存在する。それは、システム的な信号エラーが評価信号に入ってしまうか、又は特定の状態信号がシステム的にフィルターされて評価信号から除かれてしまうことがあるためである。 Vibration measurements with sensors arranged on the outer wall of the housing, for example, always require consideration of the transmission and propagation of vibration waves from the vibration source to the sensor when evaluating vibration signals. Material properties and dynamic structural properties, such as the stiffness of the overall structure and thus the natural frequency, play a decisive role here. Furthermore, the damping properties of the conveyed medium and the stator are decisive drawbacks here. Due to the large number of influencing factors, complex structural analysis of the system and modal analysis of the measured signals are often required. Thus, signal components adjusted to account for several influencing factors can be extracted from the entire vibration spectrum, but at the risk of intensive signal processing. This is because either systematic signal errors are introduced into the evaluation signal, or certain status signals can be systematically filtered out of the evaluation signal.

モニタリングに関連するコンポーネント上又はコンポーネント内における本発明による直接的且つ即時的な測定では、上記の影響が大幅に軽減され、且つバンドパスフィルタなどのより簡単な方法を適用できるため、回転子又はドライブシャフトの評価は非常に簡単に実現できるとともに、高い信頼性を達成することができる。 The direct and immediate measurement according to the invention on or in the components involved in the monitoring greatly reduces the above effects and allows simpler methods such as band-pass filters to be applied, so that rotors or drives Shaft evaluation is very easy to implement and achieves high reliability.

回転子又はドライブシャフトに状態センサを配置することによって、状態センサは、回転子又はドライブシャフトのそれぞれと連動して回転し、360度のプロファイルを検出でき、状態の断面測定を実現することができる。このような測定の有効性は、偏心スクリュー ポンプに固定して配置された状態センサによる測定よりも正確であり、はるかに優れたものである。 By placing the condition sensor on the rotor or drive shaft, the condition sensor rotates in conjunction with the rotor or drive shaft, respectively, and can detect a 360-degree profile to provide a cross-sectional measurement of condition. . The effectiveness of such a measurement is more accurate and far superior to that of a condition sensor fixedly placed on the eccentric screw pump.

本発明は、とりわけ、物理変数の間接的な検出、及びそこから導き出される臨界動作パラメータの計算には欠点があるというコンセプトに基づくものである。一方では、必要な比較計算、必要な数学的処理自体、及び必要な積分時間の比較によって、間接的な検出によるリアルタイムなモニタリングは、摩耗の増加につながる動作状態の特定、そして対応する制御手段によってそのような動作状態を回避するには、信頼性が低く、十分な効果を得ることができない。他方では、本発明は、回転子又はドライブシャフトにそれぞれ状態センサを配置するか、又は信号線を介して、回転子又はドライブシャフトのそれぞれから物理的測定変数を取り出すコンセプトに基づくものである。これによって、状態変化の最大値を、搬送される媒体の温度や粘度などの搬送パラメータへの依存を最小に、通常、最も直接的な状態変化を検出する可能な位置での状態変数の検出を可能にする。 The invention is based, inter alia, on the concept that the indirect detection of physical variables and the calculation of critical operating parameters derived therefrom has drawbacks. On the one hand, real-time monitoring by indirect detection, by means of the necessary comparative calculations, the necessary mathematical processes themselves, and the necessary integration time comparisons, allows the identification of operating conditions that lead to increased wear, and corresponding control measures. Avoiding such operating conditions is unreliable and ineffective. On the other hand, the invention is based on the concept of placing status sensors on the rotor or the drive shaft respectively or taking physical measurement variables from the rotor or the drive shaft respectively via signal lines. This allows the maximum value of the state change to be minimized depending on transport parameters such as the temperature and viscosity of the medium being transported, and the detection of the state variable at the position possible that typically detects the most direct state change. enable.

したがって、本発明によれば、別の場所で検出された、減衰されて不正確な仮定を伴う状態変数を使用して、逆計算を用いて、臨界位置における状態変数の実際の変化に逆戻って求める必要はない。例えば、回転子又はドライブシャフトの温度又は圧力を検出する場合、空運転は、空運転の開始時にすぐに検出でき、それによって生じる摩耗の影響は、対応する制御によってすぐに回避できる。同様に、マウンティングの摩耗の増加につながるマウンティングへの過剰な応力は、当該過剰な応力が初めて発生した瞬間に、回転子又はドライブシャフトの対応する特徴的な振動挙動によって検出することができ、したがって、摩耗が結果として生じる前に、出力又は回転速度又は他の制御変数の対応する減少によって迅速に効果的に回避することもできる。最後に、回転子又はドライブシャフトのそれぞれの状態変数のリアルタイム検出は、円錐形に具現化された回転子/固定子アセンブリの制御変数をそこから作動させるのにも適している。これによって、回転子と固定子の間の軸方向の調整、又は偏心の調整により、的を絞った方法で偏心スクリューポンプの所定の動作状態近づくように、又は、偏心スクリューポンプの所定の動作状態プロファイルをフィードバック制御ループで実行することができる。 Thus, in accordance with the present invention, state variables with damped and incorrect assumptions detected elsewhere are used to revert to actual changes in state variables at critical locations using inverse calculations. no need to ask. For example, when detecting the temperature or pressure of the rotor or drive shaft, idling can be detected as soon as the idling starts and the resulting wear effects can be immediately avoided by corresponding control. Similarly, excessive stress on the mounting that leads to increased wear of the mounting can be detected by the corresponding characteristic oscillatory behavior of the rotor or drive shaft at the moment the excessive stress first occurs, thus , can also be quickly and effectively avoided by a corresponding reduction in power or rotational speed or other control variables before wear ensues. Finally, the real-time detection of the state variables of the rotor or drive shaft, respectively, is also suitable for actuating the control variables of the conically embodied rotor/stator assembly therefrom. Thereby, the axial adjustment between the rotor and the stator, or the eccentric adjustment, approaches the predetermined operating state of the eccentric screw pump in a targeted manner, or the predetermined operating state of the eccentric screw pump. Profiles can be run in a feedback control loop.

第1の好ましい実施形態によれば、状態センサが回転子内又はドライブシャフト内に配置されるか、又は信号線が回転子内又はドライブシャフト内で終端するものが提供される。この好ましい実施形態によれば、状態変数は、回転子又はドライブシャフトのそれぞれで検出される。これにより、一方では、偏心回転コンポーネントの状態変数を直接検出することを可能にし、他方では、状態センサの処理、オプション的に必要なセンサーライン又はセンサのエネルギー供給、又は信号線のそれぞれを搬送される媒体の影響に対して保護することを可能にする。この目的のために、回転子内又はドライブシャフトはそれぞれ、内部キャビティを有するように、例えば、ローラータイプの回転子又は中空のシャフトとして構成することができる。状態センサ又は信号線の端部はそれぞれ、この実施例では、当該内部キャビティ内に配置して固定することができる。 According to a first preferred embodiment, one is provided in which the status sensor is located in the rotor or in the drive shaft or the signal line terminates in the rotor or in the drive shaft. According to this preferred embodiment, state variables are detected at the rotor or the drive shaft, respectively. This makes it possible, on the one hand, to directly detect the state variables of the eccentrically rotating component and, on the other hand, to carry the processing of the state sensors, optionally the necessary sensor lines or energy supply of the sensors, or the signal lines, respectively. to protect against the influence of media that For this purpose, the rotor or drive shaft, respectively, can be configured with an internal cavity, for example as a roller-type rotor or as a hollow shaft. The status sensor or signal line ends, respectively, can be positioned and secured within the internal cavity in this example.

更に好ましくは、状態センサは、センサケーブルを介して電子評価ユニットに案内して接続され、センサケーブル又は信号線は、好ましくは、ドライブシャフトの一部内、オプション的に回転子の一部内で配線される。この実施形態によれば、センサ信号を、電気的に、又は光ファイバで、又は他の方法で伝導するセンサ信号ケーブルは、ドライブシャフト又は回転子に固定された状態センサから、電子評価ユニット、又は、ドライブシャフト又は回転子から離れて配置された状態センサの場合は信号線まで、ドライブシャフトの一部内を通過するように配線され、又はオプション的に回転子の一部内を通過するように配線され。このような案内により、センサ信号ケーブル又は信号線のそれぞれ保護した配置が可能となる。 Further preferably, the status sensor is guided and connected to the electronic evaluation unit via a sensor cable, the sensor cable or signal line preferably being routed within a portion of the drive shaft and optionally within a portion of the rotor. be. According to this embodiment, the sensor signal cable, which conducts the sensor signal electrically, or fiber optic or otherwise, can be connected from a status sensor fixed to the drive shaft or rotor to an electronic evaluation unit, or , to signal lines in the case of condition sensors located remotely from the drive shaft or rotor, routed through a portion of the drive shaft, or optionally routed through a portion of the rotor. . Such guidance allows a protected placement of the sensor signal cable or signal line, respectively.

特に、センサケーブル又は信号線はそれぞれ、ドライブシャフトの全体に沿って、そして、ドライブトレインの全体に沿って、回転子又はドライブシャフトのそれぞれに位置する状態センサにおける終端又は固定ポイントまで延びることができ、また、ここでは、部分的にドライブシャフト又は回転子、又はその両方を通過する。これにより、センサケーブル又は信号線のそれぞれの全体的な経路保護が可能となり、センサ信号がドライブトレインの回転シャフトから、対応する伝達要素によって静止伝達ユニットへのルートを決めることができる。 In particular, the sensor cables or signal lines can each extend along the entire driveshaft and along the entire drivetrain to termination or fixed points at status sensors located on the rotor or driveshaft, respectively. , also here partially passing through the drive shaft or the rotor, or both. This allows for total path protection for each sensor cable or signal line so that the sensor signal can be routed from the rotating shaft of the drivetrain to the stationary transmission unit by the corresponding transmission element.

ここで、好ましくは、ドライブシャフトがウォブルシャフトである。当該ウォブルシャフトは、駆動モータの方向を向いている端部において、駆動軸を中心に回転するように、駆動モータに接続され、回転子の方向を向いている端部において、回転子軸を中心に回転し、且つ、回転子軸から離れた固定子軸を中心に重畳回転をするように、回転子に接続されている。 Here, preferably, the drive shaft is a wobble shaft. The wobble shaft is connected to the drive motor at the end facing the drive motor so as to rotate about the drive shaft, and at the end facing the rotor is centered about the rotor axis. and is connected to the rotor for overlapping rotation about a stator axis remote from the rotor axis.

この実施形態によれば、回転子の偏心回転運動は、ドライブシャフトとしてのウォブルシャフトによって伝達される。このウォブルシャフトは、駆動モータに接続する側が回転するように取り付けられ、回転子に接続する側が回転子に接続され、この位置で回転子の偏心回転運動及び回転子長手軸を中心とした回転子の回転運動を行う。 According to this embodiment, the eccentric rotary motion of the rotor is transmitted by the wobble shaft as drive shaft. This wobble shaft is mounted for rotation on the side that connects to the drive motor and to the rotor on the side that connects to the rotor, in which position the eccentric rotary motion of the rotor and the rotor about its longitudinal axis are controlled. perform a rotational motion.

このウォブルシャフトは、原則として、小さな偏心で回転を伝達するように屈曲バーとして具現化することができる。しかしながら、特に好ましくは、ウォブルシャフトがウォブルシャフト中央部と、第1自在継ぎ手と第2自在継ぎ手とを有し、第1自在継ぎ手はウォブルシャフト中央部と駆動モータとの間に挿入され、第2自在継ぎ手はウォブルシャフト中央部と回転子との間に挿入される。大きな偏心及び高トルクにも適したウォブルシャフトは、2つの離間した自在継ぎ手が設けられたデザインの実施形態によって提供される。この文脈における自在継ぎ手は、シャフトの角度を付けたルーティング、例えば、ピン継ぎ手、又は他の構造モードによって回転を伝達できる任意の継ぎ手であると理解されるべきである。 This wobble shaft can in principle be embodied as a bent bar to transmit rotation with small eccentricity. However, it is particularly preferred that the wobble shaft has a central wobble shaft, a first universal joint and a second universal joint, the first universal joint being interposed between the central wobble shaft and the drive motor and a second universal joint. A universal joint is inserted between the central portion of the wobble shaft and the rotor. A wobble shaft that is also suitable for large eccentricities and high torques is provided by the two spaced universal joint design embodiments. A universal joint in this context should be understood to be any joint capable of transmitting rotation through angled routing of the shaft, such as a pin joint, or other mode of construction.

このような自在継ぎ手を有するウォブルシャフトの設計の一実施形態では、特に好ましくは、センサケーブル又は信号線が、第1自在継ぎ手及び/又は第2自在継ぎ手の内部に案内される。又は、センサケーブル又は信号線が、第1自在継ぎ手を通過するように案内され、オプション的に第2自在継ぎ手を通過するように案内される。又は、センサケーブル又は信号線が、第1自在継ぎ手及び/又は第2自在継ぎ手の周辺を経由する。このように、第1自在継ぎ手及び/又は第2自在継ぎ手の内部に、又はそれらを通過するように、内側案内(inward routing)、又は通過案内(through-routing)は、センサケーブル及び信号線の保護した設置において有利である。これは、とりわけ、センサケーブル又は信号線をウォブルシャフトの中央部分を通って配置することと組み合わせることができる。自在継ぎ手を備えるウォブルシャフトは、多くの場合、各自在継ぎ手の周りに配置されて、自在継ぎ手をそれぞれ封止するシール保護チューブによって、ポンプされる媒体に対して密封される。又は、保護チューブが両方の自在継ぎ手を横切って延び、ウォブルシャフトの中央部分がポンプされる媒体に対して封止される。このような場合、センサケーブル又は信号線も、この保護チューブとウォブルシャフトとの間に設置することができ、それによって、同様にポンプされる媒体に対して保護されるように設置することができる。特に、センサケーブル又は信号線は、このような保護チューブに組み込むこともでき、2つの保護チューブの間に二重ケーシングのように配置することもできる。これによって、ウォブルシャフトによる機械的ストレスに対してもセンサケーブルを保護することができる。 In one embodiment of the design of the wobble shaft with such a universal joint, particularly preferably the sensor cable or signal line is guided inside the first universal joint and/or the second universal joint. Alternatively, sensor cables or signal lines are guided through the first universal joint and optionally through the second universal joint. Alternatively, sensor cables or signal lines are routed around the first universal joint and/or the second universal joint. Thus, inward routing, or through-routing, of the sensor cable and signal lines into or through the first universal joint and/or the second universal joint. Advantageous in protected installations. This can be combined, inter alia, with placing sensor cables or signal lines through the central portion of the wobble shaft. A wobbled shaft with universal joints is often sealed against the medium to be pumped by a seal protection tube that is placed around each universal joint and seals each universal joint. Alternatively, a protective tube extends across both universal joints to seal the central portion of the wobble shaft against the medium to be pumped. In such a case, the sensor cable or signal line can also be installed between this protective tube and the wobble shaft, thereby being likewise protected against the medium to be pumped. . In particular, sensor cables or signal lines can be integrated into such a protective tube or arranged like a double casing between two protective tubes. This also protects the sensor cable against mechanical stress due to the wobble shaft.

ここで、特に好ましくは、第1自在継ぎ手が第1のシーリングブーツによって取り囲まれ、第2自在継ぎ手が第2のシーリングブーツによって取り囲まれる。又は、第1自在継ぎ手及び第2自在継ぎ手及びウォブルシャフトがシーリングスリーブによって取り囲まれ、圧力センサが第1及び/又は第2のシーリングブーツ又はシーリングスリーブ内に配置される。又は、圧力ラインを第1及び/又は第2のシーリングブーツ又はシーリングスリーブ内に案内し、圧力センサを圧力ラインに流体的接続して、第1及び/又は第2のシーリングブーツ又はシーリングスリーブ内の圧力を検出する。又は、信号伝送のために、圧力センサを評価ユニットに接続し、圧力センサは、第1及び/又は第2のシーリングブーツ又はシーリングスリーブ内の圧力を検出するように構成される。圧力センサは、好ましくは、加圧媒体の圧力を検出する。加圧媒体は、第1及び/又は第2のシーリングブーツ又はシーリングスリーブ内に案内された圧力ラインによって、或いは前記圧力ラインによって供給される。 Here, it is particularly preferred that the first universal joint is surrounded by a first sealing boot and the second universal joint is surrounded by a second sealing boot. Alternatively, the first universal joint and the second universal joint and the wobble shaft are surrounded by a sealing sleeve and the pressure sensor is located in the first and/or second sealing boot or sealing sleeve. or by guiding the pressure line into the first and/or second sealing boot or sealing sleeve, and by fluidly connecting the pressure sensor to the pressure line and in the first and/or second sealing boot or sealing sleeve. Detect pressure. Alternatively, for signal transmission a pressure sensor is connected to the evaluation unit, the pressure sensor being adapted to detect the pressure in the first and/or second sealing boot or sealing sleeve. The pressure sensor preferably detects the pressure of the pressurized medium. The pressurized medium is supplied by or by pressure lines guided in the first and/or second sealing boot or sealing sleeve.

実施形態によれば、圧力センサは、シーリングブーツ又はシーリングスリーブの1つに配置されるか、又は、各シーリングブーツにそれぞれ1つの圧力センサが配置される。そして、第1自在継ぎ手又は第2自在継ぎ手の周りの第1又は第2のシーリングブーツ内にそれぞれ案内され、又は、第1自在継ぎ手又は第2自在継ぎ手の共通のシーリングスリーブ内に案内され、これらのシーリングブーツ又はシーリングスリーブ内の圧力をそれぞれ検出する圧力ラインは信号線として用いられる。特に、第1のシーリングブーツ内に配置されるか、又は第1のシーリングブーツ内に通じる圧力ラインに接続される第1の圧力センサと、第2のシーリングブーツ内に配置されるか、又は第2のシーリングブーツに通じる圧力ラインに接続される第2の圧力センサとを、ここで設けることもできる。シーリングブーツ又はシーリングスリーブ内の圧力検出構造により、シーリングブーツ/シーリングスリーブの漏れを示し、当該シーリングブーツ内の圧力の減少又は増加を確実且つ直接的に検出することができる。このような漏れによって、最終的にポンプされる媒体が自在継ぎ手に急速にアクセスすることが生じ、直ちに高摩耗につながる事象である。したがって、この漏れの検出は、このような望ましくない高摩耗を回避するために重要である。この場合、本発明は、そのような摩耗が発生する前にシーリングスリーブを封止するか又は交換することを可能にする。そのような摩耗は、その後、一方又は両方の自在継ぎ手、並びにオプション的に更なる取り付け要素の交換を含む複雑な修理が必要となることにつながる。ここで、特に有利的には、加圧媒体が圧力ラインを介してシーリングブーツ又はシーリングスリーブにそれぞれ供給される。これは、圧力ラインが信号ラインとして設けられる限り、信号ラインを介して行うこともできる。これによって、シーリングブーツ内で圧力を高めて維持することが可能になる。これにより、一方では、シーリングブーツ又はシーリングスリーブのそれぞれと自在継ぎ手との間に空間が発生し、これによって、自在継ぎ手によるシーリングブーツ又はシーリングスリーブのそれぞれへの機械的損傷を回避することができる。他方では、シーリングブーツ又はシーリングスリーブ内に規定された圧力がそれぞれ発生し、これによって、圧力損失を確実に確立し、搬送される媒体自体によって生成される圧力の影響と区別することができる。 According to embodiments, the pressure sensors are arranged in one of the sealing boots or the sealing sleeves, or one pressure sensor is arranged in each sealing boot. and guided in a first or second sealing boot around the first universal joint or the second universal joint, respectively, or guided in a common sealing sleeve of the first universal joint or the second universal joint; A pressure line that detects the pressure in the sealing boot or sealing sleeve, respectively, is used as a signal line. In particular, a first pressure sensor arranged in the first sealing boot or connected to a pressure line leading into the first sealing boot and a pressure sensor arranged in the second sealing boot or connected to the first sealing boot. A second pressure sensor connected to the pressure line leading to the two sealing boots can also be provided here. A pressure sensing structure within the sealing boot or sealing sleeve can indicate leakage of the sealing boot/sealing sleeve and reliably and directly detect a decrease or increase in pressure within the sealing boot. Such leakage causes rapid access of the ultimately pumped medium to the universal joint, an event that quickly leads to high wear. Detection of this leak is therefore important to avoid such undesirably high wear. In this case, the invention makes it possible to seal or replace the sealing sleeve before such wear occurs. Such wear then leads to the need for complex repairs involving replacement of one or both universal joints and optionally additional mounting elements. Here, it is particularly advantageous to supply the pressurized medium via a pressure line to the sealing boot or the sealing sleeve, respectively. This can also be done via the signal line as long as the pressure line is provided as the signal line. This makes it possible to build and maintain pressure within the sealing boot. On the one hand, this creates a space between the sealing boot or sealing sleeve, respectively, and the universal joint, which makes it possible to avoid mechanical damage to the sealing boot or sealing sleeve, respectively, by the universal joint. On the other hand, a defined pressure occurs in the sealing boot or the sealing sleeve, respectively, by means of which a pressure loss can be reliably established and distinguished from pressure effects generated by the conveyed medium itself.

更なる実施形態によれば、信号伝送用の状態センサが電子評価ユニットに接続され、電子評価ユニットは、状態センサのデータにより、状態センサによって検出された実際の状態が所定の目標状態に対する分散を決定するように構成されている。そして、決定された分散を所定の許容分散と比較し、決定された分散が許容分散を超える場合に、警報信号を発する。 According to a further embodiment, a state sensor for signal transmission is connected to the electronic evaluation unit, which uses the data of the state sensor to determine the variance of the actual state detected by the state sensor with respect to a predetermined desired state. configured to determine The determined variance is then compared to a predetermined allowable variance and an alarm signal is issued if the determined variance exceeds the allowable variance.

具体的には、電子評価ユニットは、実際の状態としての状態センサ信号を受信するように構成され、状態センサ信号を、目標状態として保存されたノーマル状態センサ信号と比較し、決定された分散を、状態センサ信号とノーマル状態センサ信号との間の差として算出し、所定の許容分散値を、所定の許容分散として利用し、値警報信号を、警報信号として発する。これらの改良によれば、状態センサにより好ましくない動作状態を示す状態センサ信号が検出され、そして、摩耗の原因となる、又は摩耗を増加する可能性のある動作状態は、目標データと実際のデータとの比較に基づいて特定することができる。ここでの目標データは、電子的に保存された形式、例えば、データ値、データ値プロファイル、データ値プロファイルのアルゴリズム記述、又は、偏心スクリューポンプの異なる動作状態の複数の目標値を有する比較表として存在する。目標データは、事前に決定して事前に保存することができるため、工場出荷時の偏心スクリューポンプに含めることができる。いわば、当該目標データが、偏心スクリューポンプの構成モードにおいて、特徴的で一定である特徴値を含む。 Specifically, the electronic evaluation unit is configured to receive the state sensor signal as the actual state, compares the state sensor signal with the normal state sensor signal stored as the target state, and calculates the determined variance as , calculated as the difference between the state sensor signal and the normal state sensor signal, and using the predetermined allowable variance value as the predetermined allowable variance, a value alert signal is issued as the alert signal. According to these refinements, a condition sensor signal indicative of an unfavorable operating condition is detected by the condition sensor, and operating conditions that cause or may increase wear are identified by target data and actual data. can be identified based on a comparison with The target data here are in electronically stored form, e.g. as data values, data value profiles, algorithmic descriptions of data value profiles or as a comparison table with multiple target values for different operating states of the eccentric screw pump. exist. The target data can be pre-determined and pre-stored so that it can be included in the factory eccentric screw pump. As it were, the target data contain characteristic values which are characteristic and constant in the configuration mode of the eccentric screw pump.

目標データは、ポンプ固有の構成特性、例えば、偏心によって引き起こされる一定の状態値、ドライブトレインによって規定される応力値などによって規定することができる。しかし、目標データは、特定の媒体をポンプするときの基準値又はキャリブレーション値として決定され、その後保存することもできる。この基準値又はキャリブレーション値は、特定の媒体を始めてポンプするとき、又は、特定の設置状況でポンプを始めて試運転するときに、ユーザによって決定することができ、例えば、その後のモニタリングにおいて比較のために利用することができる。これによって、その後の実際の値の測定において、元の基準値又はキャリブレーション値と比較して臨界変化を即時に特定できるようになる。原則として、規準データからの実際のデータの差異は、アラームとして発せられる。ただし、公差範囲を定義することが実際に行われることがよくある。公差範囲内では、実際の値が規準値と異なる可能性があるが、偏心スクリューポンプの臨界動作状態が判断されない。 The target data can be defined by pump-specific configuration characteristics, such as constant state values caused by eccentricity, stress values defined by the drivetrain, and the like. However, target data can also be determined as a reference or calibration value when pumping a particular medium and then stored. This reference or calibration value can be determined by the user when pumping a particular medium for the first time or when commissioning the pump for the first time in a particular installation situation, for example for comparison in subsequent monitoring. can be used for This allows immediate identification of critical changes in subsequent actual value measurements compared to the original reference or calibration values. In principle, deviations of the actual data from the reference data are issued as alarms. However, defining a tolerance range is often practiced. Within the tolerance range, the critical operating conditions of the eccentric screw pump are not determined, although the actual value may differ from the nominal value.

更に好ましい実施形態によれば、電子評価ユニットは、状態センサ信号を受信するように構成され、少なくとも2つの時間的に連続した状態センサ信号から状態変化値を実際の状態として決定し、状態変化値を、目標状態として保存されたノーマル状態変化値と比較し、決定された分散を、状態変化値とノーマル状態変化値との間の差として算出し、所定の許容変化分散値を、所定の許容分散として利用し、変化警報信号を、警報信号として発する。 According to a further preferred embodiment, the electronic evaluation unit is arranged to receive the state sensor signals, determines the state change value as the actual state from the at least two temporally successive state sensor signals, the state change value is compared with the normal state change value stored as the target state, the determined variance is calculated as the difference between the state change value and the normal state change value, and the predetermined allowable change variance value is calculated as the predetermined allowable Use as a variance and issue a change alert signal as the alert signal.

更に好ましくは、電子評価ユニットが状態センサ信号を受信するように構成され、少なくとも3つの時間的に連続した状態センサ信号から状態変化速度を実際の状態として決定し、状態変化速度を、目標状態として記憶されたノーマル状態変化速度と比較し、決定された分散を、状態変化速度とノーマル状態変化速度との差として算出し、所定の許容速度変化を、所定の許容分散として利用し、変化速度警報信号を、警報信号として発する。 Further preferably, the electronic evaluation unit is arranged to receive the state sensor signals and determines from the at least three temporally successive state sensor signals a state change rate as the actual state and a state change rate as the target state. Comparing with the stored normal state change speed, calculating the determined variance as the difference between the state change speed and the normal state change speed, using the predetermined allowable speed change as the predetermined allowable variance, and alarming the change speed A signal is emitted as an alarm signal.

これらの改良によれば、2つの時間的に連続した実際の値の変化に特徴つける状態変化信号が決定される。この状態変化信号は、状態信号の第1時間的導関数であると理解することができ、既に発生した、又は進行中の臨界動作状態の評価基準となり、状態信号の絶対値よりも優れている。同様に、状態変化速度は、時系列の状態センサ信号により決定することができ、状態信号の第2時間的導関数であると理解されるべきである。これらの状態変化値又は状態変化速度を計算して利用することにより、一方では速度が、他方では状態信号が変化する加速度が決定される。既に発生した、又は進行中の偏心スクリューポンプの臨界動作状態を検出するためには、状態信号のみよりも、これあら2つの値は、回転子又はドライブシャフトで検出される多くの物理変数に適している。状態信号のみが検出される場合、多くの場合、臨界と判断される限界値は1つしか規定できない。ただし、中断やアラームなしでノーマル動作を許可するには、この制限値を実際に臨界制限に近づけるように規定する必要がある。これに対し、状態信号の変化率又は変化率の変化速度を検出する場合、状態信号の絶対値においてはまだ許容可能な範囲内で、偏心スクリューポンプが臨界動作状態に向かって動いているか否かをまた特定することができる。例えば、偏心スクリューポンプの圧力の大幅な増加、又は圧力の増加又は減少の非常に急速な変化は、ポンプの圧力側の摩耗状態又はポンプの吸入側の摩耗状態を示すことができ、また、これらは早い段階で特定でき、これによって偏心スクリューポンプの作動を確立することができる。同様に、温度の大幅な上昇、又は温度上昇の大幅な変化率、そして、温度の上昇の加速は、絶対温度がまだ臨界状態値に達していない場合でも、既に空運転を知らせることができる。ここでも、回転子又はドライブシャフトにおける直接な状態検出結果としての偏心スクリューポンプの制御のリアルタイム応答であり、また、状態をモニタリングした結果として、第1時間的導関数又は第2時間的導関数が得られ、その差異の判断が可能となり、そして、リアルタイムの応答により、損傷や摩耗の発生を未然に防ぐことができる。 According to these refinements, a state change signal is determined which is characterized by two temporally successive changes in actual value. This state change signal can be understood to be the first time derivative of the state signal and provides a measure of the critical operating state that has already occurred or is in progress and is superior to the absolute value of the state signal. . Similarly, the state change rate can be determined by the time series of the state sensor signal and should be understood to be the second time derivative of the state signal. By calculating and utilizing these state change values or state change rates, the velocity on the one hand and the acceleration at which the state signal changes on the other hand are determined. To detect critical operating conditions of eccentric screw pumps that have already occurred or are in progress, these two values are more suitable for many physical variables detected in the rotor or drive shaft than the condition signal alone. ing. If only status signals are detected, in many cases only one critical limit can be defined. However, in order to allow normal operation without interruption or alarms, this limit should be specified to actually approach the critical limit. In contrast, when detecting the rate of change of the state signal or the rate of change of the rate of change, whether the eccentric screw pump is moving towards the critical operating state is still within an acceptable range for the absolute value of the state signal. can also be specified. For example, a large increase in pressure in an eccentric screw pump, or a very rapid change in pressure increase or decrease, can indicate a wear condition on the pressure side of the pump or a wear condition on the suction side of the pump, and these can be determined at an early stage, thereby establishing the operation of the eccentric screw pump. Similarly, a large increase in temperature, or a large rate of change in temperature increase, and an acceleration in temperature increase can already signal dry running, even if the absolute temperature has not yet reached the critical state value. Again, the real-time response of the control of the eccentric screw pump as a result of direct condition detection at the rotor or drive shaft, and the first or second time derivative as a result of monitoring conditions. Resulting, allowing determination of the difference, and real-time response can prevent damage and wear before they occur.

ここで、全体的に更に好ましくは、電子評価ユニットが、時間的に連続する複数の実際の状態を、時間的に連続する複数の目標状態と比較するように構成され、決定された分散として、分散特徴値を比較することから算出し、所定の許容分散として、所定の許容分散特徴値を利用する。この実施形態によれば、状態変数の決定された変化、又は状態変数の変化速度の変化に対する所定の分散が利用される。これによって、臨界ではないと判断される許容範囲内において操作を可能にし、そして、この許容範囲を超えたときに、対応するアラームをトリガーすることができる。 It is further preferred here overall that the electronic evaluation unit is arranged to compare a plurality of temporally consecutive actual states with a plurality of temporally consecutive target states, wherein as the determined variance: It is calculated by comparing the variance feature values, and the predetermined allowable variance feature value is used as the predetermined allowable variance. According to this embodiment, a predetermined variance for changes in the determined change of the state variable or rate of change of the state variable is utilized. This allows operation within tolerances that are judged to be non-critical, and triggers corresponding alarms when these tolerances are exceeded.

更に好ましくは、偏心スクリューポンプは、円錐状エンベロープを有する回転子と円錐形のテーパー状固定子内部とを有する。回転子と固定子とは、軸方向の駆動装置によって軸方向に互いに対して調整可能である。信号伝送用の電子評価ユニットは、軸方向の駆動装置に接続されて、駆動装置を作動させるように構成されることによって、回転子と固定子との間の軸方向の調整を行い、また、軸方向の調整作業中に、複数の時間的に連続した状態センサの状態センサ信号を検出する。この実施形態によれば、円錐状にテーパーが付けられた回転子と固定子とにより、回転子と固定子との間で軸方向の調整動作が行われることによって、回転子と固定子との間の半径方向のギャップの調整が可能になる。この目的のために、固定子を静止するように構成することができ、回転子を軸方向に調整可能にすることができる。軸方向の調整装置は、特に、進行中の動作中に回転子の軸方向調整を行うことができ、例えば、回転子がウォブルシャフトと連動し、駆動モータが軸方向に調整することができる。この目的のために、例えば、作動可能なアクチュエータを使用することができ、当該作動可能なアクチュエータは、好ましくは、経路センサによって所定の軸方向位置を設定することができる。駆動モータ又はドライブトレインの他の部品は、軸方向に静止するように構成され、トルク伝達軸方向スラスト接続(torque-transmitting axial thrust connection)によって回転子に接続することもできる。回転子の軸方向の調整動作は、通常、状態信号に影響を与え、状態信号の変化を達成するために利用することができる。本発明によれば、この目的のために、調整作業中に、少なくとも1つの状態信号、好ましくは、複数の時間的に連続した状態信号が検出される。軸方向の調整動作は、状態信号の関数として実行することができる。したがって、これは、軸方向の調整の制御又はフィードバック制御ループによって実行することができる。すなわち、状態信号は入力変数又はコマンド変数として機能し、軸方向の調整動作は出力変数又は制御変数として機能する。回転子と固定子との間の軸方向の調整により、偏心スクリューポンプの動作状態を自発的に修正することができる。前記軸方向の調整は、ポンプの始動手順を最適化するために使用することができ、例えば、これによって、より大きなギャップで節電ランプアップを達成し、その後、所望の回転速度に到達したとき、又はランプアップ中に、ギャップを縮小させる。更に、駆動出力、トルク、又は温度などの状態信号をモニタリングすることで、回転子と固定子との間にポンプの効率、及び摩耗の観点から理想的なギャップが得られるまで、軸方向の調整を行うことができる。 More preferably, the eccentric screw pump has a rotor with a conical envelope and a conically tapered stator interior. The rotor and stator are axially adjustable with respect to each other by an axial drive. The electronic evaluation unit for signal transmission is connected to the axial drive and is adapted to actuate the drive, thereby effecting the axial adjustment between the rotor and the stator, and A plurality of time-sequential status sensor status sensor signals are sensed during the axial alignment operation. According to this embodiment, the conically tapered rotor and stator provide an axial alignment movement between the rotor and stator, thereby Allows adjustment of the radial gap between. To this end, the stator can be configured to be stationary and the rotor can be axially adjustable. The axial adjustment device can in particular provide axial adjustment of the rotor during on-going operation, for example the rotor can be geared with a wobble shaft and the drive motor can be axially adjusted. For this purpose, for example, actuatable actuators can be used, which can preferably be set to predetermined axial positions by way of path sensors. The drive motor or other part of the drive train may also be configured to be axially stationary and connected to the rotor by a torque-transmitting axial thrust connection. Axial adjustment motion of the rotor typically affects the state signal and can be used to achieve changes in the state signal. According to the invention, for this purpose, at least one status signal, preferably a plurality of temporally successive status signals, is detected during the adjustment operation. Axial adjustment actions can be performed as a function of the status signal. This can therefore be done by controlling the axial adjustment or by a feedback control loop. That is, the status signal acts as an input or command variable, and the axial adjustment motion acts as an output or control variable. Axial adjustment between the rotor and stator can spontaneously modify the operating conditions of the eccentric screw pump. Said axial adjustment can be used to optimize the start-up procedure of the pump, e.g. to achieve a power saving ramp-up at a larger gap and then, when the desired rotational speed is reached, Or reduce the gap during ramp-up. In addition, by monitoring state signals such as drive power, torque or temperature, axial adjustments can be made until the ideal gap between the rotor and stator is obtained in terms of pump efficiency and wear. It can be performed.

更に好ましくは、状態センサがドライブシャフト又は回転子に配置され、更に、状態センサデータ伝送モジュールに接続して、状態データをワイヤレスで偏心スクリューポンプ外部のデータ受信機に送信する。電気エネルギーを受信するための状態センサ及び状態センサデータ伝送モジュールは、エネルギーコンバータに接続され、当該エネルギーコンバータは、回転子又はドライブシャフトに配置され、当該エネルギーコンバータに作用する運動エネルギー又は熱エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されている。この実施形態によれば、状態センサは、自律モジュール(autonomous module)として回転子又はドライブシャフトに配置され、状態データを前記状態センサから離れて配置された受信機にワイヤレスで送信する。ここで、状態データを検出して送信するために必要なエネルギーは、エネルギーコンバータによって提供される。当該エネルギーコンバータは、同様に、回転子又はドライブシャフトに配置され、エネルギーを伝達するための状態センサに直接接続されるか、又は前記状態センサと共通したモジュールとして具現化することができる。例えば、エネルギーコンバータは、前記エネルギーコンバータが回転運動からの誘導により、結果として生じた加速度又は振動から電気エネルギーを生成するように具現化することができる。他のタイプのコンバータ、例えば、ポンプされる媒体の温度から電気エネルギーを生成する熱コンバータを使用することもできる。 More preferably, the condition sensor is located on the drive shaft or rotor and is further connected to the condition sensor data transmission module to wirelessly transmit the condition data to a data receiver external to the eccentric screw pump. The state sensor and the state sensor data transmission module for receiving electrical energy are connected to an energy converter, which is arranged on the rotor or the drive shaft and converts the kinetic or thermal energy acting on the energy converter into electricity. configured to convert to energy. According to this embodiment, the state sensor is arranged on the rotor or drive shaft as an autonomous module to wirelessly transmit state data to a receiver located remotely from said state sensor. Here, the energy required to detect and transmit state data is provided by an energy converter. The energy converter can likewise be arranged on the rotor or drive shaft and directly connected to the state sensor for transmitting energy or embodied as a module in common with said state sensor. For example, the energy converter may be embodied such that the energy converter produces electrical energy from acceleration or vibrations resulting from induction from rotary motion. Other types of converters can also be used, for example thermal converters that produce electrical energy from the temperature of the medium to be pumped.

エネルギーコンバータは、
電磁誘導原理に基づくコンバータであって、ポンプハウジングに対する回転子又はウォブルシャフトの相対回転運動を、電気エネルギーに変換する、前記コンバータと、
電磁誘導原理に基づくコンバータであって、回転子軸を中心とした回転子又はウォブルシャフトの回転から生じた、及び偏心軸を中心とした回転子の回転から生じた、回転子又はウォブルシャフトの往復加速度を、電気エネルギーへ変換する、前記コンバータと、
熱電原理に基づくコンバータであって、温度勾配を電気エネルギーに変換するものであって、特に、搬送される媒体と、回転子、ウォブルシャフト、又は固定子などのポンプコンポーネントとの間の温度勾配に晒される領域に配置されている、前記コンバータと、
から選択されることが特に好ましい。
the energy converter
a converter based on the principle of electromagnetic induction, said converter converting the relative rotary motion of the rotor or wobble shaft with respect to the pump housing into electrical energy;
Converters based on the principle of electromagnetic induction, reciprocating rotor or wobble shaft resulting from rotation of the rotor or wobble shaft about the rotor axis and from rotation of the rotor about the eccentric axis said converter for converting acceleration into electrical energy;
Converters based on the thermoelectric principle for converting temperature gradients into electrical energy, in particular temperature gradients between the conveyed medium and pump components such as rotors, wobble shafts or stators. the converter located in the exposed area;
It is particularly preferred to be selected from

更に好ましくは、互いに離間した2つの位置に配置された2つの状態センサが回転子に配置され、2つの位置が測定された状態変数の位相シフトを有する。位相シフトは、好ましくは、状態センサの軸方向の間隔が、回転子のピッチの整数倍よりも大きい又は小さい、又は、2つの状態センサの角度間隔が、360度を回転子のピッチコース(pitch courses)の数で割った値の整数倍に等しくない、とすることによって、実現する。2つの状態変数の同時位相シフト測定が、この実施形態によって達成される。ここでの位相シフトは、周期的なプロファイル内の2つの状態変数の検出を意味すると理解される。周期的なプロファイル内の2つの状態変数は、周期的プロファイルの2点において発生し、当該2点は、周期的プロファイルの波長のちょうど整数倍ではないように互いに離れている。3回転偏心スクリュー回転子の2つの状態センサによるこれら2つの状態変数を検出する場合は、様々な配置方法で行うことができる。例えば、2つの状態センサは、軸方向において実際には互いに離間しておらず、したがって回転子の断面平面内に配置され、ただし、この断面平面において、互いに360度/n(ここで、nは、回転子のねじ山コースの数である)の値とは異なる角度オフセットを有するようにすることによって、位相シフトを達成することができる。したがって、3回転偏心スクリュー回転子の場合の位相シフト測定は、状態センサが120°又は240°に等しくない、そして、例えば、90°又は180°の角度だけ互いにオフセットを有する場合に実行することができる。2回転偏心スクリュー回転子の場合、位相シフト測定を行うには、角度オフセットを180°に等しくないようにする必要がある。4回転偏心スクリュー回転子では、角度オフセットは90°、180°、及び270°に等しくないようにする必要がある。ここで、原理上の理由から、偏心スクリューポンプの場合の固定子のねじ山コースの数は、常に回転子のねじ山コースの数を1だけ超えることを考慮に入れる必要がある。 More preferably, two state sensors arranged at two positions spaced from each other are arranged on the rotor, the two positions having a phase shift of the measured state variable. The phase shift is preferably such that the axial separation of the state sensors is greater or less than an integer multiple of the rotor pitch, or the angular separation of the two state sensors spans 360 degrees over the rotor pitch course. is not equal to an integer multiple of the value divided by the number of courses). Simultaneous phase shift measurement of two state variables is achieved by this embodiment. Phase shift here is understood to mean detection of two state variables within a periodic profile. Two state variables within a periodic profile occur at two points in the periodic profile, the two points being separated from each other by not exactly an integer multiple of the wavelength of the periodic profile. The detection of these two state variables by the two state sensors of the three-turn eccentric screw rotor can be done in various ways of arrangement. For example, the two state sensors are not actually axially spaced apart from each other and are therefore located in the cross-sectional plane of the rotor, but in this cross-sectional plane 360°/n of each other (where n is , which is the number of thread courses of the rotor), the phase shift can be achieved. Therefore, phase shift measurements for a three-turn eccentric screw rotor can be performed when the state sensors are not equal to 120° or 240° and are offset from each other by an angle of, for example, 90° or 180°. can. For a two-turn eccentric screw rotor, phase shift measurements require an angular offset not equal to 180°. For a four-turn eccentric screw rotor, the angular offsets should be unequal to 90°, 180°, and 270°. Here, for reasons of principle, it must be taken into account that the number of stator thread courses in the case of eccentric screw pumps always exceeds the number of rotor thread courses by one.

ただし、状態センサの角度オフセットが360度/nの値に相当する場合にも、位相シフト測定を実現でき、すなわち、この場合は、状態センサが、回転子のねじ山のピッチの倍数に等しくない距離だけ軸方向において離間することで、位相シフト測定を実現することができる。ここでのピッチは、隣接する2つのねじ山間の軸方向の間隔であると理解され、1回転ねじの場合、ピッチがリード(lead)に対応し、多回転ねじの場合では、ピッチがリード/ねじ回転数(n)の値に対応する。位相シフトは、具体的には、次のように設定することができる。すなわち、状態センサが、ピッチの半分に相当する軸方向距離だけ互いに離間することによって、波長の半分の位相シフトが実現される。 However, a phase shift measurement can also be achieved if the angular offset of the state sensor corresponds to a value of 360 degrees/n, i.e. in this case the state sensor is not equal to a multiple of the rotor thread pitch. By axially separating by a distance, a phase shift measurement can be achieved. Pitch here is understood to be the axial spacing between two adjacent threads, in the case of a single-turn thread the pitch corresponds to the lead, in the case of a multi-turn thread the pitch corresponds to the lead/ Corresponds to the value of the number of screw revolutions (n). Specifically, the phase shift can be set as follows. That is, a phase shift of half a wavelength is achieved by separating the state sensors from each other by an axial distance corresponding to half the pitch.

位相シフトを用いた測定により、摩耗の特定の指標について特に有利なモニタリングを実現することができる。このようにして、2つの状態センサのセンサ信号を減算することによって、1つのフェーズのみの場合に生じる影響について調整される測定変数を得ることができ、この測定変数は、角度の範囲における局所的に発生する摩耗の結果を示すことができる。更に、位相シフトによって時間的にオフセットされるように取得されたセンサ信号を比較することによって、状態変化に関する相対的なステートメントを得ることができる。 Measurements using phase shifts can provide particularly advantageous monitoring of certain indicators of wear. In this way, by subtracting the sensor signals of the two state sensors, it is possible to obtain a measured variable that is adjusted for the effects occurring in the case of one phase only, which is local in the range of angles. It can show the result of wear occurring in Additionally, by comparing the acquired sensor signals offset in time by the phase shift, a relative statement of state change can be obtained.

代替的又は追加的に、特定の用途では、互いに離間した2つの位相が等しい位置に配置された2つの状態センサが回転子に配置されることが有利である。等しい位相は、回転子のピッチの倍数に対応する状態センサの軸方向の間隔によって実現することが好ましい。又は、2つの状態センサの角度間隔を、360度をねじの回転数で割った値の整数倍にすることによって実現することができる。この実施形態によって達成されるのは、2つの状態変数の同時位相同期測定である。この測定モードでは、異なる位置で同時に検出された2つの状態値を比較することができるため、局所的に発生した動作状態の変化に関する直接的な結論を得ることができる。 Alternatively or additionally, in certain applications it is advantageous for the rotor to have two state sensors arranged in two phase-equal positions spaced apart from each other. Equal phase is preferably achieved by the axial spacing of the condition sensors corresponding to a multiple of the rotor pitch. Alternatively, it can be achieved by making the angular separation between the two status sensors an integer multiple of 360 degrees divided by the number of revolutions of the screw. What is achieved by this embodiment is simultaneous phase-synchronous measurement of two state variables. In this measurement mode, it is possible to compare two state values detected simultaneously at different positions, so that direct conclusions can be drawn about locally occurring operating state changes.

特に好ましくは、3つ以上の状態センサが設けられ、そのうちの2つの状態センサは、互いに位相シフトによる配置とし、2つの状態センサは等しい位相による配置とする。これによって、上記の利点を組み合わせて、動作状態に関する包括的なステートメントを得ることができる。 Particularly preferably, more than two state sensors are provided, of which two state sensors are arranged with a phase shift relative to each other and two state sensors are arranged with an equal phase. This allows us to combine the above advantages to get a comprehensive statement about the operating conditions.

更に好ましくは、状態センサは、温度センサ、圧力センサ、振動センサ、又は加速度センサである。 More preferably, the state sensor is a temperature sensor, pressure sensor, vibration sensor or acceleration sensor.

ここで、以前に保存された、及び/又は較正されたマスター曲線との比較による評価は、達成途中の温度平衡に関する情報を提供できる。勾配及び曲率を考慮しながら曲線プロファイルを詳細に分析することで、更なる評価が可能となる。このように、緩和時定数は、例えば、固定子のエラストマジャケット(elastomer jacket)の動的特性と相関する。面積積分の比較は、慣らし運転段階(running-in phase)の減衰性能を示す。 Here, evaluation by comparison with previously stored and/or calibrated master curves can provide information about temperature equilibrium being achieved. A detailed analysis of the curve profile, taking into account slope and curvature, allows further evaluation. Thus, the relaxation time constant correlates with, for example, the dynamic properties of the stator's elastomer jacket. A comparison of area integrals indicates damping performance during the running-in phase.

理論的に、圧力差を用いて体積流量を算出することができる。例えば、回転子軸に沿って軸方向において離れて配置された2つ以上の圧力センサによる測定結果によって決定することができる。 Theoretically, the pressure difference can be used to calculate the volumetric flow rate. For example, it can be determined by measurements from two or more pressure sensors axially spaced along the rotor axis.

例えば、加速度センサ又は振動センサによって実施された回転子で発生する振動の測定によって、ポンピング動作における連続励起による回転子/固定子システムの固有振動数をモニタリングすることが可能である。信号比率の大幅な変化があったとき、例えば、固定子のクラック又は変形の発生又は伝播を特定することができ、これに基づいて、回転子の材料及び構造特性に関する結論を得ることができる。更に、搬送される媒体に混入した比較的大きな異物、例えば、石又はネジなどによる衝撃を検出することができる。このような動作状態が検出されると、ポンプのユーザは、この異物による損傷について警告を受けることができる。そして、ポンプへの損傷を未然に防ぐために、ユーザがポンピングプロセスを検証することができる。或いは、状態センサ信号から直接得られる制御手段、例えば、ポンプの緊急停止又は回転速度の低下を実行することができる。 For example, by measuring the vibrations generated in the rotor, performed by acceleration sensors or vibration sensors, it is possible to monitor the natural frequency of the rotor/stator system under continuous excitation in the pumping operation. When there is a significant change in the signal ratio, for example, the initiation or propagation of cracks or deformations in the stator can be identified, on the basis of which conclusions about the material and structural properties of the rotor can be drawn. In addition, it is possible to detect impacts caused by relatively large foreign objects, such as stones or screws, that have entered the medium being transported. When such an operating condition is detected, the user of the pump can be warned of damage from this foreign object. The pumping process can then be verified by the user to prevent damage to the pump. Alternatively, control measures derived directly from the status sensor signal, such as an emergency stop or a reduction in rotational speed of the pump, can be implemented.

本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照して説明する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

本発明による偏心スクリューポンプの縦断面図を示す図である。1 shows a longitudinal section through an eccentric screw pump according to the invention; FIG. 本発明による偏心スクリューポンプの第1の実施形態の一部の縦断面図を示す図である。1 shows a longitudinal section of part of a first embodiment of an eccentric screw pump according to the invention; FIG. 図2による偏心スクリューポンプの本発明の第2の実施形態を示す図である。Figure 3 shows a second embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 2; 本発明の第3の実施形態の部分縦断面図を示す図である。FIG. 12 shows a partial longitudinal sectional view of a third embodiment of the invention; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第4の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a fourth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第5の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a fifth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第6の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a sixth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第7の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a seventh embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第8の実施形態を示す図である。Figure 4b shows an eighth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第9の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a ninth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第10の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a tenth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第11の実施形態を示す図である。Figure 4b shows an eleventh embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第12の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a twelfth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 図4aによる偏心スクリューポンプの本発明の第13の実施形態を示す図である。Figure 4b shows a thirteenth embodiment of the invention of the eccentric screw pump according to Figure 4a; 第1の実施形態によるウォブルシャフト又は回転子のそれぞれにおいて行われる測定手順を示す概略図である。Fig. 4 is a schematic diagram showing the measurement procedure performed on the wobble shaft or rotor respectively according to the first embodiment; 第2の実施形態によるウォブルシャフト又は回転子のそれぞれにおいて行われる測定手順を示す概略図である。Fig. 4 is a schematic diagram showing the measurement procedure performed on the wobble shaft or rotor, respectively, according to the second embodiment; 第3の実施形態によるウォブルシャフト又は回転子のそれぞれにおいて行われる測定手順を示す概略図である。Fig. 10 is a schematic diagram showing the measurement procedure performed on the wobble shaft or rotor, respectively, according to the third embodiment; 偏心スクリューポンプの動作時間にわたってウォブルシャフト又は回転子に記録された3つの特徴的な測定値のプロファイルを示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing profiles of three characteristic measurements recorded on the wobble shaft or rotor over the operating time of an eccentric screw pump; 回転子において経時的に記録された3つの温度の典型的な概略プロファイルを示す図である。FIG. 3 shows a typical schematic profile of three temperatures recorded in the rotor over time; 通常の動作状態において、回転子に固定されたセンサの3方向の経時的な動きの典型的な概略プロファイルを示す図である。FIG. 4 shows a typical schematic profile of motion over time in three directions of a sensor fixed to a rotor under normal operating conditions; 進行した摩耗を有するポンプの動作状態において、回転子に固定されたセンサの3方向の経時的な動きの典型的な概略プロファイルを示す図である。FIG. 3 shows a typical schematic profile of motion over time in three directions of a sensor fixed to the rotor under operating conditions of a pump with advanced wear;

図1は偏心スクリューポンプの典型的な構造を示している。ポンプは、螺旋ひねり経路(spiral screw path)の形態のキャビティを有する固定子10を備え、螺旋ひねり経路は、固定子長手軸Aに沿って伸びる2回転(turn)を有する。固定子10は、通常、金属パイプ11又は他の安定した外囲構造を備え、当該外囲構造は、内側のスクリュー形状を有するキャビティを構成するエラストマーケーシング12を囲んでいる。回転子20は、いわゆる「偏心」によって固定子長手軸Aに対して平行にオフセットされるように延びる回転子長手軸Bに沿って延在し、固定子のキャビティ内に配置されている。偏心スクリューポンプは、様々な回転数の回転子と固定子とで構成することができる。原則として、機能原理を満たすために、回転子の回転数は常に固定子の回転数よりも1回転多くなる。 FIG. 1 shows a typical construction of an eccentric screw pump. The pump comprises a stator 10 having a cavity in the form of a spiral screw path having two turns extending along the longitudinal axis A of the stator. The stator 10 typically comprises a metal pipe 11 or other stable enclosure surrounding an elastomeric casing 12 defining an inner screw-shaped cavity. The rotor 20 extends along a rotor longitudinal axis B which extends parallel to and offset from the stator longitudinal axis A by a so-called "eccentricity" and is positioned within a cavity of the stator. Eccentric screw pumps can be constructed with rotors and stators of various speeds. As a rule, the rotor speed is always one turn higher than the stator speed in order to satisfy the functioning principle.

固定子の内部と回転子は、軸方向、つまりポンピング方向にテーパーを付けることができる(図示せず)。これによって、入口開口部1の方向を向いている回転子及び固定子内部の端部が、出口開口部2の方向を向いている端部よりも大きな断面積を有する。このようなテーパー状の回転子及び固定子(典型的には、それぞれ円錐形のエンベロープを有するか、又は円錐形のテーパー状内部を有する)において、回転子と固定子とは、軸方向に相互に変位可能(軸方向移動Ax)に配置される。好ましくは、このときの軸方向作動は、回転子の回転運動Ro中に可能である。その結果、固定子内における、摩耗による遊び又は回転子の不十分なプレテンション(pre-tensioning)を、それぞれ補償することができる。一方では、回転子が更に固定子内に押し込まれる。更に、ポンプの始動動作は、軸調整によって最適化することができる。例えば、ポンピング挙動の関数としての状態変数によって軸方向の調整が実施される。例えば、搬送される媒体の異なる粘度に応じて調整可能である。 The stator interior and rotor can be tapered in the axial, or pumping direction (not shown). Thereby, the ends within the rotor and stator facing the inlet opening 1 have a larger cross-sectional area than the ends facing the outlet opening 2 . In such tapered rotors and stators (which typically each have a conical envelope or a conically tapered interior), the rotor and stator are axially mutually (axial movement Ax). Preferably, this axial actuation is possible during the rotational movement Ro of the rotor. As a result, play in the stator due to wear or insufficient pre-tensioning of the rotor, respectively, can be compensated. On the one hand, the rotor is pushed further into the stator. Additionally, the start-up behavior of the pump can be optimized by axial adjustment. For example, axial adjustment is performed by state variables as a function of pumping behavior. For example, it can be adjusted according to different viscosities of the medium to be transported.

回転子20は、ウォブルシャフト30によって、回転子20の回転子長手軸Bを中心に回転するように配置される。ウォブルシャフト30は、回転子と駆動入力軸との間に挿入され、駆動入力軸は、ベルト駆動装置41を介して駆動モータ40によって駆動され、ウォブルシャフト30は、駆動モータ40の回転運動を回転子20に伝達する。ウォブルシャフト30は、入口ハウジング50内に回転するように取り付けられた駆動入力端30aから、回転子に接続された駆動出力端30bまで延びる。ウォブルシャフト30は、駆動出力端30bにおいて複合運動を行う。当該複合運動は、回転子長手軸Bを中心とした回転と、固定子長手軸Aを中心とした回転子長手軸Bの回転とを含む。この駆動出力端では、偏心的にオフセットされた軸を有する2つのロータリーベアリングによる偏心装着によってウォブルシャフトを案内することができる。又は、前記ウォブルシャフトは案内なしで、ウォブルシャフトの駆動出力端の動きが、固定子内の回転子の案内によって規定することができる。 Rotor 20 is arranged to rotate about rotor longitudinal axis B of rotor 20 by wobble shaft 30 . The wobble shaft 30 is inserted between the rotor and the drive input shaft, the drive input shaft is driven by the drive motor 40 through the belt drive 41, and the wobble shaft 30 rotates the rotary motion of the drive motor 40. transmit to child 20; Wobble shaft 30 extends from a drive input end 30a mounted for rotation within inlet housing 50 to a drive output end 30b connected to the rotor. Wobble shaft 30 undergoes a compound motion at drive output end 30b. The compound motion includes rotation about the rotor longitudinal axis B and rotation of the rotor longitudinal axis B about the stator longitudinal axis A. At this drive output the wobble shaft can be guided by an eccentric mounting with two rotary bearings with eccentrically offset axes. Alternatively, the wobble shaft can be unguided and the motion of the drive output end of the wobble shaft can be defined by the guidance of the rotor within the stator.

ウォブルシャフト30は、駆動入力端30aに入力自在継ぎ手31を有し、駆動出力端に出力自在継ぎ手32を有する。2つの自在継ぎ手31、32を接続するシャフト部分33は、2つの自在継ぎ手31、32の間に延在する。入力自在継ぎ手31は駆動入力軸に接続され、ベルト駆動装置を介して駆動モータ40の出力軸に接続される。出力自在継ぎ手32は回転子に接続される。 The wobble shaft 30 has an input universal joint 31 at its drive input end 30a and an output universal joint 32 at its drive output end. A shaft portion 33 connecting the two universal joints 31,32 extends between the two universal joints 31,32. The input universal joint 31 is connected to the drive input shaft and is connected to the output shaft of the drive motor 40 via a belt drive. An output universal joint 32 is connected to the rotor.

ウォブルシャフト30全体は、入口ハウジング50内に配置され、ポンピングされる媒体によって取り囲まれ、ポンピングされる媒体は、入口開口部51を通って入口ハウジング50内に流入する。これは、ポンプの吸入側を表している。そして、ウォブルシャフトは、保護ケーシング36によって完全に取り囲まれている。保護ケーシング36は、入力自在継ぎ手31、シャフト部分33、及び出力自在継ぎ手32にわたって延在する。 The entire wobble shaft 30 is arranged in the inlet housing 50 and is surrounded by the medium to be pumped, which flows into the inlet housing 50 through the inlet opening 51 . This represents the suction side of the pump. The wobble shaft is then completely surrounded by a protective casing 36. A protective casing 36 extends over the input universal joint 31 , the shaft portion 33 and the output universal joint 32 .

回転子20及び固定子10は、入口ハウジングに固定された入口端10aから、出口ハウジング60に固定された出口端20aまで延びる。出口ハウジング60には出口開口部61が配置され、ポンプから搬送された媒体が前記出口開口部61を通って流れ、出口開口部61はポンプの圧力側を表している。 Rotor 20 and stator 10 extend from an inlet end 10 a secured to the inlet housing to an outlet end 20 a secured to the outlet housing 60 . An outlet opening 61 is arranged in the outlet housing 60, through which the medium conveyed from the pump flows, the outlet opening 61 representing the pressure side of the pump.

図2は、ウォブルシャフトを示す断面図である。図示のウォブルシャフトは、駆動入力軸と回転子とがそれに取り付けられているように示されている。この実施形態では、センサ101は、回転子のボア102内に挿入され、当該ボア102は、回転子長手軸Bに対して半径方向に延びている。センサは、例えば、温度センサ、加速度センサ、又は圧力センサであってもよい。回転子20は更に、回転子長手軸Bに沿って延在する長手方向ボア21を有し、つまり、回転子20とボア21とは同軸である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a wobble shaft. The illustrated wobble shaft is shown with a drive input shaft and rotor attached to it. In this embodiment, the sensor 101 is inserted in a rotor bore 102, which extends radially with respect to the rotor longitudinal axis B. FIG. A sensor may be, for example, a temperature sensor, an acceleration sensor, or a pressure sensor. The rotor 20 further has a longitudinal bore 21 extending along the rotor longitudinal axis B, ie the rotor 20 and the bore 21 are coaxial.

図2による実施形態では、センサ101はセンサ信号線110によって接続される。センサ信号線110は、回転子の長手方向ボア21を通り、そこから進み、出力自在継ぎ手31の接続フランジのフランジ長手方向ボア34に入るように案内される。前記フランジ長手方向ボア34は、長手方向ボア21と同軸に延びる。このフランジ長手方向ボア34から、センサ信号線103は、出力自在継ぎ手31の接続フランジ内のボアを通って、自在継ぎ手31の外側の位置に延びる。前記ボアは、回転子長手軸Bまで半径方向に延びている。次に、信号線は、自在継ぎ手31の外側、シャフト部分33の外側、及び自在継ぎ手32の外側であるが、保護ケーシング31内で、ウォブルシャフト30の入力端まで案内される。入力端では、信号線は出力端と同様に案内され、先ず入力自在継ぎ手のシャフト部分近位接続フランジの半径方向ボアを通って、自在継ぎ手の駆動入力シャフト近位接続フランジの軸方向ボア内に案内され、そこから、駆動入力シャフト内の同軸の長手方向ボアに入る。そして、センサ信号ラインは、センサ信号ロータリー伝送ユニットに案内することができる。センサ信号ロータリー伝送ユニットは、例えば、複数のコレクタリングなどの形態で具体化することができ、これによって、センサ信号を、偏心スクリューポンプの回転部分から外部へ、偏心スクリューポンプの固定部分にルーティングすることができる。 In the embodiment according to FIG. 2 the sensors 101 are connected by sensor signal lines 110 . The sensor signal line 110 is guided through the rotor longitudinal bore 21 and therefrom into the flange longitudinal bore 34 of the connecting flange of the output universal joint 31 . Said flange longitudinal bore 34 extends coaxially with longitudinal bore 21 . From this flange longitudinal bore 34 the sensor signal line 103 extends through a bore in the connecting flange of the output universal joint 31 to a location outside the universal joint 31 . Said bore extends radially to the longitudinal axis B of the rotor. The signal line is then guided outside the universal joint 31 , outside the shaft portion 33 and outside the universal joint 32 but within the protective casing 31 to the input end of the wobble shaft 30 . At the input end, the signal line is guided in the same way as at the output end, first through the radial bore of the shaft portion proximal connection flange of the input universal joint and into the axial bore of the drive input shaft proximal connection flange of the universal joint. It is guided from there into a coaxial longitudinal bore in the drive input shaft. The sensor signal line can then be guided to the sensor signal rotary transmission unit. The sensor signal rotary transmission unit can, for example, be embodied in the form of a plurality of collector rings or the like, which route the sensor signals from the rotating part of the eccentric screw pump to the outside to the fixed part of the eccentric screw pump. be able to.

図3は、信号線のルーティングの変形例を示している。この図は、図2と基本的に同じ構造を示している。ただし、この変形例の信号線は、出力自在継ぎ手の接続フランジ、シャフト部分、及び入力自在継ぎ手の接続フランジ内にある軸方向の長手方向ボアのみを通って案内され、駆動シャフトの長手方向ボアにおいて再び入る点で異なる。 FIG. 3 shows a modification of routing of signal lines. This figure shows basically the same structure as FIG. However, the signal lines in this variant are guided only through the axial longitudinal bores in the connecting flange of the output universal joint, the shaft portion and the connecting flange of the input universal joint, and in the longitudinal bore of the drive shaft. It differs in that it re-enters.

本実施形態において、信号線は2つの自在継ぎ手のピン内の対応する横方向のボアにも通って走る。ここで、信号線が通るダクトは、その寸法において、信号線にせん断されることなく、動作中及び自在継ぎ手が曲げる状態中に発生するぐらつき運動があっても損傷を受けないように対応するサイズで具現化されると理解される。 In this embodiment, the signal lines also run through corresponding lateral bores in the pins of the two universal joints. Here, the ducts through which the signal wires pass should be of a size corresponding to their dimensions so that they are not sheared by the signal wires and are not damaged by the wobbly movements that occur during operation and during universal joint bending conditions. is understood to be embodied in

図2及び図3に示す入力自在継ぎ手の近位における駆動入力シャフトは、中央のピンで固定することができる。当該中央のピンは、駆動入力シャフトを部分的又は完全に通過し、自在継ぎ手に固定されることによって、駆動入力シャフトと自在継ぎ手との間の円錐形の締まりばめを軸方向に引っ張るようにする。更なる相違点は、駆動入力軸の信号線にある。図1による実施形態の駆動入力シャフト内の信号線は、シャフトの軸方向に延びる長手方向の(例えば、フェザーキー溝(feather key groove)のような)溝に案内され、したがって、ピンの横にある。図3による実施形態では、中空ピンが提供され、当該中空ピンは、中空シャフトとして具現化された駆動入力シャフト内に配置され、信号線はこの中空ピンの内部キャビティ内に案内されている。 The drive input shaft proximal to the input universal joint shown in FIGS. 2 and 3 may be secured with a central pin. The central pin passes partially or completely through the drive input shaft and is secured to the universal joint so as to axially pull the conical interference fit between the drive input shaft and the universal joint. do. A further difference is in the signal lines of the drive input shaft. The signal lines in the drive input shaft of the embodiment according to FIG. be. In the embodiment according to FIG. 3, a hollow pin is provided, which is arranged in the drive input shaft embodied as a hollow shaft, and the signal line is guided in the inner cavity of this hollow pin.

回転子におけるセンサの配置の異なる変形例が図4aから図4kに示されている。これらの図に示されているセンサは、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ、振動センサ、又は他のセンサであり得ることを原則として理解されたい。更に、図4aから図4kに示されるセンサの配置の変形例は、互いに組み合わせることができることも理解されるべきである。具体的には、これらの変形例によって、同じタイプのセンサを異なる場所に配置するようにすることができる。又は、これらの変形例によって、同じタイプのセンサを異なる場所で使用することができる。又は、異なるタイプの複数のセンサを、これらの変形例に示された1つの場所に配置することができる。図4aから図4kによるこれらの変形例に示されたセンサの信号伝送及びエネルギー供給の原理は、同様に互いに組み合わせることができる。 Different variants of the arrangement of the sensors on the rotor are shown in Figures 4a to 4k. It should be understood in principle that the sensors shown in these figures can be pressure sensors, temperature sensors, acceleration sensors, vibration sensors or other sensors. Furthermore, it should also be understood that the sensor placement variations shown in Figures 4a to 4k can be combined with each other. Specifically, these variations allow the same type of sensor to be placed in different locations. Alternatively, these variations allow the same type of sensor to be used in different locations. Alternatively, multiple sensors of different types can be placed at one location shown in these variations. The principles of signal transmission and energy supply of the sensors shown in these variants according to FIGS. 4a to 4k can likewise be combined with one another.

図4aは、回転子内のセンサ301の配置を示しており、当該センサは回転子の外面に挿入されている。センサのこの配置では、図2及び図3によって前段で説明したように、センサが、信号線305によってセンサ信号を送信するように意図された場合、また、オプション的に、前記信号線305と平行に走るエネルギー線306によってエネルギーが供給されるように意図された場合には、回転子内で半径方向に延びるボアと、回転子内で軸方向に延びるボアとのそれぞれの対応するボアによって実現ことができる。 Figure 4a shows the placement of sensors 301 within the rotor, which are inserted into the outer surface of the rotor. With this arrangement of the sensors, if the sensors are intended to transmit sensor signals by means of signal lines 305, and optionally parallel to said signal lines 305, as described above with reference to FIGS. If it is intended to be energized by the energy line 306 running in the rotor, it can be achieved by corresponding bores extending radially in the rotor and axially extending in the rotor. can be done.

一般に、回転子の外面にセンサを配置することは有利である。なぜなら、この位置は、一方では回転信号の検出を可能にし、したがって、回転子長手軸又は固定子長手軸のそれぞれを中心に160度の回転角度にわたって信号検出が可能となり、これによって、一種の断面的な信号検出が可能になるためである。回転子上にセンサを配置すること、特に、センサが回転子の外面の領域に配置される場合には更なる利点がある。これは、作動の進行中に、当該センサを介して、固定子の特徴値、回転子の特徴値、及び搬送される媒体の特徴値の信号検出を実行する可能性があるためである。この信号検出は、特に、回転子が360度回転しているときに行うことができる。これが可能となる理由は以下に考えられる。すなわち、このように、センサの位置が回転子の表面上にあるか又はその近くにある場合に、偏心スクリューポンプの運転中に、当該センサは、一方では固定子と直接接触するようになり、他方では更に回転すると、固定子から離れるようになり、そして、搬送される媒体と接触するようになる。これによって、いずれの場合において、固定子と搬送される媒体とを周期的に検出することが可能になる。また、回転子自体に配置されていることで、回転子に対する測定も可能である。これは、特に温度測定が可能である。温度測定では、回転子長手軸を中心とした回転子の回転角度に応じて、固定子の温度が、所定の角度、角度範囲、又は固定子長手軸に対する円周全体にわたって測定される。また、搬送される媒体の温度も測定される。更に、例えば、センサが複数のプローブで具現化されることで、回転子の温度も当該センサによって検出することができる。基本的に、センサはセンサユニットとして実施することもでき、同一又は異なる物理変数の複数の測定関数を検出できることを理解されたい。 Generally, it is advantageous to place the sensors on the outer surface of the rotor. Because this position, on the one hand, allows the detection of the rotation signal and thus over a rotation angle of 160 degrees about the rotor longitudinal axis or the stator longitudinal axis respectively, which provides a kind of cross-section This is because it becomes possible to effectively detect signals. Arranging the sensors on the rotor has further advantages, especially if the sensors are arranged in the region of the outer surface of the rotor. This is because, during ongoing operation, signal detection of stator, rotor and conveyed medium characteristics may be performed via the sensors. This signal detection can be done especially when the rotor is rotating 360 degrees. The reason why this is possible is considered as follows. Thus, when the sensor is located on or near the surface of the rotor, during operation of the eccentric screw pump, the sensor comes into direct contact with the stator on the one hand, On the other hand, further rotation causes it to move away from the stator and come into contact with the transported media. This makes it possible in any case to periodically detect the stator and the conveyed medium. It is also possible to measure the rotor as it is located on the rotor itself. This allows, in particular, temperature measurement. In temperature measurement, depending on the angle of rotation of the rotor about the longitudinal axis of the rotor, the temperature of the stator is measured over a given angle, range of angles, or over the circumference with respect to the longitudinal axis of the stator. Also, the temperature of the transported medium is measured. Furthermore, the temperature of the rotor can also be detected by the sensor, for example if the sensor is embodied with a plurality of probes. It should be understood that in principle the sensor can also be implemented as a sensor unit and can detect multiple measurement functions of the same or different physical variables.

センサの当該取り付け位置において、回転子の振動又は加速度を検出するために、図4aに示すセンサの位置に、圧電センサ又は容量式振動センサを配置することもできる。これらのセンサは、単軸又は多軸で測定するセンサであってもよい。同様に、回転子の間隔又は位置の測定を実行するために、当該位置には、渦電流センサを配置することもできる。 Piezoelectric sensors or capacitive vibration sensors can also be arranged at the positions of the sensors shown in FIG. These sensors may be sensors that measure on a single axis or multiple axes. Similarly, an eddy current sensor can be placed at that location to perform a rotor spacing or position measurement.

図4bは、図4aと同一のセンサ401の位置決めを概略的に示している。しかしながら、この変形的な配置例では、センサから受信機への信号線405だけがハードウェア(hard-wired)されたものである。センサにエネルギーを供給するために、温度又は温度勾配を電気エネルギーに変換するエネルギーコンバータ407が、例えば、ペルティエ素子(Pelletier element)よって実行することができる。ペルティエ素子は、例えば、センサに隣接して配置することができる。このエネルギーコンバータは、回転子と固定子との間の摩擦及びそこを流れる媒体によって、周囲温度に対する温度変化が生じ、そしてそこで温度勾配が生じるという事実を利用する。周囲温度に対する温度変化又は温度勾配が生じることによって、センサにエネルギーを供給するのに十分なエネルギーの変換が可能となる。 FIG. 4b schematically shows the positioning of the same sensor 401 as in FIG. 4a. However, in this alternative arrangement, only the signal line 405 from the sensor to the receiver is hard-wired. An energy converter 407, which converts temperature or temperature gradients into electrical energy to supply energy to the sensor, can be implemented, for example, by a Peltier element. A Peltier element can, for example, be placed adjacent to the sensor. This energy converter takes advantage of the fact that the friction between the rotor and stator and the medium flowing there causes a temperature change with respect to the ambient temperature and a temperature gradient there. The resulting temperature change or temperature gradient with respect to the ambient temperature allows the conversion of sufficient energy to power the sensor.

図4cは、センサ501及び信号線505の位置が図4aによるセンサ位置に対して更なる変形を示している。センサには、エネルギーコンバータによってエネルギーが供給される。ここでのエネルギーコンバータは、誘導の原理によって構成されている。一方では、対応する磁石508は、入口ハウジング50内に固体磁石又は磁気コイルとして配置され、他方では、コイル507は、出口自在継ぎ手の領域又は回転子の入口端に位置し、コイル507内に、誘導によって電流の流れがトリガーされる。コイル507は、誘導によって電流の流れが引き起こされ、出口ユニバーサルジョイントの領域又は回転子の入口端に位置する。この場合、回転子の回転において動作する発電機/ダイナモ(dynamo)は、短いエネルギーライン506を介してセンサに供給するために必要な電気エネルギーを生成する。 FIG. 4c shows a further variation in the position of the sensor 501 and signal line 505 with respect to the sensor position according to FIG. 4a. The sensor is supplied with energy by an energy converter. The energy converter here is constructed according to the principle of induction. On the one hand, the corresponding magnets 508 are arranged as solid magnets or magnetic coils in the inlet housing 50, and on the other hand, the coils 507 are located in the area of the outlet universal joint or the inlet end of the rotor, and in the coils 507, Induction triggers current flow. Coil 507, in which current flow is induced by induction, is located in the region of the exit universal joint or at the entrance end of the rotor. In this case, a generator/dynamo operating in the rotation of the rotor produces the necessary electrical energy to supply the sensor via a short energy line 506 .

図4dは、エネルギー供給の更なる変形例を示している。この変形例では、回転子の偏心回転運動によって生じた振動から電気エネルギーを生成するピエゾコンバータ又は電気力学的コンバータ607が回転子内に配置されている。そして、コンバータ607は、センサ601に電気エネルギーを供給する。信号の送信は、また信号線605を介して有線で行われる。 FIG. 4d shows a further variant of energy supply. In this variant, a piezoconverter or electrodynamic converter 607 is arranged in the rotor to generate electrical energy from the vibrations caused by the eccentric rotary motion of the rotor. Converter 607 then supplies electrical energy to sensor 601 . Transmission of signals is also wired via signal line 605 .

図4e及び図4fは、2つのセンサ701a、701b、又は801a、801bがそれぞれ、回転子長手方向軸Bに対して、同じ角度位置で回転子に配置され、ただし、回転子長手方向軸Bに沿って軸方向に互いに離れて配置されている変形例を示している。図4fの2つのセンサ801a、801bの軸方向の間隔は、両方のセンサが回転子のねじ回転の1つのねじ山領域内に配置され、軸方向の間隔が回転子ねじのピッチに対応するように選択される。一方、図4eの2つのセンサ701a、701bの軸方向の間隔は、一方のセンサがねじ山の領域に配置され、他方のセンサがねじ溝の領域に配置され、軸方向の間隔が回転子ねじのピッチの半分に対応するように選択される。両方の変形例において、2つのセンサは、共通のエネルギー線706、806によって電力供給され、2つのセンサは、それぞれ別個の信号線705a、705b、又は805a、805bのそれぞれによって信号を発する。 Figures 4e and 4f show that two sensors 701a, 701b or 801a, 801b, respectively, are placed on the rotor at the same angular position with respect to the rotor longitudinal axis B, but at the rotor longitudinal axis B 4 shows variants arranged axially apart from each other along. The axial spacing of the two sensors 801a, 801b in FIG. 4f is such that both sensors are located within one thread area of the rotor thread rotation and the axial spacing corresponds to the pitch of the rotor thread. selected for On the other hand, the axial spacing of the two sensors 701a, 701b in FIG. is selected to correspond to half the pitch of In both variants the two sensors are powered by a common energy line 706, 806 and the two sensors emit signals by separate signal lines 705a, 705b or 805a, 805b respectively.

図4gは、2つのセンサ901a、901bが、図4eと同様な軸方向間隔で回転子に配置されるが、ただし、この場合、同一の角度位置ではない更なる変形例を示している。位相シフト測定の目的で、2つのセンサは、回転子長手軸を中心に互いに180度回転するように配置されている。 FIG. 4g shows a further variant in which the two sensors 901a, 901b are arranged on the rotor with a similar axial spacing as in FIG. 4e, but in this case not at the same angular position. For the purpose of phase shift measurement, the two sensors are arranged such that they are rotated 180 degrees relative to each other about the rotor longitudinal axis.

図4hは、センサ1001の配置の更なる変形例を示している。この変形例では、センサは、回転子内の回転子長手方向軸に中央的に配置され、回転子の外面には延びていない。また、軸方向のセンサは回転子の概ね中心になるように配置されている。この配置は、単軸又は多軸の振動センサ、又はジャイロスコープ、又は回転センサを配置するのに特に適している。これによって、センサの動き、速度、又はエグズィラレイション(exhilaration)を検出する。後者は、偏心スクリューポンプの動作状態に関する特徴的なステートメントを可能にする偏心運動によるものである。 FIG. 4h shows a further variant of the placement of the sensor 1001. FIG. In this variant, the sensor is centrally located within the rotor at the rotor longitudinal axis and does not extend to the outer surface of the rotor. In addition, the axial sensor is arranged substantially at the center of the rotor. This arrangement is particularly suitable for arranging single or multi-axis vibration sensors, or gyroscopes, or rotation sensors. This detects motion, velocity, or exhilaration of the sensor. The latter is due to the eccentric movement that allows a characteristic statement about the operating state of the eccentric screw pump.

図4iは、センサの配置の変形例を示し、この変形例では、センサ1101は、同様に、回転子の外面まで延びず、回転子内に留まるように配置される。ただし、図4hに示すセンサの位置とは対照的に、この変形例でのセンサは、回転子長手方向軸から半径方向に離れ、回転子の外面付近に位置するように配置されている。 Figure 4i shows a variant of the sensor arrangement, in which the sensors 1101 are likewise arranged so that they do not extend to the outer surface of the rotor, but remain within the rotor. However, in contrast to the location of the sensors shown in Figure 4h, the sensors in this variant are positioned radially away from the rotor longitudinal axis and located near the outer surface of the rotor.

図4jは、センサ1201へのデータ又はエネルギーの有線伝送が必要としない実施形態を示す。図4bに示された実施例に対応するように、エネルギーコンバータ1207は、センサに隣接するように配置されている。更に、本実施形態では、無線送信モジュール1209もセンサに隣接するように回転子内に配置されている。これによって、センサ信号は、回転子の外側、特に、固定子又は偏心スクリューポンプの外側に配置された受信機1210に送信することができる。 FIG. 4j shows an embodiment in which wired transmission of data or energy to sensor 1201 is not required. The energy converter 1207 is positioned adjacent to the sensor, corresponding to the embodiment shown in FIG. 4b. Additionally, in this embodiment, a wireless transmission module 1209 is also positioned within the rotor adjacent to the sensor. This allows the sensor signal to be transmitted to a receiver 1210 arranged outside the rotor, in particular outside the stator or the eccentric screw pump.

図4kは、相補的な変形例を示している。この変形例では、センサ1301に加えて、無線送信モジュール1309にもエネルギーコンバータ1307から直接エネルギーが供給され、無線送信モジュール1309は、信号を外部受信機1310に送信する。 FIG. 4k shows a complementary variant. In this variant, in addition to the sensor 1301 , the wireless transmission module 1309 is also directly energized by the energy converter 1307 , and the wireless transmission module 1309 transmits signals to the external receiver 1310 .

図4j及び図4kによる実施形態の両方において、センサは自律的であって、有線信号線又は有線エネルギー供給を必要とせずに回転子に配置される。したがって、組み立ての点で特に有利であるとともに頑丈である。 In both the embodiments according to Figures 4j and 4k, the sensors are autonomous and are placed on the rotor without the need for wired signal lines or wired energy supplies. It is therefore particularly advantageous and robust in terms of assembly.

図5aから図5cは、測定パラメータから測定信号を生成する基本原理と、測定信号を生成するため、及びこの測定信号を送信するために必要なエネルギー供給を示している。 Figures 5a to 5c show the basic principle of generating a measurement signal from a measurement parameter and the energy supply required for generating the measurement signal and for transmitting this measurement signal.

図5aは、測定されたパラメータ2201を検出し、マイクロコントローラ2201を介して測定信号2204を生成して発するセンサ2200を示している。この目的のために、センサは電流源2203に直接接続されている。 FIG. 5a shows a sensor 2200 that detects a measured parameter 2201 and generates and emits a measurement signal 2204 via a microcontroller 2201. FIG. For this purpose the sensor is directly connected to the current source 2203 .

図5bは、上記基本原理の変形例を示している。当該変形例において、センサ2300が同様に測定パラメータ2301を検出し、マイクロコントローラ2302を介して、この測定パラメータを表す測定信号2304を発する。ここでのセンサは、外部エネルギー供給には直接に接続されていない。代わりにエネルギーコンバータ2305が提供され、当該エネルギーコンバータ2305は、周囲エネルギー2303を、センサ2300及びマイクロコントローラ2302に供給するための電気エネルギーに変換する。この目的のために、エネルギーコンバータは、生成されたエネルギーをエネルギー管理及び貯蔵モジュール2306に送達し、そこからセンサ及びマイクロコントローラへのエネルギーが供給される。 FIG. 5b shows a variant of the above basic principle. In this variant, a sensor 2300 likewise detects a measured parameter 2301 and, via a microcontroller 2302, emits a measured signal 2304 representative of this measured parameter. The sensors here are not directly connected to an external energy supply. Instead an energy converter 2305 is provided, which converts the ambient energy 2303 into electrical energy for feeding the sensor 2300 and microcontroller 2302 . For this purpose, the energy converter delivers the generated energy to the energy management and storage module 2306, from which the energy to the sensors and microcontrollers is supplied.

図5cは、上記基本原理に基づいた変形例を示している。当該変形例において、マイクロコントローラ2402を介して測定パラメータ2401を測定信号2404に変換するセンサ2400の他に、周囲エネルギー2403を電気エネルギーに変換し、電気エネルギーをエネルギー管理及び貯蔵モジュール2406に送達するエネルギーコンバータ2405も示している。そして、エネルギー管理及び貯蔵モジュールは、センサ及びマイクロコントローラ2402に電気エネルギーを供給する。更に、無線送信モジュール2407として動作し、センサ信号2404を外部受信機に送信するためのアンテナ2408を有するコンバータ又はカップラーが利用されている。 FIG. 5c shows a variant based on the above basic principle. In this variant, in addition to the sensor 2400 converting the measured parameter 2401 into a measured signal 2404 via the microcontroller 2402, there is also an energy sensor that converts the ambient energy 2403 into electrical energy and delivers the electrical energy to the energy management and storage module 2406. A converter 2405 is also shown. The energy management and storage module then supplies electrical energy to the sensors and microcontroller 2402 . Additionally, a converter or coupler is utilized that acts as a wireless transmission module 2407 and has an antenna 2408 for transmitting the sensor signal 2404 to an external receiver.

図6aから図6dは、回転子又はウォブルシャフトで検出可能な測定パラメータを反映する、いくつかの特徴的なセンサ信号の典型的なプロファイルを示している。 Figures 6a to 6d show typical profiles of some characteristic sensor signals reflecting the measured parameters detectable at the rotor or wobble shaft.

図6aは、偏心スクリューポンプが動作する全運転期間3010にわたる動的剛性3001(三角形でデータを示す曲線)と、制動作用3002(矩形でデータを示す曲線)と、固定子の表面温度3003(ドットでデータを示す曲線)を示すグラフである。表面温度3003が、最初は低い慣らし段階3011から始まり、長いノーマル動作期間3012にわたって許容可能な動作ウィンドウ内で移動し、その後の疲労/故障段階3013では指数関数的に増加するようになっていることが分かる。これは通常、限界温度TF3020を超えることによって特徴付けられる。ゴム引き固定子に行われる制動作用3002は、図示のように、曲線プロファイルにおいて、固定子の表面温度3003と同様な挙動を有する。動的剛性3001は、慣らし段階3011において、最初には高い値を有し、その後、ノーマル動作期間中に、ほぼ一貫した状態を維持し、疲労/故障段階3013では落下する傾向を示している。 Figure 6a shows dynamic stiffness 3001 (curves with data in triangles), braking action 3002 (curves with data in rectangles) and stator surface temperature 3003 (dots is a graph showing a curve showing data at . that the surface temperature 3003 starts with an initially low run-in phase 3011, moves within an acceptable operating window over a long normal operating period 3012, and then increases exponentially during the fatigue/failure phase 3013; I understand. This is usually characterized by exceeding the limit temperature TF3020. The braking action 3002 exerted on the rubberized stator has a similar behavior to the stator surface temperature 3003 in curvilinear profile as shown. The dynamic stiffness 3001 initially has a high value during the break-in phase 3011 , then remains fairly consistent during normal operation and tends to drop off during the fatigue/failure phase 3013 .

これらの曲線プロファイルに影響を与える要因が様々であるため、一般的な原因の観点から説明することはできない。一方では、回転子と固定子との間の最初適合(initial fit)が重要であって、最初にぴったりと適合すると、最初には摩擦エネルギーのインポートが高く、その後減少する傾向となる。他方では、(固定子の)エラストマー(elastomer)の動的剛性も重要な役割を果す。例えば、動的剛性は、振動を伝播する能力、そして、エネルギー/温度の伝送能力を表す。当該動的剛性は、慣らし運転及び始動段階3011の間に変化し、そして、当該動的剛性が低下すると、エラストマーによる伝送機能が低下し、温度の上昇が生じる場合がある。 Due to the variety of factors that influence these curve profiles, they cannot be explained in terms of general causes. On the one hand, the initial fit between the rotor and stator is important, and an initial tight fit tends to result in an initially high import of frictional energy and then a decreasing trend. On the other hand, the dynamic stiffness of the elastomer (of the stator) also plays an important role. For example, dynamic stiffness describes the ability to propagate vibrations and the ability to transfer energy/temperature. The dynamic stiffness changes during the break-in and start-up phases 3011, and when the dynamic stiffness is reduced, the transmission capability of the elastomer may be reduced, resulting in increased temperatures.

図6bは、偏心スクリューポンプを一旦立ち上げたときの始動挙動中の時間4010に対して、固定子の表面温度4020の温度プロファイルを示している。3つの典型的な温度プロファイルT1、T2、及びT3が示され、これらは、回転子に埋め込まれたセンサによって、固定子上の測定ポイントにおいて、この状態の3つの異なる時点で検出されたものである。3つの温度プロファイルは全て、最初は急激な上昇を示し、その後横ばいになり、そして一定の温度レベルに落ち着くように示している。 FIG. 6b shows the temperature profile of the stator surface temperature 4020 against time 4010 during the start-up behavior of the eccentric screw pump once started. Three typical temperature profiles T1, T2, and T3 are shown, detected at three different points in this condition at the measurement points on the stator by sensors embedded in the rotor. be. All three temperature profiles show an initial sharp rise, then leveling off and settling to a constant temperature level.

ここで、温度曲線T2は、比較的急激に上昇するカーブを示し、一方、温度曲線T1は、比較的小さい勾配であるが、T2よりも差ΔT12だけ高い温度レベルに到達している。このより急激に上昇する温度曲線T2は、例えば、動的剛性又は固定子のエラストマーの他の特性の大幅な低下と相関する。定常温度値の比較ΔT12は、例えば、よりよい潤滑性を有し、温度が低い媒体に関するポンピング状況を知らせることができる。対照的に、温度曲線T3は、より平坦なプロファイルを有し、また、関連して、ΔT13だけ低い定常温度値を有する。これは、例えば、ポンプのより低い回転速度で同一の搬送媒体の場合に生じる可能性がある。 Here, the temperature curve T2 shows a relatively steep rising curve, while the temperature curve T1 has a relatively small slope but reaches a temperature level higher than T2 by a difference ΔT12. This more steeply rising temperature curve T2 correlates with, for example, a significant reduction in dynamic stiffness or other properties of the stator elastomer. A steady-state temperature value comparison ΔT12 can, for example, inform the pumping situation for a medium with better lubricity and lower temperature. In contrast, the temperature curve T3 has a flatter profile and, associated, a steady-state temperature value that is ΔT13 lower. This can occur, for example, with the same transport medium at a lower rotational speed of the pump.

図6c及び図6dは、回転子の外面に配置された、又は回転子の外面付近に配置された位置センサの位置、速度、又は加速度5020の測定値をそれぞれ示している。当該位置センサは、例えば、時間5010にわたって、3つの軸X、Y、及びZの方向において、回転センサ又はジャイロセンサとして具現化することができる。図6cは、偏心スクリューポンプの典型的な曲線プロファイルを示し、このとき、ほとんど摩耗していないノーマル動作状態にある。対照的に、図6dは、摩耗が進行したときのポンプの動作状態を表している。 Figures 6c and 6d show position, velocity, or acceleration 5020 measurements, respectively, of position sensors located at or near the outer surface of the rotor. The position sensor may, for example, be embodied as a rotational or gyroscopic sensor in three axes X, Y, and Z over time 5010 . Figure 6c shows a typical curvilinear profile of an eccentric screw pump, when in normal operating condition with little wear. In contrast, Figure 6d represents the operating state of the pump as wear progresses.

図示のように、Z方向とY方向における90度の相互位相シフトを有する位置は、両方の図で同様のプロファイルを有する。一方、ノーマル動作状態では、X方向の位置はほぼ一定の値を有する。これは、パルス圧力の影響及びベアリングの軸方向の遊びのみによる所定の小さな変化を有するものである。 As shown, locations with mutual phase shifts of 90 degrees in the Z and Y directions have similar profiles in both figures. On the other hand, in normal operating conditions, the position in the X direction has a substantially constant value. It has a predetermined small variation due only to the effect of the pulse pressure and the axial play of the bearing.

対照的に、図6dは、Z値及びY値に関して、著しく大きな振幅を有する曲線プロファイルを示している。更に、X値は、定常プロファイルから著しい分散を示し、X方向において、回転子の不規則な振動が顕著に表されている。これら3つの特性曲線プロファイルは全て、偏心スクリューポンプの増加した摩耗を示している。これは、半径方向及び軸方向の位置変位、加速度、及び速度によっても明らかである。 In contrast, FIG. 6d shows a curve profile with significantly higher amplitudes for Z and Y values. In addition, the X-values show a significant variance from the steady-state profile, highlighting the random oscillations of the rotor in the X-direction. All three of these characteristic curve profiles show increased wear of the eccentric screw pump. This is also manifested by radial and axial position displacements, accelerations and velocities.

図6c及び図6dに示す、例えば、距離センサ又は回転センサによる追跡測定によって、ポンプの動作状態を知ることができる。これによって、例えば、ミスアラインメントによる、又は(固定子内の回転子の弱まったプリテンションによって引き起こされた)回転子の遊びによるぐらつき運動(図6c及び図6d)等によって生じ得る回転子の不利な動きをモニタリングすることができる。 Tracking measurements, for example by distance sensors or rotation sensors, as shown in FIGS. 6c and 6d, make it possible to know the operational state of the pump. This can lead to a rotor disadvantage that can be caused, for example, by misalignment or by wobbly motions (FIGS. 6c and 6d) due to rotor play (caused by weakened pretension of the rotor in the stator). Movement can be monitored.

更に、出願人によって出願された国際特許出願WO2018/130718A1から、回転子と固定子との円錐設計を有する偏心スクリューポンプが知られており、これにより、回転子と固定子との間の軸方向の調整が可能になり、その結果、回転子と固定子との間のギャップを調整することができる。偏心スクリューポンプのこの構造モードでは、ポンプのランプアップ及びランプダウン動作は、回転子と固定子との相対的軸方向の作動によって、軸方向の作動を制御することによって設計することができる。摩耗の状態及びポンプの動作状態に関するステートメントが利用可能であれば、摩耗の激しい動作状態が検出された場合、非常に迅速な制御によって回避できる。いわばリアルタイムで、ターゲットを絞って、このような回転子と固定子と間の軸方向の調整により、制御動作又はフィードバック制御ループの形式を変更することができる。
更に、回転子、固定子、継手、ベアリング、ポンプ入口及びポンプ出口から記録できる測定データに関して、偏心スクリューポンプをモニタリング方法及び装置が、WO01/88379A1から知られている。ドイツ特許文献DE102015112248A1は、偏心スクリューポンプ及び偏心スクリューポンプの動作状態を調整する方法を開示している。ドイツ特許文献DE10157143A1には、ポンプのメンテナンス間隔表示が記載されている。

Furthermore, from the international patent application WO 2018/130718 A1 filed by the applicant, an eccentric screw pump with a conical design of the rotor and stator is known, whereby an axial can be adjusted so that the gap between the rotor and stator can be adjusted. In this construction mode of the eccentric screw pump, the ramp-up and ramp-down action of the pump can be designed by controlling the axial actuation by the relative axial actuation of the rotor and stator. If a statement about the state of wear and the operational state of the pump is available, it can be circumvented by very rapid control when high-wear operational states are detected. Such a targeted axial adjustment between the rotor and stator, so to speak in real time, can change the type of control action or feedback control loop.
Furthermore, from WO 01/88379 A1 a method and device for monitoring eccentric screw pumps in terms of measurement data that can be recorded from rotors, stators, joints, bearings, pump inlets and pump outlets is known. German patent document DE 10 2015 112 248 A1 discloses an eccentric screw pump and a method for adjusting the operating state of an eccentric screw pump. German Patent Document DE 101 57 143 A1 describes a maintenance interval indication for a pump.

Claims (19)

偏心スクリューポンプであって、
ポンプ入口開口部及びポンプ出口開口部を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジング内に配置された固定子と、
前記固定子内に配置された回転子と、
駆動モータと、トルクを伝達するために、前記駆動モータを前記回転子に接続するドライブシャフトとを備える駆動ユニットと、
を備え、
回転軸を中心に回転運動する前記回転子は前記固定子内に案内され、
前記偏心スクリューポンプの状態変数を検出するための状態センサを有し、
前記回転子又は前記ドライブシャフトにおける状態変数を検出するための前記状態センサは、
前記回転子又は前記ドライブシャフトに配置されるか、又は、
信号線によって前記回転子又は前記ドライブシャフトに接続することによって、前記回転子又は前記ドライブシャフトから離れて配置される、
ことを特徴とする、偏心スクリューポンプ。
An eccentric screw pump,
a pump housing having a pump inlet opening and a pump outlet opening;
a stator disposed within the pump housing;
a rotor disposed within the stator;
a drive unit comprising a drive motor and a drive shaft connecting the drive motor to the rotor for transmitting torque;
with
the rotor rotating about a rotation axis is guided in the stator;
a state sensor for detecting a state variable of the eccentric screw pump;
the state sensor for detecting a state variable in the rotor or the drive shaft comprising:
located on the rotor or the drive shaft, or
located away from the rotor or the drive shaft by connecting to the rotor or the drive shaft by a signal line;
An eccentric screw pump characterized by:
前記状態センサは、前記回転子の内部又は前記ドライブシャフトの内部に配置される、
ことを特徴とする、請求項1に記載の偏心スクリューポンプ。
the state sensor is located inside the rotor or inside the drive shaft;
The eccentric screw pump according to claim 1, characterized in that:
前記状態センサは、センサケーブルに接続され、前記センサケーブルを介して電子評価ユニットに接続され、
前記センサケーブルは、前記ドライブシャフトの一部内及び/又は前記回転子の一部内で配線され、又は、
前記センサケーブルは、前記ドライブシャフトを通過し、オプション的に前記回転子の一部を通過する、
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の偏心スクリューポンプ。
the state sensor is connected to a sensor cable and via the sensor cable to an electronic evaluation unit;
the sensor cable is routed within a portion of the drive shaft and/or within a portion of the rotor, or
the sensor cable passes through the drive shaft and optionally through a portion of the rotor;
An eccentric screw pump according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記ドライブシャフトは、ウォブルシャフトであって、
前記駆動モータの方向を向いている端部において、駆動軸を中心に回転するように、駆動モータに接続され、
前記回転子の方向を向いている端部において、回転子軸を中心に回転し、且つ、回転子軸から離れた固定子軸を中心に重畳回転をするように、回転子に接続されている、
ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
The drive shaft is a wobble shaft,
connected to the drive motor at the end facing the drive motor so as to rotate about a drive shaft;
At the end facing the rotor, it is connected to the rotor for rotation about the rotor axis and for overlapping rotation about the stator axis remote from the rotor axis. ,
An eccentric screw pump according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記ウォブルシャフトは、ウォブルシャフト中央部と、第1自在継ぎ手と、第2自在継ぎ手とを有し、前記第1自在継ぎ手は、前記ウォブルシャフト中央部と駆動モータとの間に挿入され、前記第2自在継ぎ手は、前記ウォブルシャフト中央部と前記回転子との間に挿入されている、
ことを特徴とする、請求項4に記載の偏心スクリューポンプ。
The wobble shaft has a wobble shaft central portion, a first universal joint, and a second universal joint, wherein the first universal joint is inserted between the wobble shaft central portion and the drive motor; 2 a universal joint is inserted between the wobble shaft central portion and the rotor;
The eccentric screw pump according to claim 4, characterized in that:
前記センサケーブルは、
前記第1自在継ぎ手及び/又は前記第2自在継ぎ手の内部に案内されるか、又は、
前記第1自在継ぎ手を通過するように案内され、且つオプション的に前記第2自在継ぎ手を通過するように案内されるか、又は、
前記第1自在継ぎ手及び/又は前記第2自在継ぎ手の周辺を経由する、
ことを特徴とする、請求項5に記載の偏心スクリューポンプ。
The sensor cable is
guided inside said first universal joint and/or said second universal joint, or
guided through the first universal joint and optionally guided through the second universal joint, or
via the perimeter of the first universal joint and/or the second universal joint;
The eccentric screw pump according to claim 5, characterized in that:
前記第1自在継ぎ手は第1のシーリングブーツによって取り囲まれ、前記第2自在継ぎ手は第2のシーリングブーツによって取り囲まれ、又は、前記第1自在継ぎ手と前記第2自在継ぎ手と前記ウォブルシャフトとは、シーリングスリーブによって取り囲まれ、前記第1のシーリングブーツ、及び/又は前記第2のシーリングブーツ、又は前記シーリングスリーブ内の圧力を検出するために、
圧力センサは、前記第1のシーリングブーツ、及び/又は前記第2のシーリングブーツ内に、又は前記シーリングスリーブ内に配置され、又は、
圧力ラインは、前記第1のシーリングブーツ、及び/又は前記第2のシーリングブーツ内に、又は前記シーリングスリーブ内に案内され、圧力センサは前記圧力ラインに流体的接続され、
且つ、
前記圧力センサは、信号伝送のために評価ユニットに接続され、前記評価ユニットは、前記圧力センサを利用して、前記第1のシーリングブーツ内、及び/又は前記第2のシーリングブーツ内、又は前記シーリングスリーブ内の圧力を検出するように構成され、
前記圧力センサは、好ましくは、加圧媒体の圧力を検出し、前記加圧媒体は、前記第1のシーリングブーツ内、及び/又は前記第2のシーリングブーツ内に、又は前記シーリングスリーブ内に案内された圧力ラインによって、又は前記圧力ラインによって供給される、
ことを特徴とする、請求項5又は6に記載の偏心スクリューポンプ。
the first universal joint is surrounded by a first sealing boot and the second universal joint is surrounded by a second sealing boot; or the first universal joint, the second universal joint and the wobble shaft are surrounded by a sealing sleeve and for detecting pressure within said first sealing boot and/or said second sealing boot or said sealing sleeve,
a pressure sensor is arranged in the first sealing boot and/or in the second sealing boot or in the sealing sleeve, or
a pressure line is guided in the first sealing boot and/or the second sealing boot or in the sealing sleeve, a pressure sensor being fluidly connected to the pressure line;
and,
The pressure sensor is connected for signal transmission to an evaluation unit, which utilizes the pressure sensor in the first sealing boot and/or in the second sealing boot or in the configured to detect pressure within the sealing sleeve,
The pressure sensor preferably detects the pressure of a pressurized medium, which is guided in the first sealing boot and/or in the second sealing boot or in the sealing sleeve. supplied by a pressure line connected to or by said pressure line,
An eccentric screw pump according to claim 5 or 6, characterized in that:
前記状態センサは、信号伝送のために電子評価ユニットに接続され、
前記電子評価ユニットは、前記状態センサのデータにより、前記状態センサによって検出された実際の状態が所定の目標状態に対する分散を決定し、決定された分散を所定の許容分散と比較し、前記決定された分散が前記許容分散を超える場合に、警報信号を発するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
said state sensor is connected to an electronic evaluation unit for signal transmission,
The electronic evaluation unit determines, from the state sensor data, the variance of the actual state sensed by the state sensor with respect to a predetermined target state, compares the determined variance with a predetermined allowable configured to issue an alarm signal if the calculated variance exceeds the allowable variance.
An eccentric screw pump according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
前記電子評価ユニットは、
実際の状態としての状態センサ信号を受信し、
前記状態センサ信号を、前記目標状態として保存されたノーマル状態センサ信号と比較し、
前記決定された分散を、前記状態センサ信号と前記ノーマル状態センサ信号との間の差として算出し、
所定の許容分散値を、前記所定の許容分散として利用し、
値警報信号を、前記警報信号として発するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項8に記載の偏心スクリューポンプ。
The electronic evaluation unit comprises:
receiving the state sensor signal as the actual state;
comparing the state sensor signal to a normal state sensor signal stored as the target state;
calculating the determined variance as the difference between the state sensor signal and the normal state sensor signal;
using a predetermined allowable dispersion value as the predetermined allowable dispersion;
configured to emit a value alert signal as said alert signal;
The eccentric screw pump according to claim 8, characterized in that:
前記電子評価ユニットは、
状態センサ信号を受信し、
少なくとも2つの時間的に連続した状態センサ信号からの状態変化値を前記実際の状態として決定し、
前記状態変化値を、目標状態として保存されたノーマル状態変化値と比較し、
前記決定された分散を、前記状態変化値と前記ノーマル状態変化値との間の差として算出し、
所定の許容変化分散値を、前記所定の許容分散として利用し、
変化警報信号を、前記警報信号として発するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項8又は9に記載の偏心スクリューポンプ。
The electronic evaluation unit comprises:
receiving a state sensor signal;
determining as the actual state a state change value from at least two temporally consecutive state sensor signals;
comparing the state change value to a normal state change value stored as a target state;
calculating the determined variance as the difference between the state change value and the normal state change value;
using a predetermined allowable change variance value as the predetermined allowable variance;
configured to emit a change alarm signal as said alarm signal;
An eccentric screw pump according to claim 8 or 9, characterized in that:
前記電子評価ユニットは、
状態センサ信号を受信し、
少なくとも3つの時間的に連続した状態センサ信号からの状態変化速度を前記実際の状態として決定し、
前記状態変化速度を、目標状態として記憶されたノーマル状態変化速度と比較し、
前記決定された分散を、前記状態変化速度と前記ノーマル状態変化速度との差として算出し、
所定の許容速度変化を、前記所定の許容分散として利用し、
変化速度警報信号を、警報信号として発するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項8から10のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
The electronic evaluation unit comprises:
receiving a state sensor signal;
determining a state change rate from at least three temporally consecutive state sensor signals as the actual state;
comparing the state change rate to a normal state change rate stored as a target state;
calculating the determined variance as the difference between the state change rate and the normal state change rate;
using a predetermined allowable speed change as the predetermined allowable dispersion;
configured to emit a rate-of-change alarm signal as the alarm signal;
An eccentric screw pump according to any one of claims 8 to 10, characterized in that:
前記電子評価ユニットは、
時間的に連続する複数の実際の状態を、時間的に連続する複数の目標状態と比較し、
決定された分散として、分散特徴値を比較することから算出し、
所定の許容分散として、所定の許容分散特徴値を利用するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項8から11のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
The electronic evaluation unit comprises:
comparing a plurality of temporally consecutive actual states to a plurality of temporally consecutive target states;
Calculated from comparing the variance feature values as the determined variance,
configured to use a predetermined allowable dispersion feature value as the predetermined allowable dispersion,
An eccentric screw pump according to any one of claims 8 to 11, characterized in that:
前記偏心スクリューポンプは、円錐形のエンベロープを有する回転子と、円錐形のテーパー状固定子内部とを有し、前記回転子と前記固定子とは、軸方向の駆動装置によって軸方向において互いに対して調整可能であり、
前記電子評価ユニットは、信号伝送のために前記軸方向の駆動装置に接続され、
前記駆動装置を作動して前記回転子と前記固定子との間の軸方向の調整を実行し、
前記軸方向の調整作業中に、前記状態センサの複数の時間的に連続する状態センサ信号を検出するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項8から12のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
The eccentric screw pump has a rotor with a conical envelope and a conical tapered stator interior, wherein the rotor and the stator are axially opposed to each other by an axial drive. can be adjusted by
the electronic evaluation unit is connected to the axial drive for signal transmission,
actuating the drive to effect axial alignment between the rotor and the stator;
configured to detect a plurality of time-sequential status sensor signals of the status sensor during the axial adjustment operation;
An eccentric screw pump according to any one of claims 8 to 12, characterized in that:
前記状態センサは、前記ドライブシャフト又は前記回転子に配置され、更に、前記偏心スクリューポンプの外部のデータ受信機に状態データを無線で送信するように、状態センサデータ伝送モジュールに接続され、
前記状態センサ及び前記状態センサデータ伝送モジュールは、電気エネルギーを受信するために、エネルギーコンバータに接続され、前記エネルギーコンバータは、前記回転子又は前記ドライブシャフトに配置され、前記エネルギーコンバータに作用する運動エネルギー又は熱エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
the condition sensor is located on the drive shaft or the rotor and is further connected to a condition sensor data transmission module to wirelessly transmit the condition data to a data receiver external to the eccentric screw pump;
The state sensor and the state sensor data transmission module are connected to an energy converter for receiving electrical energy, and the energy converter is disposed on the rotor or the drive shaft for kinetic energy acting on the energy converter. or configured to convert thermal energy into electrical energy,
An eccentric screw pump according to any one of claims 1 to 13, characterized in that:
前記エネルギーコンバータは、
電磁誘導原理に基づくコンバータであって、ポンプハウジングに対する前記回転子又は前記ウォブルシャフトの相対回転運動を、電気エネルギーに変換する、前記コンバータと、
電磁誘導原理に基づくコンバータであって、回転子軸を中心とした前記回転子又は前記ウォブルシャフトの回転から生じた、及び偏心軸を中心とした前記回転子の回転から生じた前記回転子又は前記ウォブルシャフトの往復加速度を、電気エネルギーへ変換する、前記コンバータと、
熱電原理に基づくコンバータであって、温度勾配を電気エネルギーに変換するものであって、特に、搬送される媒体と、前記回転子、前記ウォブルシャフト、又は前記固定子などのポンプコンポーネントとの間の温度勾配に晒される領域に配置されている、前記コンバータと、
から選択される、
ことを特徴とする、請求項14に記載の偏心スクリューポンプ。
The energy converter is
a converter based on the principle of electromagnetic induction, which converts the relative rotational movement of the rotor or the wobble shaft with respect to the pump housing into electrical energy;
A converter based on the principle of electromagnetic induction resulting from rotation of said rotor or said wobble shaft about a rotor axis and from rotation of said rotor about an eccentric axis the converter that converts the reciprocating acceleration of the wobble shaft into electrical energy;
A converter based on the thermoelectric principle for converting a temperature gradient into electrical energy, especially between a conveyed medium and a pump component such as the rotor, the wobble shaft or the stator. said converter located in an area exposed to a temperature gradient;
selected from
15. The eccentric screw pump according to claim 14, characterized in that:
互いに離れた2つの位置に配置された2つの状態センサが前記回転子に配置され、2つの前記位置は、測定された状態変数の位相シフトを有し、前記位相シフトは、好ましくは、
2つの前記状態センサの軸方向の間隔が、前記回転子のピッチよりも大きい又は小さい、又は、
2つの前記状態センサの角度間隔、
によって実現される、
ことを特徴とする、請求項1から15のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
Two state sensors arranged at two positions spaced from each other are arranged on the rotor, the two said positions having a phase shift of the measured state variable, said phase shift preferably comprising:
the axial spacing of two of the state sensors is greater or less than the pitch of the rotor, or
the angular spacing of the two state sensors;
realized by
16. An eccentric screw pump according to any one of claims 1 to 15, characterized in that:
前記状態センサは、
温度センサ、又は、
圧力センサ、又は、
振動センサ、又は、
加速度センサである、
ことを特徴とする、請求項1から16のいずれか1項に記載の偏心スクリューポンプ。
The state sensor is
temperature sensor, or
a pressure sensor, or
vibration sensor, or
is an acceleration sensor,
17. An eccentric screw pump according to any one of claims 1 to 16, characterized in that:
偏心スクリューポンプを制御する方法であって、
前記偏心スクリューポンプは、ポンプ入口開口部とポンプ出口開口部とを有するポンプハウジングを備え、
ドライブユニットによって固定子内の回転軸を中心とした回転運動するように回転子を駆動することと、
前記回転子と前記固定子との間の変位効果によって、ポンプ入口から、前記固定子を通って、ポンプ出口まで媒体をポンプすることと、
前記偏心スクリューポンプの状態変数の検出することと、
を含み、
前記状態変数は状態センサによって検出され、
前記状態センサは、
前記回転子又は前記ドライブシャフトに配置され、又は、
信号線によって前記回転子又は前記ドライブシャフトに接続することによって、前記回転子又は前記ドライブシャフトから離れて配置され、
前記回転子又は前記ドライブシャフトにおいて状態変数が検出され、
前記偏心スクリューポンプは、好ましくは、円錐形のエンベロープを有する回転子と、円錐形のテーパー状固定子内部とを有し、前記回転子と前記固定子とは、軸方向の駆動装置によって軸方向において互いに対して調整可能であり、
前記回転子と前記固定子とは、前記駆動装置によって軸方向において相互的に調整され、
前記軸方向の調整作業中に、前記状態センサの複数の時間的に連続する状態センサ信号を検出する、
方法。
A method of controlling an eccentric screw pump, comprising:
the eccentric screw pump comprising a pump housing having a pump inlet opening and a pump outlet opening;
driving the rotor into rotary motion about an axis of rotation within the stator by the drive unit;
pumping medium from a pump inlet, through the stator, to a pump outlet by a displacement effect between the rotor and the stator;
detecting a state variable of the eccentric screw pump;
including
the state variable is detected by a state sensor;
The state sensor is
located on the rotor or the drive shaft, or
positioned remotely from the rotor or the drive shaft by connecting to the rotor or the drive shaft by a signal line;
a state variable is detected in the rotor or the drive shaft;
Said eccentric screw pump preferably has a rotor with a conical envelope and a conically tapered stator interior, said rotor and said stator being axially driven by an axial drive. are tunable with respect to each other at
the rotor and the stator are axially aligned relative to each other by the drive;
detecting a plurality of time-sequential status sensor signals of the status sensor during the axial adjustment operation;
Method.
ポンプ作業中に前記状態変数を検出し、ポンプ作業中に前記軸方向の調整作業を実行する、
ことを特徴とする、請求項18に記載の方法。
detecting the state variable during pumping and performing the axial adjustment during pumping;
19. A method according to claim 18, characterized in that:
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