KR20230081669A - 작동 결합 및 아이들 결합이 있는 편심 스크류 펌프 및 편심 스크류 펌프 제어 방법 - Google Patents

작동 결합 및 아이들 결합이 있는 편심 스크류 펌프 및 편심 스크류 펌프 제어 방법 Download PDF

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미하엘 롤페스
파울 크람페
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포겔상 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 회전자(4)와 회전자(4)가 회전 가능하게 배열된 고정자(2)를 갖는 고체 함유 액체를 전달하기 위한 편심 스크류 펌프(1)에 관한 것이다. 회전자(4)와 고정자(2)는 액체를 수송하는 역할을 하는 적어도 하나의 챔버(5)가 형성되는 방식으로 서로에 대해 배열되고 설계된다. 상기 편심 스크류 펌프는 상기 회전자(4)를 회전시키는 구동 모터(36)와, 구동 모터(36)를 적어도 상기 회전자(4)가 회전하는 작동 상태 및 회전자(4)가 회전하지 않는 아이들 상태로 제어하는 제어 장치(58) 및 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 결합(F)을 아이들 상태에서 아이들 결합(F0)으로 그리고 작동 상태에서 작동 결합(FB)으로 설정하도록 설계된 결합 유닛(39)을 포함한다. 본 발명은 또한 방법에 관한 것이다.

Description

작동 결합 및 아이들 결합이 있는 편심 스크류 펌프 및 편심 스크류 펌프 제어 방법{Eccentric screw pump with working engagement and idle engagement and method for controlling the eccentric screw pump}
본 발명은 나선형으로 감긴 회전자, 유입구 및 유출구를 갖는 고정자를 갖는, 고체 함유 액체를 전달하기 위한 편심 스크류 펌프에 관한 것으로, 여기서 회전자는 고정자의 종축을 중심으로 회전 가능하도록 배치되고, 회전자에 대응하는 나선형 내벽을 가지며, 여기서 회전자와 고정자는 액체를 수송하는 역할을 하는 적어도 하나의 챔버가 형성되는 방식으로 서로에 대해 배열 및 설계되고, 챔버는 밀봉 라인에 의해 분리된다. 편심 스크류 펌프는 회전자를 회전시키는 구동 모터와 적어도 회전자가 회전하는 작동 상태 및 회전자가 회전하지 않는 아이들 상태로 구동 모터를 제어하는 제어 장치를 갖는다. 본 발명은 또한 편심 스크류 펌프를 제어하기 위한 방법 및 편심 스크류 펌프의 전자 제어 유닛을 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
서두에서 언급한 유형의 편심 스크류 펌프는 몇 년 동안 알려져 왔으며 특히 고체 함유 액체, 연마 액체 또는 일반적 용어로 고점도 액체를 부드럽게 전달 및 분배하는 데 사용된다. 그들은 고정자의 대응하는 이중 또는 다중 나사산 챔버에 배열되고 고정자에서 회전하는 단일 또는 다중 나사산 나선형 회전자를 사용한다. 회전자의 외부 프로파일과 고정자의 내부 프로파일의 대응하는 구성은 협착부, 특히 밀봉 라인을 초래하며, 이는 적어도 하나의 챔버를 밀봉하지만 바람직하게는 서로에 대해 다수의 챔버의 개별 챔버를 밀봉한다. 회전자와 고정자는 서로 직접 접촉하여 밀봉 라인을 형성하거나 협착부에서 챔버를 분리하는 밀봉 갭을 가질 수도 있다. 이 경우, 회전자는 일반적으로 단일 나사산 스크류로 형성되고 고정자는 이중 피치의 이중 나사산 스크류로 형성되어 개별 챔버의 밀봉을 실현한다.
스크류 펌프는 DE2632716에서 이미 알려져 있으며 원추형 스크류와 원추형 압력 케이싱을 가지고 있다. 이 실시예에서, 스크류는 약 30°의 원뿔 각도의 원뿔형을 가지며, 짧은 스크류 길이에 걸친 전달 압력 증가를 달성하는 것이 목표이다. 이 경우에, 스크류 및 압력 케이싱은 압력 케이싱이 슬리브 내에서 축방향으로 이동가능하게 안내된다는 점에서 서로에 대해 축방향으로 조정가능하다. 따라서 압력 케이싱의 링 부분에 가해지는 액체 압력의 영향으로 압력 케이싱이 펌프에서 변위된다는 점에서 압력이 일정하게 유지되어야 한다. 이 알려진 시스템은 원추형 펌프 갭의 전달 방향으로 단면적이 감소한 결과로서 생성되는 증가된 압력의 일정함만을 위해 설계되었다는 단점이 있으며, 다른 영향을 미치는 변수의 함수로서 축방향 변위를 가능하게 하지 않는다.
스크류 펌프는 마찬가지로 AT223042에서 이미 알려져 있으며, 원추형 고정자와 회전자를 가지고 있다. 회전자와 피동축 사이에 삽입된 나사식 슬리브에 의해, 이 스크류 펌프에서 회전자는 사용자가 도구를 사용하여 핸드 홀(hand hole)을 통해 수동으로 슬리브를 회전시킴으로써 고정자에 대해 축방향으로 이동할 수 있다. 따라서 고정자의 팽창 또는 회전자 및/또는 고정자의 마모로 인해 발생하는 재밍 및 고정자와 회전자 사이의 너무 큰 유격을 교정하는 것이 가능하다.
편심 스크류 펌프는 DE102015112248A1에서 이미 알려져 있으며, 이 펌프에서 회전자와 고정자 사이의 갭 형상은 고정자의 프리텐션을 재조정하여 변경할 수 있다. 이 경우, 증가된 프리텐션은 엘라스토머 부품으로 형성되는 고정자의 압축을 초래하여 갭 형상을 감소시킬 수 있다. 그러나 이러한 편심 스크류 펌프는 고정자의 기하학적 구조 및 증가된 프리텐션으로 인해 고정자의 엘라스토머 두께가 원주 방향과 길이 방향 모두에서 달라지고 따라서 불균일한 탄성 변형이 발생한다는 단점이 있다. 따라서 편심 스크류 펌프의 안정적인 작동이 보장되지 않으며 불균일한 갭 형상으로 인한 이러한 유형의 조정으로 국부적으로 마모가 증가할 수 있다.
유사한 편심 스크류 펌프가 DE 10 2014 112 552 A1에 알려져 있다. 편심 스크류 펌프는 탄성 재료로 만들어진 적어도 하나의 고정자와 고정자 내에서 회전 가능한 회전자를 가지며, 고정자는 적어도 특정 영역에서 고정자 케이싱으로 둘러싸여 있으며, 고정자 케이싱은 적어도 2개의 케이싱 세그먼트를 포함하는 길이 방향으로 분할된 케이싱으로 구성되고, 고정자가 회전자에 대해 반경 방향으로 인장될 수 있는 고정자 인장 장치를 형성하며, 여기서 고정자 인장 장치는 고정자를 조정 및 인장하기 위하여 케이싱 세그먼트에서 작동하는 하나 이상의 이동 가능한 조정 요소를 갖는다. 이 펌프는 고정자 인장 장치가 고정자의 자동 결합을 위해 조정 요소에 연결되거나 조정 요소가 장착된 하나 이상의 조정 드라이브를 갖는다는 점에서 주목할 만하다.
편심 스크류 펌프의 경우, 원추형 편심 스크류 펌프가 더 알려져 있는데, 이는 마모 시 고정자와 관련하여 회전자를 간단하게 조립하고 재조정할 수 있기 때문이다. 이러한 편심 스크류 펌프는 예를 들어 WO 2010/100134 A2에 공지되어 있다. 마모를 방지하거나 보상하기 위해, 이 문서에서는 마모를 방지하거나 보상하기 위해 개별 챔버가 모두 동일한 부피를 갖도록 설계된 원추형 회전자가 있는 편심 스크류 펌프를 제안한다. 마모 징후, 특히 소위 캐비테이션(cavitation)이 작동 중에 나타나면, 고정자에 대해 회전자를 축 방향으로 변위시켜 챔버 부피가 다시 동일한 크기가 되고 누출 방지가 달성된다.
추가 조정 옵션은 DE102014117483A1에 개시되어 있다. 변위 펌프, 특히 편심 스크류 펌프 또는 회전 피스톤 펌프를 위한 조절식 펌프 유닛은 다양한 작동 조건 및 전달 작업에 적용할 수 있다고 한다. 이를 위해, 그것의 조정을 위해, 펌프 유닛은 적어도 부분적으로 전기활성 및/또는 온도 활성 재료로 형성되고/되거나 적어도 하나의 전기활성 및/또는 온도 활성 수단에 결합되거나 이것이 장착된다. 변위 펌프의 매개변수는 바람직하게는 제어 장치 및 이에 연결된 전기활성 및/또는 열활성 펌프 유닛에 의해 설정되고, 엘라스토머 본체 또는 엘라스토머 라이닝은 바람직하게는 적어도 부분적으로 전기활성 재료로 형성되고/되거나 적어도 하나의 전기활성 수단에 결합되거나 이것이 장착되고 및/또는 적어도 하나의 전기활성 수단은 센서로서 사용될 수 있으며, 여기서 측정 신호는 측정값의 획득 및/또는 처리를 위해 변위 펌프의 제어 장치로 전송된다.
회전자의 축방향 조절을 가능하게 하는 편심 스크류 펌프는 또한 본 출원인에 의해 WO2018130718A1에 공지되어 있다. 여기서, 서로에 대한 회전자와 고정자의 축방향 조정을 가능하게 하기 위한 다양한 구조적 옵션이 개시된다. 더욱이, 이 문서는 특정 누설 유동(leakage flow)을 가능하게 하기 위해 작동 중에 회전자와 고정자 사이의 밀봉 갭을 일시적으로 넓히는 것이 유리하다고 교시하고 있다. 따라서 회전자와 고정자 사이의 마찰이 감소되어 마모가 감소한다. 누설 유동은 또한 냉각 목적으로 유리하게 사용될 수 있다. 따라서 예를 들어 건조 상태에서 마찰을 낮게 유지하기 위해 편심 스크류 펌프를 시작할 때 더 큰 갭을 설정할 수도 있다. 또한 체적 효율과 마찰 손실을 고려하여 최적의 전체 효율을 위해 조정함으로써 에너지 절약 방식으로 편심 스크류 펌프를 작동하는 것이 가능하다. 반면에 협착부를 약간만 넓히는 것은 전단(shear)에 민감한 매체에 적합하다.
이러한 편심 스크류 펌프는 이미 효과가 입증되었지만 여전히 편심 스크류 펌프를 더욱 개선하고 특정 사용 분야에 적용할 필요가 있다.
본 발명은 회전자와 고정자 사이의 결합을 아이들 상태에서의 아이들 결합(idle engagement)과 작동 상태에서의 작동 결합(working engagement)으로(여기서, 아이들 결합은 작동 결합보다 작음) 설정하도록 설계된 결합 유닛에 의해 처음에 언급된 유형의 편심 스크류 펌프에서 목적을 달성한다.
본 발명은 몇 시간, 며칠 또는 때로는 몇 주와 같이 비교적 오랜 시간 동안 정지되어 있는 편심 스크류 펌프에서 고정자의 엘라스토머 재료의 이완(relaxation), 어떤 경우에는 심지어 늘어남(creep)도 엘라스토머 재질의 고정자와 회전자 사이의 접점에서 발생할 수 있다. 엘라스토머 재료로 만들어진 고정자를 갖는 편심 스크류 펌프에서 회전자와 고정자 사이의 프리텐션은 상당한 역압(counter-pressures)이 발생할 수 있는 작동 중에 적절한 누출 방지 및 해당 펌프 성능이 보장되도록 설정된다. 고정자는 일반적으로 탄성이 있고 특히 연속 하중 하에서 항복될(yield) 수 있는 재료로 형성된다. 그 결과, 아이들 상태에서 회전자와 고정자 사이의 접점에서의 지속적인 프리텐션 하에서, 고정자에 인덴테이션(indentations)이 형성되어, 편심 스크류 펌프의 작동, 특히 시동 중에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 이는 비교적 오랫동안 정지되어 있던 편심 스크류 펌프를 시동할 때 마찰에 의한 일반적인 시동 토크뿐만 아니라 장기적인 접촉으로 인해 형성된 고정자의 재료의 인덴테이션의 가장 자리에서의 벌지(bulge)를 극복하는 것이 필요하기 때문이다. 이는 제한된 토크를 갖는 모터가 구동 모터로 사용되는 경우 특히 불리하다. 이와 관련하여, 본 발명은 결합을 작동 결합에서 아이들 결합으로 변경하여 아이들 상태에 있는 회전자와 고정자 사이의 프리텐션을 감소하고 또한 유사하게 작동 프리텐션에서 아이들 프리텐션으로 프리텐션을 감소하고 이를 다시 작동 상태에 있는 작동 프리텐션으로 증가시키는 것을 제안한다. 특히, 엘라스토머 고정자의 이완 문제는 따라서 아이들 상태에서 감소되거나 완전히 방지된다. 또한 편심 스크류 펌프의 정상적인 시동 중에 장점이 드러난다. 이미 결합을 작동 프리텐션(작동 결합)에서 아이들 프리텐션(아이들 결합)으로 변경하여 프리텐션이 감소된 경우, 편심 스크류 펌프는 아이들 프리텐션으로 시작될 수 있으며, 1회 또는 더 많은 회전 후, 특히 유체의 초기 전달 후, 결합을 작동 결합으로 변경하여 프리텐션을 증가시킬 수 있다. 따라서 편심 스크류 펌프의 시동도 단순화되고 낮은 토크로 가능하다. 본 발명에 중요하고 WO 2018/130718 A1의 제안과 다른 방식으로, 회전자와 고정자 사이의 결합은 아이들 상태에서 항상 감소된다. 특히 편심 스크류 펌프의 작동이 완료되면 결합이 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소한다. 결합은 바람직하게는 아이들 상태에서 아이들 결합으로 자동 설정되고 작동 상태에서 작동 결합으로 자동 설정된다.
그러나, 다른 실시예에서, 고정자는 또한 중실(solid) 고정자로서 그리고 바람직하게는 금속 재료로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 회전자와 고정자 사이의 프리텐션은 작동 중에 설정되지 않고 오히려 가능한 완전하거나 연속적인 밀봉 라인이 설정된다. 회전자와 고정자는 작동 중에 가열되어 팽창할 수 있다. 회전자와 고정자는 일반적으로 열팽창이 다를 수 있도록 다른 재료로 형성된다. 실질적으로 완전한 밀봉 라인으로 회전자와 고정자가 밀접 접촉하는 경우 작동 후 냉각 중에 브레이싱(bracing)이 발생할 수 있으며, 이는 회전자가 고정자에 걸리는 지점까지 부품의 변형을 초래할 수 있다. 여기에 제안된 발명에 따라 아이들 상태에서 회전자와 고정자 사이의 결합을 줄이고 이를 아이들 결합으로 설정함으로써, 밀접 접촉이 제거되고 회전자와 고정자 사이에 간격이 설정되어 설명된 변형 및 재밍이 발생할 수 없다.
아이들 프리텐션은 작동 프리텐션보다 작다. 바람직하게는 아이들 프리텐션은 작동 프리텐션에 비해 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100% 감소된다. 바람직한 실시예에서, 아이들 프리텐션은 회전자와 고정자 사이의 접촉이 실질적으로 장력이 없는 방식으로 설정된다. (실질적으로)장력이 없는 상태는 회전자가 단지 무게의 힘(weight force)의 결과로 고정자와 접촉하지만 결합으로 인해 회전자와 고정자 사이에 프리텐션이 발생하지 않는 상태로 이해된다.
완전한 밀봉 라인은 바람직하게는 아이들 결합으로 형성되지 않는다. 다른 한편으로, 작동 결합으로 회전자와 고정자 사이에 완전한 밀봉 라인이 형성되는 것이 바람직하다. 아이들 결합으로 편심 스크류 펌프는 완전히 밀봉된 폐쇄를 형성하지 않으며 유체는 편심 스크류 펌프를 통해 입구에서 출구로 또는 그 반대로 흐를 수 있다.
제어 장치, 바람직하게는 전자 제어 장치는 바람직하게는 편심 스크류 펌프의 일부이지만 하우징에 반드시 통합될 필요는 없다. 예를 들어 제어 센터의 일부이거나 이에 연결된 외부 제어 장치가 제공될 수도 있다. 편심 스크류 펌프는 위에 또는 안에 전자 제어 장치가 있는 제어 상자가 수용되는 하우징을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 결합 유닛은 회전자와 고정자 사이의 결합을 아이들 상태의 아이들 결합 및 작동 상태의 작동 결합으로 설정하도록 제공된다. 이것은 바람직하게는 자동으로 일어난다. 예를 들어, 결합 유닛은 편심 스크류 펌프에 대한 정지 신호를 수신하고, 정지 신호를 수신하는 것에 응답하여 작동 결합에서 아이들 결합으로 결합을 감소시키도록 설계될 수 있다. 또한 편심 스크류 펌프에 대한 시작 신호를 수신하고 시작 신호 수신에 응답하여 아이들 결합에서 작동 결합으로 결합을 증가시키도록 설계될 수 있다.
한 변형에서, 전자 제어 장치는 구동 모터를 제어하고 프리텐션을 변경하기 위해 제공된다. 이 경우, 전자 제어 장치는 예를 들어 소프트웨어 모듈로 설계될 수 있는 결합 유닛을 포함할 수 있다.
그러나, 결합 유닛은 또한 전자 결합 제어 및 바람직하게는 결합 드라이브를 포함할 수 있으며, 이는 결합을 변경하기 위해 전자 결합 제어에 의해 작동된다. 그러한 실시예에서, 제어 유닛은 구동 모터 및 결합 제어를 작동시키기 위해 동일한 위치에 제공될 필요는 없다. 간단한 실시예에서, 구동 모터를 위한 제어 장치가 배선된 스위치에 의해 형성되는 것도 생각할 수 있다. 다만, 구동 모터가 작동 상태에서 아이들 상태로 전환될 때 결합 유닛은 작동 결합에서 아이들 결합으로 결합을 자동으로 감소시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 작업자가 편심 스크류 펌프의 시작 버튼을 활성화하면, 전자 제어 유닛은 이것이 아이들 상태에서 작동 상태로 전환되고 회전자가 회전하는 방식으로 구동 모터를 제어한다. 결합 유닛은 아이들 결합에서 작동 결합으로 결합을 동시에 자동으로 증가시킨다. 작업자가 이제 편심 스크류 펌프를 정지하기 위한 스위치를 활성화하거나 상위 제어 장치에 의해 트리거되는 경우, 전자 제어 유닛은 회전자가 회전을 멈추고 구동 모터가 작동 상태에서 아이들 상태로 전환되도록 구동 모터를 제어한다. 결합 유닛은 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소되는 방식으로 결합을 동시에 자동으로 제어한다.
결합 유닛은 바람직하게는 런다운 기간(run-down time period) 또는 그 이후에 작동 결합에서 아이들 결합으로 결합을 조정하도록 설계된다. 런다운 기간은 바람직하게는 작동 상태에서 아이들 상태로의 전환을 포함한다. 예를 들어, 런다운 기간은 정지 신호가 수신된 후 회전자가 완전히 정지할 때까지의 시간으로 정의된다. 일반적으로 정지 신호가 수신된 후 회전자가 완전히 정지하는 데에는 회전자가 단 몇 번에서 여러 번 사이에서 회전해야 한다. 결합은 바람직하게는 이 런다운 기간 내에 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소된다. 그러나, 회전자의 완전한 정지에 도달했을 때, 특히 완전한 정지에 도달한 직후 또는 첫 번째 미리 결정된 아이들 시간 이후에 결합 유닛이 작동 결합에서 아이들 결합으로 결합을 조정하도록 설계된 경우에도 마찬가지로 바람직하다. 예를 들어, 결합이 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 60초 또는 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30분 내에서 작동 결합에서 아이들 결합으로 조정되는 것이 제공될 수 있다. 그 직후에 편심 스크류 펌프가 다시 작동으로 설정되고 회전자가 회전으로 설정될 수 있기 때문에, 회전이 멈추고 완전한 정지 상태에 도달한 직후에 작동 결합에서 아이들 결합으로 결합을 조정하지 않는 것이 유리할 수 있다. 펌프 절차의 각각의 짧은 중단으로 결합이 감소하지 않도록, 작동 결합에서 아이들 결합으로 결합이 감소되기 전에 먼저 경과해야 하는 사전 결정된 아이들 시간을 지정할 수 있다. 이는 펌프가 더 높은 작동 압력용으로 설계된 경우 특히 유용하다.
반대로, 결합 유닛은 런인 기간(run-in time period) 또는 그 이후에 아이들 결합에서 작동 결합으로 결합을 조정하도록 설계되는 것이 바람직하다. 런인 기간은 바람직하게는 아이들 상태에서 작동 상태로의 전환을 포함한다. 편심 스크류 펌프가 아이들 상태에 있으면 결합이 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소되고, 이제 편심 스크류 펌프가 시동되어 회전자가 회전하게 되면, 결합이 아이들 결합에서 작동 결합으로 증가한다. 런인 기간은 시작 신호가 수신될 때 시작되어 설정값 속도에 도달할 때까지 계속되는 기간으로 정의될 수 있다. 결합은 바람직하게는 이 런인 기간 내에서 아이들 결합에서 작동 결합으로 증가된다. 또한 설정값 속도에 도달한 경우에만 아이들 프리텐션에서 작동 프리텐션으로 결합을 증가시키거나 또는 설정값 속도에 도달한 후에 결합이 작동 결합으로 증가될 때까지 추가 대기 시간(예: 1, 2, 3, 5 또는 10초)을 기다리는 것이 가능하다.
전자 결합 제어는 또한 상위 제어 센터로부터 시작 신호를 수신하고 결합이 아이들 결합일 때 제어 센터에 해제 신호를 방출할 수 있다. 그러나 시작 신호와 마찬가지로 정지 신호도 간단하게 반복될 수 있으며, 전자 결합 제어는 콘솔 센터 또는 구동 모터용 전자 제어 장치와 독립적으로 신호를 수신하고 작동 상태에 따라 결합을 자동으로 조정한다.
또 다른 대안에서, 결합 유닛은 유압 설계로 되어 있다. 이는 구동 모터가 마찬가지로 유압 설계인 경우 특히 선호된다. 예를 들어, 이 경우에, 결합 유닛은 유압 매체가 수용될 수 있는 유압 경로, 및 결합을 조정하기 위해 회전자 및/또는 고정자에 결합되는 유압 드라이브를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 회전자는 테이퍼진 디자인이고 바람직하게는 원뿔 형태를 갖는다. 이에 대한 대안으로, 회전자는 다양한 편심도를 가질 수 있다. 회전자는 바람직하게는 출구를 향해 테이퍼진다. 편심률이 출구 쪽으로 감소하거나 증가하는 경우에도 마찬가지로 선호될 수 있다. 회전자가 입구쪽으로 점점 테이퍼지고 편심이 입구쪽으로 증가하거나 감소하는 역 구성도 가능하다.
두 변형 모두에서, 결합의 조정은 서로에 대한 회전자와 고정자의 축방향 변위를 통해 발생할 수 있다. 예를 들어, 회전자와 고정자가 원추형 디자인인 경우, 회전자는 결합을 증가시키기 위해 고정자에 대해 테이퍼진 단부(tapering end)를 향해 변위될 수 있다. 고정자는 또한 결합을 증가시키기 위해 회전자의 확장 단부(widening end)를 향해 변위될 수 있다. 물론, 회전자와 고정자를 모두 변위시키는 것도 가능하다. 그러나 회전자를 변위하면 특정 구조적 이점이 있을 수 있다. 이와 관련하여, 고정자를 변위시킬 때, 특히 고정자가 인접한 하우징 부품에 대해 여전히 밀봉되어 있는지 확인하는 것이 필요하다. 회전자의 조정은 예를 들어 WO 2018/130718에 설명된 조치에 의해 쉽게 달성될 수 있다. 이러한 조치를 결합할 수도 있다.
추가의 바람직한 실시예에서, 고정자는 작동 결합과 아이들 결합 사이의 결합을 조정하기 위해 반경 방향으로 결합가능하다. 이 실시예는 회전자와 고정자 사이의 결합이 고정자를 반경 방향으로 압축함으로써 설정되거나 증가될 수 있다는 아이디어에 기초한다. 이를 위해, 고정자는 지지 요소 및 엘라스토머 부분을 포함하고, 적어도 특정 영역에서, 지지 요소는 엘라스토머 부분 전체를 둘러싼다. 지지 요소는 바람직하게는 금속으로 형성되고 엘라스토머 부분을 반경 방향으로 지지한다. 이제 방사 결합에 영향을 미치기 위해, 예를 들어 고정자의 축방향 단부면에 고정자에 두 개의 조정 요소가 제공될 수 있으며, 이 조정 요소는 가변적인 상호 간격을 갖는다. 기계적 커플링 및/또는 연결이 바람직하게는 조정 요소 사이에 제공되어, 두 개의 조정 요소 사이의 상대 거리를 변경함으로써 고정자의 엘라스토머 부분의 단면 및 길이를 변경할 수 있다. 따라서, 예를 들어 2개의 조정 요소가 서로를 향해 이동하면, 엘라스토머 부분이 축방향으로 압축되고, 이에 의해 엘라스토머 부분의 방사상 확장이 방사상 외부로 및 방사상 내부로 모두에서 실현된다. 지지 요소가 방사상 외측에 제공되기 때문에, 엘라스토머 부분의 축방향 압축은 엘라스토머 부분의 방사상 내측 확장만을 초래하여, 회전자와 고정자 사이의 프리텐션이 증가한다. 반대로, 조정 요소를 서로 더 멀리 배치함으로써, 프리텐션이 다시 감소될 수 있다. 이 경우, 엘라스토머 부분의 축방향 길이는 바람직하게는 아이들 프리텐션이 엘라스토머 부분의 압축 없이 설정되거나 조정 요소가 중립 위치에 있도록 선택된다.
제2 양태에서, 본 발명은 편심 스크류 펌프, 바람직하게는 본 발명의 제1 양태에 따른 편심 스크류 펌프의 상술한 양호한 실시예 중 하나에 따른 편심 스크류 펌프를 제어하기 위해 서두에 언급된 유형의 방법에 의해 처음에 언급된 목적을 달성한다. 방법은 바람직하게는 작동 상태에서 편심 스크류 펌프를 작동시키는 단계를 포함하며, 이 단계는 회전자와 고정자 사이의 작동 결합으로 편심 스크류 펌프의 고정자 내의 회전자를 회전시키는 단계; 정지 신호를 출력하고, 정지 신호에 응답하여: 회전을 정지하고 편심 스크류 펌프의 아이들 상태로 전환하는 단계; 및 회전자와 고정자 사이의 결합을 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 편심 스크류 펌프 및 본 발명의 제2 양태에 따른 방법은 특히 종속항에 기재된 바와 같이 동일하고 유사한 하위 양태를 갖는다는 것을 이해해야 한다. 이와 관련하여 편심 스크류 펌프의 바람직한 특징과 그 방법 및 장점에 대해서는, 상기 전체 설명을 참조한다.
정지 신호는 편심 스크류 펌프의 조작자, 상위 제어 유닛, 편심 스크류 펌프의 전자 제어 유닛의 프로그램 부분 등에 의해 제공될 수 있다. 작업자는 버튼이나 리모콘을 통해 정지 신호를 출력할 수 있으며, 이 정지 신호는 편심 스크류 펌프의 전자 제어 유닛 및/또는 편심 스크류 펌프의 구동 모터에서 수신된다. 또한, 상위 제어, 예를 들어 시스템 제어, 제어 센터 또는 편심 스크류 펌프가 장착된 차량의 제어가 정지 신호를 출력하도록 제공될 수 있다. 또한 작동 계획이 편심 스크류 펌프 자체의 전자 제어 유닛에 설치되어 미리 결정된 기준, 예를 들어 시간 계획에 따라 편심 스크류 펌프의 작동을 촉진하는 작동 계획이 제공될 수 있다. 정지 신호는 또한 예를 들어 센서 또는 편심 스크류 펌프 또는 상류 또는 하류에 배열된 유닛에 의해 출력될 수 있다.
회전을 정지하고 결합을 감소시키는 단계는 동시에 또는 부분적으로 또는 완전히 순차적으로 실행될 수 있다. 그들은 바람직하게는 즉시 그리고 이에 응답하여 정지 신호의 출력을 따른다.
편심 스크류 펌프는 편심 스크류 펌프가 다음에 시작될 때까지 아이들 결합에 상응하는 결합 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 이는 편심 스크류 펌프의 아이들 결합이 항상 꺼진 상태로 유지된다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 언급된 이점이 달성되고, 특히 회전자와 고정자 사이의 프리텐션된 접촉에 의해 야기되는 이완이 방지된다.
작동 결합에서 아이들 결합으로 결합을 줄이기 위해 회전자와 고정자 사이의 축 위치가 변경되고 특히 회전자 및/또는 고정자가 작동 위치에서 아이들 위치로 이동하는 경우, 작동 위치 및 아이들 위치는 회전자 피치의 적어도 1/50, 1/40, 1/30, 1/10, 1/5, 1/4만큼 떨어져 있다. 아이들 프리텐션이 작동 프리텐션보다 작다면 이는 바람직하다. 아이들 프리텐션은 작동 프리텐션에 비해 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100% 감소되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 방법은 시작 신호를 출력하는 단계, 및 시작 신호에 응답하여; 회전자의 회전을 시작하고 편심 스크류 펌프를 아이들 상태에서 작동 상태로 전환하는 단계를 포함한다. 이 방법은 바람직하게는 시작 신호에 응답하여: 회전자와 고정자 사이의 결합을 아이들 결합에서 작동 결합으로 증가시키는 단계를 포함한다. 회전을 시작하고 결합을 증가시키는 단계는 동시에 또는 부분적으로 또는 완전히 순차적으로 실행될 수 있다.
제3 양태에서, 본 발명은 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 의해 처음에 언급된 목적을 달성하며, 이는 편심 스크류 펌프, 바람직하게는 본 발명의 제1 양태에 따른 편심 스크류 펌프의 상술한 양호한 실시예 중 하나에 따른 편심 스크류 펌프의 전자 제어 유닛 상에서 실행될 때, 본 발명의 제2 양태에 따른 방법의 상술한 실시예에 따른 방법을 실행하도록 촉구한다.
차례로, 본 발명의 제3 양태에 따른 컴퓨터 프로그램, 본 발명의 제2 양태에 따른 방법 및 본 발명의 제1 양태에 따른 편심 스크류 펌프는 특히 종속항에 명시된 바와 같이 동일하고 유사한 하위 양태를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 본 발명의 제3 양태에 따른 컴퓨터 프로그램에 대해, 본 발명의 제1 양태 및 제2 양태에 대한 상기 설명을 전체적으로 참조하기 바란다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이것들은 반드시 축척에 맞게 그려지도록 의도된 것은 아니며; 오히려 도면은 설명에 유용한 개략도 및/또는 약간 왜곡된 형태를 갖는다. 도면에서 직접 확인할 수 있는 교시 내용에 대한 추가 사항은 해당 선행 기술을 참조한다. 이 경우, 본 발명의 일반적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 실시예의 형태 및 세부 사항에 관한 다양한 수정 및 변경이 가능함을 고려하여야 한다. 상세한 설명, 도면 및 특허청구범위에 개시된 본 발명의 특징은 개별적으로 및 임의의 조합으로 본 발명의 발전에 기본이 될 수 있다. 더욱이, 설명, 도면 및/또는 청구범위에 개시된 특징들 중 적어도 2개의 모든 조합은 본 발명의 범위에 속한다. 본 발명의 일반적인 아이디어는 아래에 도시되고 설명된 바람직한 실시예의 정확한 형태 또는 세부사항에 제한되지 않으며 청구범위에 청구된 주제와 비교하여 제한되는 주제에 제한되지 않는다. 주어진 측정 범위의 경우, 상기 한계 내에 있는 값도 한계값으로 공개되어야 하며 필요에 따라 사용 및 청구할 수 있다. 간단하게 하기 위해, 동일하거나 유사한 부품 또는 동일하거나 유사한 기능을 갖는 부품에 대해 동일한 참조 부호가 아래에 사용된다.
본 발명의 추가 이점, 특징 및 세부사항은 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 하기 설명에서 밝혀지며, 여기서:
도 1은 제1 예시적인 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a는 작동 결합 상태로 설정되었을 때 종축에 수직으로 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는 도 2a에 따른 종축을 따른 개략적인 단면을 도시한다.
도 2c는 도 2a에 따른 종축에 수직으로 개략적인 단면을 도시한다.
도 3a는 아이들 결합으로 설정되었을 때 종축에 수직으로 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3b는 도 3a에 따른 종축을 따른 개략적인 단면을 도시한다.
도 3c는 도 3a에 따른 종축에 수직인 개략적인 단면을 도시한다.
도 4는 예시적인 제2 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 예시적인 제3 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 작동 결합으로 제4 예시적인 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 아이들 결합으로 제4 예시적인 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 8은 예시적인 제5 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 9는 예시적인 제6 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 10은 제7 예시적인 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 11은 제8 예시적인 실시예에 따른 편심 스크류 펌프를 통한 개략적인 단면도를 도시한다. 그리고
도 12는 그래프를 도시한다.
편심 스크류 펌프(1)는 고정자(2)와 회전자(4)를 갖는다. 고정자는 고정자(2)의 내부 공동(6)을 통해 중앙으로 연장되는 중심축(L1)을 갖는다. 고정자(2)는 공동(6)을 한정하는 내벽(8)을 갖고, 엘라스토머 재료로 형성된다. 벽(8)의 내부 윤곽은 이중 나사산 나선을 규정하도록 형성된다. 마찬가지로 회전자(4)는 전체적으로 나선형 형태를 가지며, 여기서 고정자(2)의 나선 형태의 피치는 회전자(4)의 피치의 두 배이다. 따라서 개별 챔버(5)가 형성되고, 이는 협착부(7)에 의해 분리된다.
고정자(2)는 또한 입구(10) 및 출구(12)를 갖는다. 입구(10)는 입구 파이프(18)가 플랜지 장착되는 입구 플랜지(16)를 갖는 입구 하우징(14)에 연결된다. 출구(12)에는 출구 파이프(24)가 플랜지 장착되는 출구 플랜지(22)를 갖는 출구 하우징(20)이 더 제공된다.
도 1에 도시된 실시예는 특히 고정 방식으로 시스템에 설치된 고정식 편심 스크류 펌프에 관한 것이다. 입구 파이프(18)는 추가 파이프라인, 예를 들어 폐수 파이프라인으로 합쳐질 수 있고, 출구 파이프는 다른 추가 파이프라인 또는 수집 탱크로 합쳐질 수 있다.
구동 샤프트(26)는 입구 하우징(14)을 통해 연장되며, 구동 샤프트는 제1 카르단 조인트(Cardan joint; 28)를 통해 회전자(4)에 연결되고 제2 카르단 조인트(30)를 통해 기어 시스템(34)의 피동 샤프트(32)와 연통한다. 2개의 카르단 조인트(28, 30)를 갖는 구동 샤프트(26)와 마찬가지로 편심 구동을 가능하게 하는 얇고 유연한 샤프트를 사용하는 것이 바람직하다. 기어 시스템(34)은 입력 측에서, 이 예시적인 실시예에 따라 전기 모터로 설계된 구동 모터(36)에 연결된다. 그러나, 구동 모터(36)는 또한 상호 연결된 기어 시스템(34) 없이 피동 샤프트(32)에 직접 연결될 수 있다. 구동 모터(36)는 피동 샤프트(32) 및/또는 기어 시스템(34)으로부터 이격되어 또는 축방향으로 오프셋되어 배열될 수 있으며, 예를 들면 벨트 드라이브를 통해 그 사이에서 연통할 수 있다. 다른 대안으로서, 구동 모터(36)는 예를 들어 제로터(Gerotor) 모터와 같은 유압 기계(204)(도 6 참조)로서 설계된다.
편심 스크류 펌프(1)는 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 결합을 조정하기 위한 결합 유닛(39)을 갖는다. 이 예시적인 실시예(도 1)에 따르면, 결합 유닛(39)은 고정자(2)가 축방향으로 변위 가능하게 장착되도록 설계된다. 고정자(2)는 화살표(38)로 표시된 바와 같이 종축(L1)을 따라 변위될 수 있다. 이를 위해 고정자(2)는 밀봉부(40, 42)로 밀봉된 입구 하우징(14) 및 출구 하우징(20)의 부분에 수용된다. 고정자(2)의 변위를 위해, 결합 유닛(39)은 이러한 목적을 위해 제공된 결합 드라이브(도 1에 도시되지 않음)와 연통할 수 있는 접촉 부분(44)을 갖는다.
도 2a, 2b 및 2c 및 3a, 3b 및 3c는 개략도를 참조하여 결합에 대한 변경, 즉 협착부(7)의 조정을 또한 예시한다.
도 2a-2c는 작동 결합에 해당하고 회전자(4)와 고정자(2) 사이에 접촉이 있는 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 결합을 나타내는 반면, 도 3a-3c는 간격 S가 설정되도록 확장부를 갖는 아이들 위치를 도시한다. 도 2b는 또한 도 1에 도시된 바와 같이 종축(L1)을 따른 단면을 도시한다. 회전자(4)는 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 최대 상부 위치에 있으며, 이는 특히 도 2a 및 도 2c를 참조하여 볼 수 있으며, 각각은 종축(L1)에 수직인 단면을 나타낸다. 도 2a는 입구(10) 부근의 단면을 도시하고 도 2c는 출구(12)에서의 단면을 도시한다. 특히 도 2a 및 2c를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 회전자(4)는 고정자의 내벽(9)에 대해 그 원주 표면(3)의 일부분과 접한다. 접촉의 결과로 협착부(7)에 밀봉 라인(D)이 형성된다. 여기서 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 작동 프리텐션인 작동 결합은 밀봉 라인(D)이 작동 중에 실질적으로 연속적인 것을 보장한다. 일반적으로 회전자(4)는 프리텐션이 반경 방향으로 생성되는 방식으로 고정자(2)에 위치된다. 고정자(2)는 특히 엘라스토머와 같은 가요성 재료로 형성된다. 반경 방향의 프리텐션은 결과적으로 밀봉 라인(D)의 영역, 특히 더 평평한 접촉을 갖는 지점과 비교하여 더 뾰족한 접촉 또는 더 작은 접촉 표면을 갖는 지점에서 고정자(4)의 탄성 변형을 초래한다.
이 예시적인 실시예에서 전체적으로 원추형 디자인인 회전자(4)의 축방향 조정의 결과로서, 협착부(7)를 넓힐 수 있고 따라서 작동 결합 또는 작동 프리텐션으로부터 아이들 결합 또는 아이들 프리텐션으로 방사상 프리텐션을 감소시킬 수 있거나 또는 심지어 밀봉 라인(D) 대신에 갭(S)를 설정할 수 있다. 결합 감소는 원추형 확장 방향, 즉 도 2a 내지 도 3c를 참조로 좌측으로 회전자(4)의 변위에 의해 달성된다. 따라서 협착부(7)가 넓어지고 아이들 결합(도 3a-3c 참조)이 설정될 수 있다.
고정자(2)에 대한 회전자(4)의 작동 위치(PA) 및 아이들 위치(PR)는 각각 도 2b 및 도 3b에 도시되어 있다. 이 예시적인 실시예에서, 작동 위치(PA)와 아이들 위치(PR)는 회전자(4)의 피치의 1/4만큼 이격된다(피치는 단면에서 두 개의 마루(crest) 또는 두 개의 골(root) 사이의 거리로 이해된다). 이 거리는 일반적으로 안정적인 아이들 결합을 보장하기에 충분하다. 도 2a-2c에서 쉽게 볼 수 있는 바와 같이, 특히 회전자의 윤곽이 고정자의 윤곽과 반대 방향으로 진행하는 지점에서 높은 압력이 우세하다(도 2b에서, 특히 하부 영역에서 7, D로 표시된 지점에서). 편심 스크류 펌프의 아이들 상태에서, 회전자(4)가 구동 모터(36)에 의해 구동되지 않을 때, 이완 또는 최악의 경우 고정자(2) 재료의 늘어남이 특히 이들 지점에서 발생할 수 있다. 이것은 고정자(2)의 내부 기하형상, 특히 작동이 재개된 직후 후퇴하지 않는 고정자(2) 재료의 인덴테이션과 같은 변화를 초래한다. 이러한 인덴테이션은 일반적으로 작동 중에 다시 줄어들지만 몇 분 또는 몇 시간이 걸릴 수 있다. 구동 모터(36)가 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 마찰로 인한 이탈 토크를 극복해야 할 뿐만 아니라 회전자(4)도 함몰부(들) 또는 인덴테이션(들) 밖으로 이동해야 하는 경우에 작동의 시작이 특히 문제가 된다. 이러한 이유로, 본 발명은 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 결합 및 그에 따른 프리텐션이 아이들 상태에서 아이들 결합 또는 아이들 프리텐션으로 설정되고 작동 상태에서 작동 결합 또는 작동 프리텐션으로 설정되고, 여기서 아이들 결합 또는 아이들 프리텐션은 작동 결합 또는 작동 프리텐션보다 작다.
이 예시적인 실시예(도 2a-3c)에서, 편심률(e1, e2)은 일정하지만 회전자(4)의 직경(D1, D2)은 출구(12) 방향으로 감소한다. 이것은 e1 및 e2가 동일한 반면 D1은 D2보다 더 크다는 것을 의미한다. 그러나, 직경이 일정하고, 즉 D1이 D2과 동일하고, 편심률이 변하는, 즉 예를 들어 e1이 e2보다 큰 실시예도 포함된다. 이것은 축방향 변위 동안 상응하는 효과를 갖는다. 마찬가지로 지름과 편심 모두 길이에 따라 변경될 수 있다.
고정자(2)의 반경 방향 확장을 생성하기 위해 고정자(2)가 축 방향으로 압착되도록 결합 및 이에 따른 프리텐션이 또한 조정될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 조정 요소가 가변 상호 간격을 갖는 고정자의 축방향 단부면에서, 조정 요소(여기에 도시되지 않음)가 제공될 수 있으며, 여기서 기계적 결합 및/또는 연결이 조정 요소와 고정자 사이에 설정되어 2개의 조정 요소 사이의 상대 거리를 변경함으로써, 고정자의 엘라스토머 부분의 단면과 길이를 변경할 수 있다. 조정 요소는 예를 들어 인장 로드를 통해 서로 연결되는 원형 압력 플레이트로 형성될 수 있다. 전압이 인가될 때 고정자(2)의 방사상 팽창을 야기하는 전기활성 중합체를 고정자(2)에 통합하는 것도 가능하다.
도 4는 도 1과 관련하여 수정된 예시적인 실시예를 도시하며, 여기서 유사한 요소는 동일한 참조 부호로 표시된다. 이와 관련하여, 제1 예시적인 실시예(도 1)의 상기 설명을 전체적으로 참조하기 바란다. 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 프리텐션은 도 2a 내지 도 3c를 참조한다.
제1 예시적인 실시예와 대조적으로, 이 예시적인 실시예(도 4)에서, 결합 유닛(39)은 회전자(4)가 특히 완전한 구동 트레인(25)과 함께 축방향으로 변위 가능하도록 설계되며, 이 예시적인 실시예에 따르면, 이 3개의 요소 모두가 선택 사항이지만, 구동 샤프트(26), 기어 시스템(34) 및 구동 모터(36)로 구성된다. 이와 관련하여, 화살표(37)는 구동 모터(36)도 변위되었음을 나타낸다. 이를 위해, 기어 시스템(34)의 하우징(46)은 고정자(2)의 입구(10) 반대편에 있는 입구 하우징(14)의 부분(48)에 변위 가능하게 장착되고 밀봉부(50)에 의해 주변 환경에 대해 밀봉된다. 기어 시스템(34)이 존재하지 않는 경우, 구동 모터(36)는 또한 부분(48)에 직접 장착되거나 모터 장착부에 의해 장착될 수 있다.
회전자(4)를 축 방향으로 변위시키기 위한 목적으로, 별도의 결합 드라이브(52)가 제공되며, 이는 예를 들어 스핀들 드라이브(54)(단순히 개략적으로 도시됨)를 통해 구동 트레인(25)(또는. 기어 시스템(34)이 제공되지 않는 경우에는 구동 모터(36)만)을 변위할 수 있어서, 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 결합은 작동 결합에서 아이들 결합으로 또는 그 반대로 조정될 수 있다.
이를 위해, 전자 결합 제어(53)는 바람직하게는 신호 라인(56)을 통해 편심 스크류 펌프(1)의 전자 제어 장치(58) 또는 구동 모터(36)에 연결된다. 구동 모터(36)는 또한 신호 라인(60)을 통해 전자 제어 장치(58)에 연결된다. 전자 제어 장치(58)는 예를 들어 제어 센터의 일부일 수 있거나 수신 또는 입력 인터페이스(200)를 통해 수신할 수 있으며, 이를 통해 제어 또는 조절 데이터가 입력 또는 수신되고, 이 제어 또는 규제 데이터에 따라 제어 또는 조절을 실행하도록 설계된다. 예를 들어, 설정값 볼륨 또는 설정값 볼륨과 실제 볼륨 간의 차이가 이 입력 인터페이스(200)를 통해 전자 제어 장치(58)에 입력될 수 있다. 이 경우, 입력 인터페이스(200)는 사용자 인터페이스 또는 예를 들어 제어 센터와 같은 상위 유닛에 대한 인터페이스일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 센서, 스위치 및/또는 상위 제어 유닛을 연결하기 위한 입력 연결부(202)가 제공될 수 있다. 전자 결합 제어(53)는 전자 제어 장치로부터 또는 직접 상위 장치로부터 시작 신호를 수신하고, 이 시작 신호는 구동 모터(36)를 시동하는 효과를 가지며 이에 기초하여 결합 장치(52)를 자동으로 제어하여 결합을 작동 결합으로 설정한다. 전자 결합 제어(53)는 마찬가지로 구동 모터(36)를 정지시키는 효과를 갖는 정지 신호를 수신하고 이에 기초하여 결합 드라이브(52)를 자동으로 제어하여, 결합을 아이들 결합으로 설정한다.
다른 실시예에서, 전자 제어 유닛(58) 및 결합 제어(53)는 또한 하나의 제어에 통합될 수 있다.
도 5는 도 4의 예시적인 실시예와 본질적으로 유사한 추가의 예시적인 실시예를 도시한다. 동일하고 유사한 요소는 동일한 참조 부호로 차례로 표시되므로, 상기 설명을 전체적으로 참조하기 바란다. 도 4를 참조하여 설명된 전자 제어 유닛(58)은 도 5에 따른 편심 스크류 펌프(1)에도 마찬가지로 제공된다는 것을 이해해야 한다.
이 예시적인 실시예(도 5)에 따르면, 회전자(4)는 차례로 고정된 고정자(2)에 대해 변위 가능하도록 배열된다. 그러나, 이 예시적인 실시예에서, 구동 모터(36)는 마찬가지로 고정되어 있고 변위 불가능하다. 전반적으로, 구동 샤프트(26)는 차례로 카르단 조인트(30)를 통해 구동 모터(36)의 피동 샤프트(32)에 연결된다. 회전자(4)와 구동 샤프트(26)의 변위를 가능하게 하기 위해, 피동 샤프트(32)는 기어 시스템(34)에 특히 기어 시스템(34)의 피동 기어(68)에 축방향으로 변위 가능하게 장착된다. 기어(68)는 축방향으로 변위 가능한 샤프트-허브 연결에 의해 피동 샤프트(32)에 결합된다. 따라서 기어 시스템(34)에는 중공 샤프트로 설계되고 피동 샤프트(32)가 변위될 수 있는 기어(68)가 장착된다. 대안적으로, 기어(68)는 또한 기어 시스템(34)에서 변위될 수 있고 피동 샤프트(32)에 견고하게 연결될 수 있다. 피동 샤프트(32)는 차례로 밀봉부(70)을 통해 안내되어 액체가 구동 입구 하우징(14)으로부터 기어 시스템(34)으로 침투할 수 없다. 드라이브(52)(도 4 참조)는 피동 샤프트(32) 및 그에 따른 회전자(4)의 축방향 변위를 가능하게 하기 위해 피동 샤프트(32)의 외향으로 놓인 부분(72) 상에 배열될 수 있다.
이전 실시예를 기반으로 하는 본 발명의 다른 실시예가 도 6에 도시되어 있다. 동일하고 유사한 요소는 이전의 예시적인 실시예에서와 동일한 참조 부호로 표시되므로, 이와 관련하여 위의 전체 설명을 참조한다.
도 6 및 도 7에서 편심 스크류 펌프(1)는 먼저 고정 펌프로 설계되지 않았지만 슬러리 탱커(206)를 지지하는 농업용 트레일러의 일부이다. 슬러리 탱커(206)는 입구 파이프(18)에 연결된다. 출구 파이프(24)는 스프레더(spreader; 208) 및 드리블 바 링키지(dribble bar linkage; 210)에 연결된다. 따라서 특히 바람직한 실시예가 형성되며, 이는 여기에 개시된 편심 스크류 펌프(1)의 다른 실시예로도 구현될 수 있다. 슬러리에 고체 물질이 포함되어 있어 쉽게 펌핑할 수 없기 때문에 편심 스크류 펌프는 특히 슬러리 전달에 적합하다.
이전의 예시적인 실시예와 다른 점은 여기에서 구동 모터(36)가 유압 기계(204)로 설계되었다는 점이다. 유압 기계(204)는 공급 라인과 리턴 라인(도시되지 않음)을 통해 농업용 트레일러의 유압원(미도시, 이에 대해서는 도 8 및 9 참조)에 연결될 수 있어, 압력을 받는 유압 매체가 공급된다.
일 예에서, 유압 기계(204)는 도 4의 예시적인 실시예에 따른 구동 모터(36)와 같이 펌프 하우징(14)에 변위 가능하게 장착될 수 있고 회전자(4)를 작동 위치(PA)(도 6) 및 아이들 위치(PR)(도 7)로 보내서 이에 따라 작동 결합 또는 작동 프리텐션 및 아이들 결합 또는 아이들 프리텐션을 설정할 수 있도록 하기 위하여 드라이브(52)를 통해 축방향으로 변위될 수 있다. 그 다음으로, 결합 드라이브(52)는 전자 결합 제어(53)(도 6, 7에 도시되지 않음)에 연결된다. 유압 기계(204)는 전자 제어 장치(58)가 유압 기계(203)를 직접 작동시키지 않고 오히려 유압을 공급하기 위한 유압 펌프(여기에 도시되지 않음)를 작동시키도록 공급된 압력을 통해서만 구동될 수 있다.
도 6 및 7에서, 유압 피동 샤프트(212)는 유압 기계(204)에 변위 가능하게 장착된다. 그 다음, 유압 피동 샤프트(212)는 제2 카르단 조인트(30)를 통해 구동 샤프트(26)에 연결된다. 따라서 유압 피동 샤프트(212)는 유압 기계의 중공 샤프트에 변위 가능하게 장착된다.
도 8 및 9는 이제 구동 모터가 유압 기계(204)로 설계되고 결합 유닛(39)이 순수 유압 설계인 두 가지 변형을 도시한다. 유압 설계의 결합 유닛(39)은 도 6 및 7을 참조하여 설명된 실시예에서 유리하게 사용될 수 있다.
여기서 유압 펌프(220)는 유압원을 형성한다. 이것은 방향성 밸브(224)를 통해 제1 유압 라인(226) 및 제2 유압 라인(228)에 연결되고 이들 라인에 유압을 공급한다. 제1 유압 라인(226)은 여기에 도시된 예시적인 실시예에서 먼저 기어 시스템(34)에 연결되는 유압 기계(204)로 이어진다. 기어 시스템(34)은 도 5를 참조로 설명된 것처럼 중공 샤프트를 구비하며, 이를 통해 피동 샤프트(32)가 축방향으로 변위 가능한 방식으로 연장된다. 방향성 밸브(224)가 전환되자마자, 유압 매체가 전달되고 유압 기계(204)는 피동 샤프트(32)를 구동한다.
결합 유닛(39)은 제2 유압 라인(228) 및 결합 드라이브(52)를 형성하는 유압 드라이브(230)를 포함한다. 유압 드라이브(230)는 실린더 챔버(234)와 피스톤(236)를 가지며 차례로 바람직하게는 상호 연결된 축 베어링으로 피동 샤프트(32)에 연결되는 유압 리프팅 실린더(232)이며, 피동 샤프트(32)를 축방향으로 변위시킬 수 있다. 실린더 챔버(234)의 반대쪽에는 복원 스프링(238)이 제공되며, 이는 도 8을 참조하여 피스톤(236)을 좌측으로 적재한다. 복원 스프링(238)은 이에 따라 결합을 아이들 결합으로 설정하는 역할을 하며, 결합은 실린더 챔버(234)의 압력을 통해 작동 결합으로 설정될 수 있다.
제2 유압 라인(228)에는 스로틀(240)이 제공되며, 이는 원하는 이동 속도를 달성하기 위해 체적 흐름을 다소 감소시키고 따라서 아이들 위치에서 작동 위치로 또는 그 반대로 이동하는 시간을 확보하는 역할을 한다.
이 실시예에서, 결합은 항상 자동으로 작동 결합 및 아이들 결합으로 설정된다. 방향성 밸브(224)가 전환되자마자, 유압이 결과적으로 회전자(4)를 구동하는 유압 기계(204)에 공급되지만, 결합을 작동 결합으로 설정하는 유압 드라이브(230)에도 공급된다. 방향성 밸브(224)가 유압 기계가 정지되도록 스위칭되면, 복귀 스프링(238)은 결합이 아이들 결합으로 설정되는 것을 보장한다.
도 9는 도 8의 것과 유사한 변형을 도시하고 동일하고 유사한 요소는 동일한 참조 부호로 표시된다. 이와 관련하여 위의 설명을 전체적으로 참조한다.
도 8과 대조적으로, 입구 하우징(14) 상에 고정된 방식으로 배열된 유압 기계(204)는 도 9에 제공되지 않고, 오히려 도 4에 따른 예시적인 실시예의 라인을 따라 유압 기계(204) 자체가 입구 하우징(14)에 변위 가능하게 배열된다. 결합 유닛(39)의 유압 드라이브(230)는 여기서는 유압 기계를 변위시켜 결합을 설정하기 위하여 유압 기계(204)에 직접 작용한다.
회전자(4)는 또한 도 10에 따른 예시적인 실시예에서 변위될 수 있는 반면, 고정자(2)는 입구 하우징(14) 및 출구 하우징(20)에 고정된 방식으로 수용된다. 이 예시적인 실시예에 따르면, 구동 샤프트(26)는 두 부분으로 설계되며, 제1 부분(74)과 제2 부분(76)을 갖는다. 두 부분(74, 76)은 신축식(telescopically)으로 하나가 다른 하나 내부로 밀어지며, 확장 요소(80)는 두 부분(74, 76) 사이에서 제1 요소(74) 내의 리세스(78) 내에 형성된다. 확장 요소(80)는 제1 샤프트 부분(74)에 대한 제2 샤프트 부분(76)의 변위를 통해 구동 샤프트(26)의 축방향 길이가 변경될 수 있도록 하는 역할을 한다. 회전자(4)의 변위는 확장 요소(80)의 확장 또는 확장 요소(80)의 축소를 통해 가능해진다. 예를 들어, 확장 요소(80)는 스핀들, 피스톤, 가동 자기 코어, 전기활성 폴리머 등을 포함할 수 있으며, 이는 작동 과정의 결과로서 이동을 가능하게 한다. 전기 연결은 피동 샤프트(32)를 통해 실현되거나 유도적으로 및/또는 무선을 통해 구현될 수 있다. 슬라이딩 접촉도 고려할 수 있다.
마지막으로, 도 11은 고정자(2)에 대한 회전자(4)의 변위를 가능하게 하는 편심 스크류 펌프(1)의 예시적인 실시예를 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 구동 샤프트(26)는 도 1, 4, 5 및 6의 처음 4개의 예시적인 실시예에서와 같이 한 부분으로 형성된다. 구동 샤프트(26)는 카르단 조인트(30)에 의해 피동 샤프트(32)에 연결된다.
도 11에 따른 예시적인 실시예에서, 카르단 조인트(28)를 회전자(4)에 연결하는 샤프트 저널(82)은 두 부분으로 형성되고 회전자(4)에 견고하게 연결되는 제1 부분(84) 및 카르단 조인트(28)에 연결된 제2 부분(86)을 갖는다. 부분(84, 86)은 신축식(telescopically)으로 하나가 다른 하나 내부로 밀어지며, 도 10에 따른 확장 요소(80)에 대응하는 확장 요소(80)가 부분(84)에 형성된다. 다르게는, 드라이브가 회전자(4)의 단부면(88)에 작용하여 회전자(4)를 축방향으로 변위시키는 것이 또한 제공될 수 있다.
전자 제어 장치(58) 및 결합 제어(53)는 도 4에 따른 예시적인 실시예에서 단지 예로서 도시되었지만, 그것들은 다른 예시적인 실시예에서도 존재할 수 있음을 이해해야 한다. 마찬가지로, 구동 모터(36)가 유압 기계(204)로 설계되지 않더라도, 각각의 예시적인 실시예에는 도 8 및 9에 도시된 바와 같이 유압 결합 유닛(39)이 장착될 수 있다.
작동 상태, 아이들 상태, 작동 결합 FB 및 아이들 결합 F0 사이의 관계는 이제 도 12에 도시된 그래프를 참조하여 설명된다. 결합 F는 상단 그래프에서 시간 t에 대해 표시되고, 회전자(4)의 속도 n은 하단 그래프에서 시간 t에 대해 표시된다.
시작에서, 대략 좌표계의 원점에서, 속도 n = n0 = 0이고 결합 F는 아이들 결합 F0으로 설정된다. 여기서 F0 값이 x 좌표에 없다는 사실이 반드시 아이들 결합 또는 아이들 프리텐션이 양수라는 것을 의미하기 보다는 오히려, 회전자(4)와 고정자(2)는 서로 접촉하지 않을 수 있거나 고정자(2)가 완전히 또는 실질적으로 장력이 없도록 서로 약간만 접촉할 수 있음을 의미한다. 어떠한 경우에도 고정자(2)의 접촉점에서 고정자(2)의 재료의 이완 및 늘어남이 발생하지 않거나 고정자(2)가 중실 고정자인 경우에 충분히 큰 갭이 설정되도록 아이들 결합 또는 아이들 프리텐션 F0이 선택되어야 한다.
시간 tn1에서, 예를 들어 출력 인터페이스(200)를 통해 시작 신호가 출력된다. 이에 응답하여, 전자 제어 장치(58)는 구동 모터(36)를 작동시키고 이것은 회전을 시작하는 회전자(4)를 구동한다. 회전자(4)의 속도 n은 시간 tn2에 도달하는 설정값 속도 nN까지 증가한다. 작동 상태(속도와 관련하여)도 여기에 도달한다. tn1과 tn2 사이의 기간은 런인 기간, 램프업 기간 또는 시작 기간으로 설명될 수 있다. 도 12에 도시된 예시적인 실시예에서, 결합(F)은 런인 기간 내에 부분적으로 아이들 결합(F0)에서 작동 결합(FB)으로 증가된다. 이것은 마찬가지로 시작 신호에 응답하여 결합 유닛(39)에 의해 자동으로 수행된다. 예를 들어 회전자(4)의 축방향 조정을 통해 결합 유닛(39)이 결합 F를 증가시키기 시작하는 시간 간격이 시간 tn1과 시간 tF1 사이에 제공된다. 이것은 강제적이지 않으며; 마찬가지로 시간 tn1 및 tF1이 일치하거나 tF1이 tn1 이전인 것으로 제공될 수 있다. 후자의 경우는 회전자(4)가 고정자(2)에 대해 놓여 있고 고정자(2)에 대한 회전자(4)의 무게의 힘으로 인해 접점에서 특정 이완이 발생하는 경우 특히 바람직하다. 이 경우, 예를 들어, 회전자(4)의 회전이 시작되기 전에 먼저 회전자(4)를 축방향으로 짧은 거리만큼 변위시키는 것이 바람직하다. 시간 tF1은 바람직하게는 시간 tn2 이후이고, 바람직하게는 예를 들어 1, 2, 3, 5 또는 10초의 미리 결정된 대기 시간만큼 오프셋된다. 또한 도 12로부터 결합의 기울기가 속도의 기울기보다 작다는 것을 알 수 있다. 이것은 또한 요구 사항이 아니며 이러한 기울기는 작동 유형, 펌프 유체, 재료 및 재료 페어링에 따라 조정되고 선택될 수 있다.
편심 스크류 펌프(1)가 시간 tF2부터 작동 상태의 작동 결합(FB)으로 작동된 후, 예를 들어 입력 인터페이스(200)를 통해 시간 tn3에서 정지 신호가 차례로 출력된다. 그러나, 이 정지 신호는 예를 들어 tn2와 tn3 사이의 시간 차이 또는 센서 신호를 기반으로 자동 생성된 정지 신호일 수 있다. 그 시간부터, 회전자(4)의 속도(n)는 전자 제어 장치(58)에 의해 다시 감소되고 여기에서도 마찬가지로 증가했던 것과 동일한 기울기로 떨어진다. 이것은 또한 의무 사항이 아니며 기울기가 다를 수 있다. 특히, 가능한 한 빨리 정지 상태에 도달하는 것이 선호되는 경우가 많다. 속도(n)가 다시 값 0에 거의 도달한 후, 결합 유닛(39)은 작동 결합(FB)에서 아이들 결합(F0)으로 결합(F)을 감소시킨다. 그 다음, 시간 tn4 이후인 시간 tF4에서 아이들 결합(F0)이 달성된다. tn3과 tn4 사이의 기간은 런다운 기간으로 설명될 수 있다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 작동 결합(FB)에서 아이들 결합(F0)으로의 결합(F)의 변경은 따라서 런다운 기간 내에서 부분적으로 실현된다. 기간은 완전히 겹칠 수도 있다; tF3은 tn3과 일치할 수 있고, tF4는 tn4와 일치할 수 있다. 시간 tF3은 또한 시간 tn3 이전 또는 시간 tn4 이후일 수 있다. 시간 tF4가 시간 tn3 이전 또는 이후 및/또는 시간 tn4 이전 또는 이후인 경우도 생각할 수 있고 바람직하다.
정지 신호가 출력된 직후(tn3에서) 시작 신호가 다시 수신되면 tn3과 tF3 사이에 대기 시간(latency)이 제공될 수도 있다. 이 대기 시간은 특정 애플리케이션에 따라 지정될 수 있으며 몇 초 또는 몇 분에 이를 수 있다.

Claims (24)

  1. 고체 함유 액체(solid-laden liquids)를 전달하기 위한 편심 스크류 펌프(1)로서,
    나선형으로 감긴 회전자(4),
    입구(10) 및 출구(12)를 갖는 고정자(2) - 회전자(4)가 고정자(2)의 종축(L1)을 중심으로 회전 가능하게 배열되고, 고정자는 회전자(4)에 대응하는 나선형 내벽(8)을 가짐 - ,
    - 여기서 회전자(4) 및 고정자(2)는 액체를 수송하는 역할을 하는 적어도 하나의 챔버(5)가 형성되고, 챔버(5)가 밀봉 라인(D)에 의해 분리되는 방식으로 서로에 대해 배열 및 설계됨 - ,
    회전자(4)를 회전시키기 위한 구동 모터(36),
    구동 모터(36)를 적어도 회전자(4)가 회전하는 작동 상태 및 회전자(4)가 회전하지 않는 아이들 상태로 제어하기 위한 제어 장치(58), 및
    회전자(4)와 고정자(2) 사이의 결합(F)을 아이들 상태에서 아이들 결합(F0)으로 및 작동 상태에서 작동 결합(FB)으로 설정하도록 설계된 결합 유닛(39) - 여기서 아이들 결합(F0)은 작동 결합(FB)보다 작음 -
    을 갖는, 편심 스크류 펌프(1).
  2. 청구항 1에 있어서, 아이들 결합(F0)은 회전자(4)와 고정자(2) 사이의 접촉이 실질적으로 장력이 없도록 설정되는, 편심 스크류 펌프(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 작동 결합(FB)으로, 실질적으로 완전한 밀봉 라인(D)이 회전자(4)와 고정자(2) 사이에 형성되는, 편심 스크류 펌프(1).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 결합 유닛(39)은 런다운 기간(tn3 - tn4)에 또는 그 이전에 결합(F)을 작동 결합(FB)에서 아이들 결합(F0)으로 조정하도록 설계되고, 여기서 상기 런다운 기간은 작동 상태에서 아이들 상태로의 전환을 포함하는, 편심 스크류 펌프(1).
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 결합 유닛(39)은 런인 기간(tn1 - tn2)에 또는 그 이후에 결합(F)을 아이들 결합(F0)에서 작동 결합(FB)으로 조정하도록 설계되고, 여기서 상기 런인 기간은 아이들 상태에서 작동 상태로의 전환을 포함하는, 편심 스크류 펌프(1).
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 결합 유닛(39)은 전자 결합 제어(53) 및 결합을 변경하기 위하여 전자 결합 제어(53)에 의해 작동되는 결합 드라이브(52)를 포함하는, 편심 스크류 펌프(1).
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 결합 유닛(39)은 유압 경로(228) 및 결합이 유압을 인가함에 의해 조정될 수 있도록 회전자 및/또는 고정자에 결합되는 유압 드라이브(230)를 포함하는, 편심 스크류 펌프(1).
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(4)는 테이퍼링, 바람직하게는 원뿔 형태를 갖는, 편심 스크류 펌프(1).
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(4)는 다양한 편심률(e1, e2)을 갖는, 편심 스크류 펌프(1).
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 회전자(4)는 출구(12)를 향해 테이퍼지는, 편심 스크류 펌프(1).
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 작동 결합(FB)에서 아이들 결합(F0)으로의 결합(F)의 조정은 회전자(4)의 축방향 변위를 포함하는, 편심 스크류 펌프(1).
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(4)는 작동 위치(PA)와 아이들 위치(PR) 사이에서 축방향으로 변위 가능한, 편심 스크류 펌프(1).
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 고정자(2)는 지지 요소 및 엘라스토머 부분을 포함하고, 상기 결합은 회전자와 고정자 사이에 프리텐션을 포함하여 작동 결합이 작동 프리텐션(FB)이고 아이들 결합이 아이들 프리텐션(F0)인, 편심 스크류 펌프(1).
  14. 청구항 13에 있어서, 고정자(2)는 프리텐션(F)을 작동 프리텐션(FB)과 아이들 프리텐션(F0) 사이에서 조정하기 위해 반경 방향으로 결합 가능한, 편심 스크류 펌프(1).
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 가변 상호 간격을 갖고 고정자(2)에 배치되는 2개의 조정 요소가 제공되고, 상기 조정 요소와 고정자(4) 사이에 기계적 커플링 및/또는 연결이 설정되어 두 상기 조정 요소 사이의 상대적인 거리를 변경함으로써 상기 고정자의 상기 엘라스토머 부분의 단면과 길이를 변경할 수 있는, 편심 스크류 펌프(1).
  16. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 고정자(4)는 중실 고정자이고, 밀봉 라인이 형성되도록 작동 결합이 선택되고, 회전자와 고정자 사이에 갭이 형성되도록 아이들 결합이 선택되는, 편심 스크류 펌프(1).
  17. 편심 스크류 펌프(1), 특히 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 편심 스크류 펌프를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은;
    작동 상태에서 편심 스크류 펌프를 작동시키는 단계를 포함하며, 이 단계는;
    회전자와 고정자 사이의 작동 결합으로 편심 스크류 펌프의 고정자 내의 회전자를 회전시키는 단계;
    정지 신호를 출력하고, 상기 정지 신호에 응답하여:
    회전을 정지하고 상기 편심 스크류 펌프를 아이들 상태로 전환하는 단계; 및
    상기 회전자와 상기 고정자 사이의 결합을 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 런다운 기간은 정지 신호의 출력으로부터 회전자의 회전 정지까지의 시간으로 정의되고, 작동 결합에서 아이들 결합으로의 결합의 감소는 런다운 기간 동안 또는 그 이후에 실질적으로 적어도 부분적으로 발생하는, 방법.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 결합을 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소시키는 단계는: 작동 위치에서 아이들 위치로의 회전자를 축방향 변위하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 회전자와 고정자 사이의 결합을 작동 결합에서 아이들 결합으로 감소시키는 단계는: 고정자의 엘라스토머 부분의 단면 및 길이를 변경하기 위해 고정자 상의 2개의 조정 요소 사이의 상대 거리를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 작동 위치와 아이들 위치는 회전자의 피치의 적어도 1/50, 1/40, 1/30, 1/10, 1/5 또는 1/4 만큼 이격되는, 방법.
  22. 청구항 17 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    시작 신호를 출력하는 단계, 및 상기 시작 신호에 응답하여:
    회전자의 회전을 시작하고 편심 스크류 펌프를 아이들 상태에서 작동 상태로 전환하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 시작 신호에 응답하여,
    런인 기간 또는 그 이후에 상기 회전자와 상기 고정자 사이의 결합을 아이들 결합에서 작동 결합으로 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 런인 기간은 시작 신호의 출력으로부터 회전자의 설정값 속도에 도달까지의 시간에 의해 정의되며, 아이들 결합에서 작동 결합으로의 결합의 증가는 런인 기간 동안 또는 그 이후에 적어도 부분적으로 발생하는, 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2527673A (en) * 1947-02-28 1950-10-31 Robbins & Myers Internal helical gear pump
AT223042B (de) 1959-10-13 1962-08-27 Netzsch Maschinenfabrik Schneckenpumpe
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CN203035546U (zh) 2013-01-05 2013-07-03 中国石油天然气集团公司 螺杆泵系统远程启停装置
DE102014117483A1 (de) 2014-04-14 2015-10-15 Erich Netzsch Gmbh & Co. Holding Kg Verstellbare Pumpeinheit für eine Verdrängerpumpe
DE102014112552B4 (de) 2014-09-01 2016-06-30 Seepex Gmbh Exzenterschneckenpumpe
DE102015112248A1 (de) 2015-01-29 2016-08-04 Netzsch Pumpen & Systeme Gmbh Exzenterschneckenpumpe und Verfahren zum Anpassen des Betriebszustands einer Exzenterschneckenpumpe
DE102015101352A1 (de) 2015-01-29 2016-08-04 Netzsch Pumpen & Systeme Gmbh Stator-Rotor-System und Verfahren zum Einstellen eines Stators in einem Stator-Rotor-System
DE102017100715A1 (de) 2017-01-16 2018-07-19 Hugo Vogelsang Maschinenbau Gmbh Regelung der Spaltgeometrie in einer Exzenterschneckenpumpe
DE102020111386A1 (de) 2020-04-27 2021-10-28 Vogelsang Gmbh & Co. Kg Zustandserfassung an Exzenterschneckenpumpen
DE102020123119A1 (de) 2020-09-04 2022-03-10 J. Wagner Gmbh Störungsbehebungsverfahren für eine Exzenterschneckenpumpe einer Fördervorrichtung zum Fördern von zähflüssigen Baumaterialien

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