Die Offenbarung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe zur Förderung von mit Feststoffen beladenen Flüssigkeiten, mit einem schraubenförmig gewundenen Rotor, einem Stator mit einem Einlass und einem Auslass, in dem der Rotor drehbar um eine Längsachse des Stators angeordnet ist, und der eine mit dem Rotor korrespondierende schraubenförmige Innenwand aufweist, wobei Rotor und Stator derart zueinander angeordnet und ausgebildet sind, dass wenigstens eine Kammer gebildet ist, die zur Beförderung der Flüssigkeit dient, und die Kammer durch eine Dichtlinie abgetrennt ist. Die Exzenterschneckenpumpe weist einen Antriebsmotor zum rotierenden Antreiben des Rotors und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebsmotors wenigstens in einem Arbeitszustand, in welchem der Rotor rotierend angetrieben wird und in einem Ruhezustand, in welchem der Rotor nicht rotiert, auf. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Exzenterschneckenpumpe.

Exzenterschneckenpumpen der eingangs genannten Art sind seit einigen Jahren bekannt und werden insbesondere dazu eingesetzt, mit Feststoff beladene Flüssigkeiten, abrasive Flüssigkeiten, oder allgemein Flüssigkeiten mit hoher Viskosität schonend zu fördern und zu dosieren. Sie nutzen einen ein- oder mehrgängigen schraubenförmigen Rotor, der in einer korrespondierenden zwei- oder mehrgängigen Kammer eines Stators angeordnet ist und in diesem rotiert. Durch entsprechende Gestaltung des Außenprofils des Rotors und des Innenprofils des Stators ergibt sich eine Verengung, insbesondere Dichtlinie, die die wenigstens eine Kammer, vorzugswiese aber einzelne Kammern einer Mehrzahl an Kammern, gegeneinander dichtet. Der Rotor und der Stator können im direkten Kontakt zueinander stehen und eine Dichtlinie ausbilden, oder auch in der Verengung einen die Kammern trennenden Dichtspalt besitzen. In der Regel ist dabei der Rotor als eingängige Schnecke ausgebildet und der Stator als zweigängige Schnecke mit einer doppelten Steigung, wodurch sich die Abdichtung der einzelnen Kammern ergibt.

Aus DE2632716 ist eine Schneckenpumpe vorbekannt, die eine konische Schnecke und einen konischen Druckmantel aufweist. Bei dieser Ausführungsform weist die Schnecke eine Konizität von ca. 30° Konuswinkel auf, womit eine Erhöhung des Förderdrucks über eine kurze Schneckenlänge erreicht werden soll. Schnecke und Druckmantel sind dabei relativ zueinander axial einstellbar, indem der Druckmantel in einer Hülse axial beweglich geführt ist. Hierdurch soll ein Druck konstant gehalten werden, indem der Druckmantel unter der Einwirkung des Flüssigkeitsdrucks auf ein Ringteil des Druckmantels in der Pumpe verschoben wird. Nachteilig an diesem vorbekannten System ist, dass es alleinig auf die Konstanz des erhöhten Drucks ausgelegt ist, der durch die Querschnittsflächenverringerung in Förderrichtung des konischen Pumpenspalts erzeugt wird und keine Axialverschiebung in Abhängigkeit anderer Einflussgrößen ermöglicht.

Aus AT223042 ist ebenfalls eine Schneckenpumpe vorbekannt, die einen konischen Stator und Rotor aufweist. Mittels einer zwischen den Rotor und die Abtriebswelle eingesetzte Schraubhülse kann bei dieser Schneckenpumpe der Rotor axial in Bezug auf den Stator verstellt werden, indem ein Benutzer bei stillstehender Pumpe durch ein Handloch die Hülse manuell mittels eines Werkzeugs verdreht. Hierdurch kann sowohl ein Klemmen als auch ein zu großes Spiel zwischen dem Stator und dem Rotor, hervorgerufen durch ein Quellen des Stators bzw. einen Verschleiß von Rotor und/oder Stator, ausgeglichen werden.

US 2 527 673 A betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Rotor und einem Stator, die insbesondere geeignet ist, geringe Mengen an Flüssigkeit, bspw. Wasser, zu fördern. In einer Ausführungsform der Pumpe ist ein automatisches Absetzen des Rotors von dem Stator vorgesehen, wenn die Pumpe den Betrieb einstellt. Hierdurch soll eine Überlastung beim Anfahren verhindert werden. Um sicherzustellen, dass der Rotor, wenn die Pumpe zum Stillstand kommt und der Förderdruck nachlässt, in eine Position bewegt wird, in der er keinen direkten Kontakt mehr mit dem Stator hat, ist eine Feder vorgesehen.

Aus DE102015112248A1 ist eine Exzenterschneckenpumpe vorbekannt, bei der die Spaltgeometrie zwischen Rotor und Stator veränderbar ist, indem die Vorspannung des Stators nachgestellt wird. Eine erhöhte Vorspannung bewirkt dabei eine Verpressung des als Elastomerteil ausgebildeten Stators und kann hierdurch die Spaltgeometrie verringern. Nachteilig an dieser Exzenterschneckenpumpe ist jedoch, dass die Elastomerdicken des Stators sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung bedingt durch dessen Geometrie unterschiedlich sind und daher eine erhöhte Vorspannung zu einer ungleichmäßigen elastischen Verformung führt. Ein zuverlässiger Betrieb der Exzenterschneckenpumpe ist daher nicht gewährleistet und durch die ungleichmäßige Spaltgeometrie kann mit dieser Art der Verstellung ein lokal erhöhter Verschleiß erzeugt werden.

Eine ähnliche Exzenterschneckenpumpe ist aus DE 10 2014 112 552 A1 bekannt. Die Exzenterschneckenpumpe hat zumindest einen Stator aus einem elastischen Material und einen in dem Stator drehbaren Rotor, wobei der Stator zumindest bereichsweise von einem Statormantel umgeben ist, wobei der Statormantel als längsgeteilter Mantel aus zumindest zwei Mantelsegmenten besteht und eine Statorspannvorrichtung bildet, mit welcher der Stator in radialer Richtung gegen den Rotor spannbar ist, wobei die Statorspannvorrichtung ein oder mehrere bewegliche Stellelemente aufweist, welche zum Einstellen und Spannen des Stators auf die Mantelsegmente arbeiten. Diese Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Statorspannvorrichtung eine oder mehrere Stellantriebe aufweist, welche für eine automatisierte Zustellung des Stators an die Stellelemente angeschlossen oder mit Stellelementen ausgerüstet sind.

Bei Exzenterschneckenpumpen sind zudem konische Exzenterschneckenpumpen bekannt, da diese sowohl eine einfache Montage erlauben als auch ein Nachstellen des Rotors in Bezug auf den Stator bei Verschleiß. Eine solche Exzenterschneckenpumpe ist beispielsweise aus WO 2010/100134 A2 bekannt. Dieses Dokument schlägt, um Verschleiß vorzubeugen bzw. auszugleichen, eine Exzenterschneckenpumpe mit einem konischen Rotor vor, die derart ausgebildet ist, dass die einzelnen Kammern alle das gleiche Volumen aufweisen. Bilden sich dann im Betrieb Verschleißerscheinungen, insbesondere sogenannte Kavitationen, ist es möglich, den Rotor in Bezug auf den Stator axial so zu verschieben, dass die Kammervolumina wieder gleich groß sind und Dichtigkeit erreicht wird.

Eine weitere Möglichkeit der Verstellung ist in DE102014117483A1 offenbart. Eine verstellbare Pumpeinheit für eine Verdrängerpumpe, insbesondere für eine Exzenterschneckenpumpe oder für eine Drehkolbenpumpe, soll an unterschiedlichste Betriebsbedingungen und Förderaufgaben anpassbar sein. Dazu ist die Pumpeinheit für deren Einstellung zumindest teilweise aus einem elektro- und/oder temperaturaktiven Material gebildet und/oder mit mindestens einem elektro- und/oder temperaturaktiven Mittel gekoppelt oder ausgestattet. Vorzugsweise werden Parameter der Verdrängerpumpe mittels einer Steuervorrichtung und einer mit dieser gekoppelten elektro- und/oder temperaturaktiven Pumpeinheit eingestellt und bevorzugt der Elastomerkörper oder die elastomere Auskleidung zumindest teilweise aus einem elektroaktiven Material gebildet und/oder mit mindestens einem elektroaktiven Mittel gekoppelt oder ausgestattet und der Elastomerkörper oder die Auskleidung und/oder das mindestens eine elektroaktive Mittel als Sensoren ersetzbar, wobei dessen

Messsignale für eine Messwerterfassung und/oder-verarbeitung an eine Steuervorrichtung der Verdrängerpumpe übermittelt werden.

Darüber hinaus ist aus WO2018130718A1 der hiesigen Anmelderin eine Exzenterschneckenpumpe bekannt, die eine axiale Verstellbarkeit des Rotors erlaubt. Hierin sind verschiedene strukturelle Möglichkeiten offenbart, wie eine axiale Verstellung von Rotor und Stator relativ zueinander ermöglicht werden können. Zudem lehrt dieses Dokument, dass es vorteilhaft ist, im Betrieb den Dichtspalt zwischen Rotor und Stator zeitweise zu erweitern, um so einen gezielten Leckagestrom zu erlauben. Hierdurch lässt sich Reibung zwischen Rotor und Stator reduzieren, wodurch Verschleiß reduziert wird. Außerdem kann der Leckagestrom vorteilhaft zur Kühlung verwendet werden. Hierdurch ist es beispielsweise auch möglich, bei einem Anlauf der Exzenterschneckenpumpe einen größeren Spalt einzustellen, um die Reibung im trockenen Zustand gering zu halten. Auch ist es möglich die Exzenterschneckenpumpe energiesparend zu betreiben, durch Einstellen auf den optimalen Gesamtwirkungsgrad unter Berücksichtigung des volumetrischen Wirkungsgrads und der Reibungsverluste. Eine nur geringe Erweiterung der Verengung bietet sich hingegen bei scherempfindlichen Medien an.

Auch wenn sich diese Exzenterschneckenpumpe bereits bewährt hat besteht nach wie vor Bedarf, Exzenterschneckenpumpen weiterhin zu verbessern und an bestimmte Einsatzfelder anzupassen.

Die Erfindung löst die Aufgabe bei einer Exzenterschneckenpumpe der eingangs genannten Art durch ein Verfahren gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 zum Steuern einer Exzenterschneckenpumpe mit einer Zustelleinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Zustellung zwischen Rotor und Stator im Ruhezustand auf eine Ruhezustellung und im Arbeitszustand auf eine Arbeitszustellung einzustellen, wobei die Ruhezustellung geringer ist als die Arbeitszustellung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Exzenterschneckenpumpe, die über einen längeren Zeitraum, wie mehrere Stunden, Tage oder sogar ab und zu Wochen, stillsteht, an den Kontaktstellen zwischen Rotor und einem Stator aus einem Elastomermaterial eine Relaxation des Elastomermaterials des Stators auftreten kann, in manchen Fällen sogar ein Kriechen. Bei Exzenterschneckenpumpen mit einem Stator aus einem Elastomermaterial wird eine Vorspannung zwischen Rotor und Stator eingestellt, damit im Betrieb, in dem nicht unerhebliche Gegendrücke auftreten können, eine ausreichende Dichtigkeit und entsprechende Pumpleistung gewährleistet ist. Der Stator ist in der Regel aus einem Material gebildet, das nachgiebig ist und welches insbesondere bei einer dauernden Belastung nachgeben kann. Hierdurch bilden sich bei andauernder Vorspannung an den Kontaktstellen zwischen Rotor und Stator im Ruhezustand Einbuchtungen am Stator, die sich im Betrieb der Exzenterschneckenpumpe nachteilig auswirken können, insbesondere beim Anlauf. Denn beim Anlauf der Exzenterschneckenpumpe, die über einen längeren Zeitraum stillstand, muss dann nicht nur das durch Reibung verursachte typische Anlaufmoment überwunden werden, sondern zusätzlich der Wulst an den Rändern der durch den längeren Kontakt gebildeten Einbuchtung im Material des Stators. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn als Antriebsmotor Motoren mit einem begrenzten Drehmoment eingesetzt werden. Insofern schlägt die Erfindung vor, die Vorspannung zwischen Rotor und Stator im Ruhezustand durch Veränderung der Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung und in gleicher Weise von einer Arbeitsvorspannung auf eine Ruhevorspannung zu reduzieren und diese im Arbeitszustand wieder auf eine Arbeitsvorspannung zu erhöhen. Hierdurch wird insbesondere das Problem der Relaxation bei elastomeren Statoren im Ruhezustand verringert oder vollständig vermieden. Zudem ergeben sich Vorteile im normalen Anlauf der Exzenterschneckenpumpe. Ist die Vorspannung durch Veränderung der Zustellung bereits von der Arbeitsvorspannung (Arbeitszustellung) auf die Ruhevorspannung (Ruhezustellung) verringert, kann die Exzenterschneckenpumpe mit der Ruhevorspannung gestartet werden und nach ein oder mehreren Umdrehungen, insbesondere, wenn bereits erstes Fluid gefördert wird, kann die Vorspannung durch Veränderung der Zustellung auf die Arbeitsvorspannung erhöht werden. Auf diese Weise ist auch der Anlauf der Exzenterschneckenpumpe vereinfacht und mit einem geringen Drehmoment möglich. Entscheidend bei der vorliegenden Erfindung, und anders als in WO 2018/130718 A1 vorgeschlagen, wird die Zustellung zwischen Rotor und Stator im Ruhezustand verringert. Insbesondere wird die Zustellung nach Ende des Betriebs der Exzenterschneckenpumpe von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung reduziert.

Erfindungsgemäß wird die Zustellung im Ruhezustand automatisch auf die Ruhezustellung eingestellt und im Arbeitszustand automatisch auf die Arbeitszustellung eingestellt.

Der Stator kann in anderen Ausführungsformen aber auch als Feststoffstator ausgebildet und vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet sein, die dann aber nicht vom Wortlaut des unabhängigen Anspruchs erfasst sind. Denn in einem solchen Fall wird im Betrieb keine Vorspannung zwischen Rotor und Stator eingestellt, sondern eine möglichst vollständige oder durchgehende Dichtlinie. Im Betrieb erwärmen sich Rotor und Stator wodurch es zu Ausdehnungen kommen kann. Rotor und Stator sind in der Regel aus verschiedenen Materialien ausgebildet, sodass die Wärmeausdehnung unterschiedlich ausfallen kann. Bei einem engen Kontakt zwischen Rotor und Stator mit einer weitgehend vollständigen Dichtlinie, kann es beim Abkühlen nach dem Betrieb zu Verspannungen kommen, die Verformungen an den Bauteilen zur Folge haben können, bis hin zu einem Festsetzen des Rotors im Stator. Indem gemäß der hier vorgeschlagenen Erfindung die im Ruhezustand bestehende Zustellung zwischen Rotor und Stator verringert und auf eine Ruhezustellung eingestellt wird, wird der enge Kontakt aufgelöst und ein Spalt zwischen Rotor und Stator eingestellt, sodass es nicht zu dem beschriebenen Problem der Verformung und des Festsetzens kommen kann.

Die Ruhevorspannung ist niedriger als die Arbeitsvorspannung. Vorzugsweise ist die Ruhevorspannung gegenüber der Arbeitsvorspannung um 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 % reduziert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ruhevorspannung derart eingestellt, dass ein Kontakt zwischen Rotor und Stator weitgehend spannungslos ist. Als (weitgehend) spannungslos wird ein Zustand verstanden, in dem der Rotor nur aufgrund seiner Gewichtskraft Kontakt mit dem Stator hat, nicht aber aufgrund der Zustellung eine Vorspannung zwischen Rotor und Stator besteht.

Bevorzugt ist bei der Ruhezustellung keine vollständige Dichtlinie ausgebildet. Bei der Arbeitszustellung hingegen ist vorzugsweise eine vollständige Dichtlinie zwischen Rotor und Stator ausgebildet. Bei der Ruhezustellung bildet die Exzenterschneckenpumpe keinen vollständig dichten Verschluss und Fluid kann vom Einlass zum Auslass oder umgekehrt durch die Exzenterschneckenpumpe strömen.

Die Steuereinrichtung, vorzugsweise elektronische Steuereinrichtung, ist vorzugsweise Teil der Exzenterschneckenpumpe, muss aber mit dieser nicht zwingend in ein Gehäuse integriert sein. Es kann auch eine externe Steuereinrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise Teil eines Leitstands oder mit diesem verbunden ist. Die Exzenterschneckenpumpe weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, an das oder in dem ein Steuerungskasten mit der elektronischen Steuerung untergebracht ist.

Die Zustelleinheit ist erfindungsgemäß dafür vorgesehen, die Zustellung zwischen Rotor und Stator im Ruhezustand auf die Ruhezustellung und im Arbeitszustand auf die Arbeitszustellung einzustellen. Dies erfolgt erfindungsgemäß automatisch. Die Zustelleinheit ist dazu ausgebildet, ein Stopp-Signal für die Exzenterschneckenpumpe zu empfangen und in Antwort auf den Empfang des Stopp-Signals die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung zu reduzieren. Sie ist auch dazu ausgebildet, ein Start-Signal für die Exzenterschneckenpumpe zu empfangen und in Antwort auf den Empfang des Start-Signals die Zustellung von der Ruhezustellung auf die Arbeitszustellung zu erhöhen.

In einer Variante ist die elektronische Steuereinrichtung sowohl zum Steuern des Antriebsmotors als auch zum Verändern der Vorspannung vorgesehen. In diesem Fall kann die elektronische Steuereinrichtung die Zustelleinheit umfassen, die beispielsweise als Softwarebaustein ausgebildet sein kann.

Die Zustelleinheit kann aber auch eine elektronische Zustellsteuerung und vorzugsweise einen Zustellantrieb umfassen, der von der elektronischen Zustellsteuerung zum Verändern der Zustellung angesteuert wird. In einer solchen Ausführungsform müssen die Steuereinheit zum Ansteuern des Antriebsmotors und die Zustellsteuerung nicht am selben Ort vorgesehen sein. Auch ist es denkbar, dass in einer einfachen Ausführungsform die Steuereinrichtung für den Antriebsmotor durch fest verdrahtete Schalter ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist aber vorgesehen, dass die Zustelleinheit automatisch die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung reduziert, wenn der Antriebsmotor von dem Arbeitszustand in den Ruhezustand wechselt. Betätigt beispielsweise ein Bediener einen Startknopf der Exzenterschneckenpumpe, steuert die elektronische Steuereinheit den Antriebsmotor derart, dass dieser vom Ruhezustand in den Arbeitszustand wechselt und der Rotor rotiert. Gleichzeitig und automatisch erhöht die Zustelleinheit die Zustellung von der Ruhezustellung auf die Arbeitszustellung. Betätigt nun ein Bediener wiederum einen Schalter zum Stoppen der Exzenterschneckenpumpe oder wird dies durch eine übergeordnete Steuereinheit ausgelöst, steuert die elektronische Steuereinheit den Antriebsmotor derart, dass das Rotieren des Rotors beendet wird und der Antriebsmotor von dem Arbeitszustand in den Ruhezustand wechselt. Automatisch steuert die Zustelleinheit gleichzeitig die Zustellung derart, dass diese von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung reduziert wird.

Die Zustelleinheit ist dazu ausgebildet, die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung in einem Auslaufzeitbereich oder danach einzustellen. Der Auslaufzeitbereich umfasst einen Wechsel vom Arbeitszustand in den Ruhezustand. Beispielsweise ist der Auslaufzeitbereich definiert von einem Zeitpunkt, zu dem ein Stopp-Signal empfangen wird, bis zu einem vollständigen Stillstand des Rotors. Typischerweise dauert es mehrere bis einige Umdrehungen des Rotors, bis von einem Empfangen eines Stopp-Signals der vollständige Stillstand des Rotors erreicht wird. Vorzugsweise wird innerhalb von diesem Auslaufzeitbereich die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung reduziert. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zustelleinheit dazu ausgebildet ist, die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung dann einzustellen, wenn der vollständige Stillstand des Rotors erreicht ist, insbesondere unmittelbar im Anschluss daran, oder nach einer ersten vorbestimmten Ruhezeit nach Erreichen des vollständigen Stillstands. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung innerhalb von 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 60 Sekunden, oder 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30 Minuten eingestellt wird. Es kann vorteilhaft sein, die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung nicht unmittelbar nach Beendigung der Rotation und Erreichen des vollständigen Stillstands einzustellen, da es möglich ist, dass die Exzenterschneckenpumpe kurz darauf wieder in Betrieb und der Rotor in Rotation versetzt wird. Um nicht bei jedem kurzfristigen Unterbrechen eines Pumpvorgangs die Zustellung zu reduzieren, kann eine solche erste vorbestimmte Ruhezeit vorgesehen sein, die zunächst verstreichen muss, bevor die Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung reduziert wird. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn die Pumpe für einen höheren Betriebsdruck ausgelegt ist.

Umgekehrt ist die Zustelleinheit dazu ausgebildet, die Zustellung von der Ruhezustellung auf die Arbeitszustellung in einem Einlaufzeitbereich oder danach einzustellen. Der Einlaufzeitbereich umfasst einen Wechsel vom Ruhezustand in den Arbeitszustand. Befindet sich die Exzenterschneckenpumpe im Ruhezustand und die Zustellung ist von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung reduziert und wird nun die Exzenterschneckenpumpe gestartet, derart, dass der Rotor rotieren soll, wird auch die Zustellung von der Ruhezustellung auf die Arbeitszustellung erhöht. Der Einlaufzeitbereich kann definiert sein als ein Zeitbereich, beginnend mit dem Empfang eines Start-Signals bis zum Erreichen einer Solldrehzahl. Innerhalb dieses Einlaufzeitbereichs wird vorzugsweise auch die Zustellung von der Ruhezustellung auf die Arbeitszustellung erhöht. Es ist auch möglich, die Zustellung von der Ruhevorspannung auf die Arbeitszustellung erst dann zu erhöhen, wenn die Solldrehzahl erreicht wurde, oder zusätzlich eine Wartezeit abzuwarten, beispielsweise 1, 2, 3, 5, oder 10 Sekunden nach Erreichen der Solldrehzahl bis die Zustellung auf die Arbeitszustellung erhöht wird.

Die elektronische Zustellsteuerung kann ein Start-Signal auch von einem übergeordneten Leitstand empfangen, und an den Leitstand ein Freigabesignal ausgeben, wenn die Zustellung in der Ruhezustellung ist. Das Start-Signal und ebenso das Stopp-Signal kann aber auch einfach durchgeschleift werden und die elektronische Zustellsteuerung empfängt dieses unabhängig von dem Leitstand oder der elektronischen Steuereinrichtung für den Antriebsmotor und stellt automatische die Zustellung entsprechend dem Betriebszustand ein.

In einer weiteren Alternative ist die Zustelleinheit hydraulisch ausgebildet. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der Antriebsmotor ebenso hydraulisch ausgebildet ist. Beispielsweise umfasst die Zustelleinheit in diesem Fall einen hydraulischen Pfad, über den ein Hydraulikmedium empfangen werden kann, sowie einen Hydraulikantrieb, der mit dem Rotor und/oder Stator gekoppelt ist zum Einstellen der Zustellung.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor verjüngend ausgebildet und weist vorzugsweise eine konische Form auf. Alternativ dazu kann der Rotor auch sich verändernde Exzentrizitäten aufweisen. Vorzugsweise verjüngt sich der Rotor zum Auslass hin. Ebenso kann bevorzugt sein, dass die Exzentrizitäten zum Auslass hin abnehmen oder zunehmen. Die umgekehrte Konfiguration ist auch möglich, dass sich der Rotor zum Einlass hin verjüngt und Exzentrizitäten zum Einlass hin zunehmen oder abnehmen.

In beiden Varianten kann eine Einstellung der Zustellung durch ein axiales Verschieben von Rotor und Stator relativ zueinander erfolgen. Sind beispielsweise Rotor und Stator konisch ausgebildet, kann der Rotor in Bezug auf den Stator zu dem sich verjüngenden Ende hin verschoben werden, um eine Zustellung zu erhöhen. Auch kann der Stator zu dem sich erweiternden Ende des Rotors hin verschoben werden, um eine Zustellung zu erhöhen. Natürlich ist es auch möglich, sowohl Rotor als auch Stator zu verschieben. Den Rotor zu verschieben kann allerdings bestimmte strukturelle Vorteile haben. So ist beim Verschieben des Stators insbesondere sicherzustellen, dass der Stator nach wie vor zu anschließenden Gehäuseteilen abgedichtet ist. Eine Verstellung des Rotors lässt sich beispielsweise einfach durch die in WO 2018/130718 beschriebenen Maßnahmen erreichen. Diese Maßnahmen können auch kombiniert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Stator radial zustellbar, um die Zustellung zwischen der Arbeitszustellung und der Ruhezustellung einzustellen. Dieser Ausführungsform liegt der Gedanke zugrunde, dass eine Zustellung zwischen Rotor und Stator auch dadurch eingestellt bzw. erhöht werden kann, indem der Stator radial komprimiert wird. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass der Stator ein Stützelement und ein Elastomerteil umfasst, wobei das Stützelement das Elastomerteil zumindest bereichsweise vollumfänglich umschließt. Das Stützelement ist vorzugsweise aus einem Metall gebildet und stützt den Elastomerteil radial ab. Um nun die radiale Zustellung zu beeinflussen, kann ferner vorgesehen sein, dass an dem Stator zwei Einstellelemente vorgesehen sind, beispielsweise an den axialen Stirnenden des Stators, die zueinander distanzvariabel sind. Zwischen den Einstellelementen und dem Stator ist vorzugsweise eine mechanische Kopplung und/oder eine Verbindung vorgesehen, sodass mittels einer Änderung des relativen Abstands zwischen den beiden Einstellelementen eine Veränderung des Querschnitts und der Länge des Elastomerteils des Stators bewirkbar ist. Werden also die beiden Einstellelemente beispielsweise aufeinander zubewegt, wird das Elastomerteil axial gestaucht, wodurch sich eine radiale Expansion des Elastomerteils sowohl nach radial außen als auch nach radial innen einstellt. Da radial außen das Stützelement vorgesehen ist, bewirkt die axiale Kompression des Elastomerteils lediglich eine radial nach innen gerichtete Expansion des Elastomerteils, sodass die Vorspannung zwischen Rotor und Stator erhöht wird. Umgekehrt kann durch ein Positionieren der Einstellelemente weiter voneinander beabstandet die Vorspannung wieder reduziert werden. Vorzugsweise ist hier die axiale Länge des Elastomerteils so gewählt, dass ohne Kompression des Elastomerteils bzw. mit den Einstellelementen in einer Neutralstellung die Ruhevorspannung eingestellt ist.

Die Erfindung löst die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten und im unabhängigen Anspruch 1 definierten Art zum Steuern einer Exzenterschneckenpumpe nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen einer Exzenterschneckenpumpe gemäß der Erfindung. Das Verfahren umfasst die Schritte: Betreiben der Exzenterschneckenpumpe in einem Arbeitszustand umfassend rotierendes Antreiben eines Rotors in einem Stator der Exzenterschneckenpumpe mit einer Arbeitszustellung zwischen Rotor und Stator; Ausgeben eines Stopp-Signals und in Antwort auf das Stopp-Signal: Beenden des rotierenden Antreibens und Wechseln in einen Ruhezustand der Exzenterschneckenpumpe; und Verringern der Zustellung zwischen Rotor und Stator von der Arbeitszustellung auf eine Ruhezustellung.

Es soll verstanden werden, dass die Exzenterschneckenpumpe und das Verfahren gemäß der Erfindung gleiche und ähnliche Unteraspekte aufweisen, wie sie insbesondere in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt sind. Insofern wird für bevorzugte Merkmale des Verfahrens und deren Vorteile vollumfänglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen.

Das Stopp-Signal kann beispielsweise von einem Bediener der Exzenterschneckenpumpe, einer übergeordneten Steuereinheit, einem Programmteil der elektronischen Steuereinheit der Exzenterschneckenpumpe oder ähnlichem bereitgestellt werden. Ein Bediener kann beispielsweise über einen Knopf oder eine Fernbedienung das Stopp-Signal ausgeben, welches dann an einer elektronischen Steuereinheit der Exzenterschneckenpumpe und/oder einem Antriebsmotor der Exzenterschneckenpumpe empfangen wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine übergeordnete Steuerung, wie beispielsweise eine Anlagensteuerung, ein Leitstand oder die Steuerung eines Fahrzeugs, an welchem die Exzenterschneckenpumpe befestigt ist, das Stopp-Signal ausgibt. Auch kann vorgesehen sein, dass in der elektronischen Steuereinheit der Exzenterschneckenpumpe selbst ein Betriebsplan verlegt ist, der das Betreiben der Exzenterschneckenpumpe nach vorbestimmten Kriterien, beispielsweise einem zeitlichen Plan, veranlasst. Ein Stopp-Signal kann ferner beispielsweise durch einen Sensor der Exzenterschneckenpumpe oder einer vor- oder nachgelagerten Einheit ausgegeben werden.

Die Schritte des Beendens des rotierenden Antreibens und Verringern der Zustellung können zeitgleich oder teilweise oder vollständig sequenziell ausgeführt werden. Sie schließen sich vorzugsweise unmittelbar an das Ausgeben des Stopp-Signals und in Antwort darauf an.

Erfindungsgemäß verbleibt die Exzenterschneckenpumpe in einer Zustellung, die der Ruhezustellung entspricht, bis zum nächsten Starten der Exzenterschneckenpumpe. Das heißt, die Exzenterschneckenpumpe wird im ausgeschalteten Zustand stets mit der Ruhezustellung gelagert. Hierdurch werden die oben genannten Vorteile erreicht und insbesondere die Relaxation aufgrund eines vorgespannten Kontakts zwischen Rotor und Stator vermieden.

Wird zum Verringern der Zustellung von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung eine axiale Position zwischen Rotor und Stator verändert und insbesondere der Rotor und/oder Stator von einer Arbeitsposition in eine Ruheposition bewegt, sind die Arbeitsposition und die Ruheposition wenigstens 1/50, 1/40, 1/30, 1/10, 1/5, ¼ der Steigung des Rotors beabstandet. Es ist bevorzugt, dass die Ruhevorspannung niedriger ist als die Arbeitsvorspannung. Vorzugsweise ist die Ruhevorspannung gegenüber der Arbeitsvorspannung um 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 % reduziert.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die weiteren Schritte: Ausgeben eines Start-Signals und in Antwort auf das Start-Signal: Beginnen des rotierenden Antreibens des Rotors und Wechseln von dem Ruhezustand in den Arbeitszustand der Exzenterschneckenpumpe. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren in Antwort auf das Start-Signal:
Erhöhen der Zustellung zwischen Rotor und Stator von der Ruhezustellung auf die Arbeitszustellung. Wiederum können die Schritte Beginnen des rotierenden Antreibens und Erhöhen der Zustellung zeitgleich ausgeführt werden, oder teilweise oder vollständig sequenziell ausgeführt werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

• Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 2a einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe senkrecht zur Längsachse bei eingestellter Arbeitszustellung;
• Fig. 2b einen schematischen Querschnitt entlang der Längsachse gemäß Figur 2a;
• Fig. 2c einen schematischen Querschnitt senkrecht zur Längsachse gemäß Figur 2a;
• Fig. 3a einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe senkrecht zur Längsachse bei eingestellter Ruhezustellung;
• Fig. 3b einen schematischen Querschnitt entlang der Längsachse gemäß Figur 3a;
• Fig. 3c einen schematischen Querschnitt senkrecht zur Längsachse gemäß Figur 3a;
• Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit Arbeitszustellung;
• Fig. 7 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel mit Ruhezustellung;
• Fig. 8 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
• Fig. 9 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 10 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 11 einen schematischen Querschnitt durch eine Exzenterschneckenpumpe gemäß einem achten Ausführungsbeispiel; und in
• Fig. 12 ein Diagramm.

Eine Exzenterschneckenpumpe 1 weist einen Stator 2 und einen Rotor 4 auf. Der Stator hat eine Zentralachse L1, die sich zentral durch eine innere Kavität 6 des Stators 2 erstreckt. Der Stator 2 weist eine Innenwand 8 auf, die die Kavität 6 begrenzt und aus einem Elastomermaterial gebildet ist. Die innere Kontur der Wand 8 ist so gebildet, dass sie eine doppelgängige Schraubenlinie definiert. Der Rotor 4 ist ebenfalls insgesamt schraubenförmig gebildet, wobei die Steigung der Schraubenlinienform des Stators 2 eine doppelte Steigung mit Bezug auf den Rotor 4 aufweist. Hierdurch bilden sich einzelne Kammern 5, die durch eine Verengung 7 getrennt sind.

Der Stator 2 weist ferner einen Einlass 10 und einen Auslass 12 auf. Der Einlass 10 ist mit einem Einlassgehäuse 14 verbunden, welches einen Einlassflansch 16 aufweist, an dem ein Einlassrohr 18 angeflanscht ist. Der Auslass 12 ist weiterhin mit einem Auslassgehäuse 20 versehen, welches einen Auslassflansch 22 aufweist, an welchem ein Auslassrohr 24 angeflanscht ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um eine stationäre Exzenterschneckenpumpe, die insbesondere fest in einer Anlage eingebaut ist. Das Einlassrohr 18 kann in eine weitere Rohrleitung, beispielsweise Abwasserrohrleitung, übergehen, und das Auslassrohr in eine andere weitere Rohrleitung oder einen Sammeltank übergehen.

Durch das Einlassgehäuse 14 erstreckt sich eine Antriebswelle 26, die über ein erstes Kardangelenk 28 mit dem Rotor 4 verbunden ist, und über ein zweites Kardangelenk 30 mit einer Abtriebswelle 32 eines Getriebes 34 in Verbindung steht. Anstelle einer solchen Antriebswelle 26 mit zwei Kardangelenken 28, 30 ist es ebenso bevorzugt eine dünne Biegewelle zu verwenden, die den exzentrischen Antrieb erlaubt. Das Getriebe 34 ist eingangsseitig mit einem Antriebsmotor 36 verbunden, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Elektromotor ausgebildet ist. Der Antriebsmotor 36 kann aber auch ohne Zwischenschaltung eines Getriebes 34 unmittelbar mit der Abtriebswelle 32 verbunden sein. Der Antriebsmotor 36 kann auch entfernt oder axial versetzt zu der Abtriebswelle 32 und/oder dem Getriebe 34 angeordnet sein und mit dieser bzw. diesem beispielsweise über einen Riementrieb in Verbindung stehen. Weiter alternativ ist der Antriebsmotor 36 als hydraulische Maschine 204 (vgl. Fig. 6) ausgebildet, beispielsweise als Gerotormotor.

Die Exzenterschneckenpumpe 1 weist eine Zustelleinheit 39 zum Einstellen der Zustellung zwischen Rotor 4 und Stator 2 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ist die Zustelleinheit 39 so ausgebildet, dass der Stator 2 axial verschieblich gelagert ist. Der Stator 2 ist entlang der Längsachse L1 verschieblich, wie durch den Pfeil 38 angezeigt. Dazu ist der Stator 2 in Abschnitten des Einlassgehäuses 14 und des Auslassgehäuses 20 aufgenommen, welche mit einer Dichtung 40, 42 abgedichtet sind. Zum Verschieben des Stators 2 weist die Zustelleinheit 39 einen Eingriffsabschnitt 44 auf, der mit einem dafür vorgesehenen Zustellantrieb (in Fig. 1 nicht gezeigt) in Verbindung stehen kann.

Die Fig. 2a, 2b und 2c sowie 3a, 3b und 3c illustrieren die Änderung der Zustellung, das heißt auch eine Verstellung der Verengung 7, anhand einer schematischen Darstellung.

Während die Fig. 2a - 2c eine Zustellung zwischen Rotor 4 und Stator 2 zeigen, die einer Arbeitszustellung entspricht und bei der Kontakt zwischen Rotor 4 und Stator 2 besteht, illustrieren die Fig. 3a - 3c eine Ruhezustellung mit einer Erweiterung, sodass ein Spalt S eingestellt ist. Fig. 2b zeigt einen Schnitt entlang der Längsachse L1, wie auch in Fig. 1 dargestellt. Der Rotor 4 ist in einer maximal oberen Position bezogen auf die Fig. 2a - 2c, was sich insbesondere anhand der Fig. 2a und 2c erkennen lässt, die jeweils Schnitte senkrecht zur Längsachse L1 zeigen. Fig. 2a zeigt einen Schnitt nahe am Einlass 10 und Fig. 2c einen Schnitt am Auslass 12. Wie insbesondere anhand der Fig. 2a und 2c zu erkennen ist, liegt der Rotor 4 mit einem Abschnitt seiner Umfangsfläche 3 an einer Innenwand 9 des Stators 2 an. Durch den Kontakt ist eine Dichtlinie D in der Verengung 7 gebildet. Die Arbeitszustellung, die hier eine Arbeitsvorspannung zwischen Rotor 4 und Stator 2 ist, sorgt dafür, dass die Dichtlinie D im Betrieb im Wesentlichen durchgehend ist. In der Regel ist vorgesehen, dass der Rotor 4 derart axial in dem Stator 2 positioniert ist, dass sich eine Vorspannung in radialer Richtung ergibt. Der Stator 2 ist aus einem flexiblen Material wie insbesondere einem Elastomer gebildet. Eine Vorspannung in radialer Richtung führt folglich zu einer elastischen Verformung des Stators 4 im Bereich der Dichtlinie D, insbesondere an Stellen mit einem eher punktuellen Kontakt oder einer kleineren Kontaktfläche im Vergleich zu Stellen mit einem eher flächigen Kontakt.

Durch eine axiale Verstellung des in diesem Ausführungsbeispiel insgesamt konisch ausgebildeten Rotors 4 ist es möglich, die Verengung 7 zu erweitern und so eine radiale Vorspannung von der Arbeitszustellung bzw. Arbeitsvorspannung auf die Ruhezustellung bzw. Ruhevorspannung zu reduzieren oder sogar einen Spalt S anstelle einer Dichtlinie D einzustellen. Die Verringerung der Zustellung wird dadurch erreicht, dass der Rotor 4 in Richtung der konischen Erweiterung verschoben wird, das heißt in Bezug auf die Fig. 2a - 3c nach links. Hierdurch wird die Verengung 7 erweitert, und es kann die Ruhezustellung (vgl. Fig. 3a-3c) eingestellt werden.

In Fig. 2b sind die Arbeitsposition PA und in Fig. 3b die Ruheposition PR des Rotors 4 relativ zum Stator 2 angetragen. Die Arbeitsposition PA und die Ruheposition PR sind in diesem Ausführungsbeispiel ¼ der Steigung des Rotors 4 (als Steigung wir der Abstand zwischen zwei Bergen oder zwei Tälern im Schnitt verstanden) beabstandet. Dieser Abstand reicht in der Regel aus, um eine sichere Ruhezustellung zu gewährleisten. Wie leicht aus Fig. 2a-2c erkennbar ist, herrschen insbesondere an Stellen, an denen die Kontur des Rotors gegenläufig ist zur Kontur des Stators (in Fig. 2b insbesondere an den Stellen, die im unteren Bereich mit 7, D bezeichnet sind) ein hoher Druck. Im Ruhezustand der Exzenterschneckenpumpe, wenn der Rotor 4 nicht durch den Antriebsmotor 36 angetrieben wird, kann es insbesondere an diesen Stellen zu einer Relaxation oder im schlimmsten Fall zu einem Kriechen des Materials des Stators 2 kommen. Folge sind Veränderungen an der inneren Geometrie des Stators 2, wie insbesondere Einbuchtungen in dem Material des Stators 2, die sich nicht unmittelbar nach Wiederaufnahme des Betriebs zurückbilden. Zwar bilden sich diese Einbuchtungen im Betrieb meist wieder zurück, jedoch kann dies einige Minuten oder Stunden dauern. Besonders problematisch ist der Beginn des Betriebs, wenn der Antriebsmotor 36 nicht nur das Losbrechmoment aufgrund der Reibung zwischen Rotor 4 und Stator 2 überwinden muss, sondern auch den Rotor 4 aus der oder den gebildeten Vertiefungen bzw. Einbuchtungen herausbewegen muss. Aus diesem Grund sieht die Erfindung vor, dass die Zustellung und damit auch die Vorspannung zwischen Rotor 4 und Stator 2 im Ruhezustand eine die Ruhezustellung bzw. Ruhevorspannung und im Arbeitszustand auf die Arbeitszustellung bzw. Arbeitsvorspannung eingestellt wird, wobei die Ruhezustellung bzw. Ruhevorspannung geringer ist als die Arbeitszustellung bzw. Arbeitsvorspannung.

Die Exzentrizität e1, e2 ist in diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 2a-3c) konstant, während der Durchmesser D1, D2 des Rotor 4 in Richtung des Auslasses 12 abnimmt. Das heißt, e1, und e2 sind identisch, während D1, größer als D2 ist. Es sind aber auch Ausführungsformen umfasst, bei denen der Durchmesser konstant ist, also D1 identisch zu D2 ist, und sich die Exzentrizität verändert, d.h. beispielsweise, dass e1, größer als e2 ist. Der Effekt beim axialen Verschieben ist dann entsprechend. Ebenso ist es möglich, dass sowohl der Durchmesser als auch die Exzentrizität über die Länge geändert werden.

Weiterhin kann die Zustellung und damit die Vorspannung auch dadurch eingestellt werden, dass der Stator 2 in axialer Richtung gepresst wird, um so eine radiale Aufweitung des Stators 2 zu erzeugen. Zu diesem Zweck können hier nicht gezeigte Einstellelemente beispielsweise an axialen Stirnenden des Stators vorgesehen sein, die zueinander distanzvariabel sind, wobei zwischen den Einstellelementen und dem Stator eine mechanische Koppelung und / oder Verbindung besteht, so dass mittels einer Änderung des relativen Abstands zwischen den beiden Einstellelementen eine Veränderung des Querschnitts und der Länge des Elastomerteils des Stators bewirkbar ist. Die Einstellelemente können beispielsweise als kreisförmige Pressplatten ausgebildet sein, die mittels Zugstangen miteinander verbunden sind. Auch ist es möglich, elektroaktive Polymere in den Stator 2 zu integrieren, die bei Anlegen einer Spannung eine radiale Expansion des Stators 2 bewirken.

Fig. 4 zeigt ein gegenüber Fig. 1 verändertes Ausführungsbeispiel, wobei ähnliche Elemente mit demselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Insofern wird vollumfänglich auf die obige Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) Bezug genommen. In Bezug auf die Vorspannung zwischen Rotor 4 und Stator 2 wird auf die Figuren 2a bis 3c verwiesen.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist in diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist die Zustelleinheit 39 so ausgebildet, dass der Rotor 4 axial verschieblich ist, und zwar mitsamt dem kompletten Antriebsstrang 25, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus der Antriebswelle 26, dem Getriebe 34 und dem Antriebsmotor 36 besteht, auch wenn alle drei Elemente davon optional sind. Insofern zeigt der Pfeil 37 an, dass auch der Antriebsmotor 36 mitverschoben wird. Dazu ist das Gehäuse 46 des Getriebes 34 in einem dem Einlass 10 des Stators 2 gegenüberliegenden Abschnitt 48 des Einlassgehäuses 14 verschieblich gelagert und durch eine Dichtung 50 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Für den Fall, dass kein Getriebe 34 vorhanden ist, kann der Antriebsmotor 36 auch direkt oder mittels einer Motorhalterung an dem Abschnitt 48 gelagert sein.

Zum Verschieben des Rotors 4 in axialer Richtung ist hierzu ein separater Zustellantrieb 52 vorgesehen, der über beispielsweise einen Spindeltrieb 54 (nur schematisch gezeigt) den Antriebsstrang 25 (oder nur den Antriebsmotor 36, falls kein Getriebe 34 vorgesehen ist) so verschieben kann, dass die Zustellung zwischen Rotor 4 und Stator 2 von der Arbeitszustellung auf die Ruhezustellung und umgekehrt verstellbar ist.

Über eine Signalleitung 56 ist eine elektronische Zustellsteuerung 53 dazu vorzugsweise mit einer elektronischen Steuereinrichtung 58 der Exzenterschneckenpumpe 1 bzw. des Antriebsmotors 36 verbunden. Der Antriebsmotor 36 ist zudem über eine Signalleitung 60 mit der elektronischen Steuereinrichtung 58 verbunden. Die elektronische Steuereinrichtung 58 kann beispielsweise Teil eines Leitstands sein oder empfängt über eine Empfangs- oder Eingabeschnittstelle 200, über welche Steuerungs- oder Regelungsdaten eingegeben bzw. empfangen werden und ist dazu ausgebildet, um die Steuerung oder Regelung in Abhängigkeit dieser Steuerungs- oder Regelungsdaten auszuführen. Beispielsweise kann über diese Eingabeschnittstelle 200 ein Sollvolumen oder eine Differenz zwischen einem Sollvolumen und einem Istvolumen in die elektronische Steuereinrichtung 58 eingegeben werden. Die Eingabeschnittstelle 200 kann dabei eine Benutzerschnittstelle oder eine Schnittstelle zu einer übergeordneten Einheit, wie beispielsweise einem Leitstand sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Eingangsanschluss 202 zum Anschluss eines Sensors, Schalters und/oder übergeordneten Steuereinheit vorgesehen sein. Die elektronische Zustellsteuerung 53 empfängt von der elektronischen Steuereinheit oder direkt von einer übergeordneten Einheit ein Start-Signal, das ein Starten des Antriebsmotors 36 bewirkt und steuert automatisch basierend hierauf den Zustellantrieb 52 an, der dann die Zustellung auf die Arbeitszustellung einstellt. Ebenso empfängt die elektronische Zustellsteuerung 53 ein Stopp-Signal, das ein Stoppen des Antriebsmotors 36 bewirkt und steuert automatisch basierend hierauf den Zustellantrieb 52 an, der dann die Zustellung auf die Ruhezustellung einstellt.

In anderen Ausführungsformen können die elektronische Steuereinheit 58 und die Zustellsteuerung 53 auch in eine Steuerung integriert sein.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das grundsätzlich ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 ist. Gleiche und ähnliche Elemente sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass vollumfänglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Es soll verstanden werden, dass die mit Bezug auf Fig. 4 beschriebene elektronische Steuereinrichtung 58 ebenso bei der Exzenterschneckenpumpe 1 gemäß Fig. 5 vorgesehen ist.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 5) ist wiederum der Rotor 4 verschieblich zum ortsfesten Stator 2 angeordnet. Allerdings ist in diesem Ausführungsbeispiel der Antriebsmotor 36 ebenfalls ortsfest und nicht verschieblich. Insgesamt ist die Antriebswelle 26 wiederum über ein Kardangelenk 30 mit der Abtriebswelle 32 des Antriebsmotors 36 gekoppelt. Um eine Verschiebung von Rotor 4 und Antriebswelle 26 zu ermöglichen, ist die Abtriebswelle 32 axial verschieblich in dem Getriebe 34, insbesondere in einem Abtriebszahnrad 68 des Getriebes 34 gelagert. Das Zahnrad 68 ist mit einer axialverschieblichen Welle-Nabe-Verbindung mit der Abtriebswelle 32 gekoppelt. Das Getriebe 34 ist also mit einem als Hohlwelle ausgeführten Zahnrad 68 ausgestattet, in welchem die Abtriebswelle 32 verschoben werden kann. Alternativ kann auch das Zahnrad 68 verschieblich in dem Getriebe 34 und starr mit der Abtriebswelle 32 verbunden sein. Die Abtriebswelle 32 ist ihrerseits durch eine Dichtung 70 geführt, sodass keine Flüssigkeit von dem Antriebseinlassgehäuse 14 in das Getriebe 34 dringen kann. An einem äußerlich liegenden Abschnitt 72 der Abtriebswelle 32 kann wiederum ein Antrieb 52 (vgl. Fig. 4) angeordnet sein, um die axiale Verschiebung der Abtriebswelle 32 und in Folge des Rotors 4 zu ermöglichen.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, die auf den vorherigen Ausführungsformen basiert. Gleiche und ähnliche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen und insofern wird vollumfänglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen.

In Fig. 6 und 7 ist die Exzenterschneckenpumpe 1 zunächst nicht als stationäre Pumpe ausgebildet, sondern ist Teil eines Agraranhängers, der ein Güllefass 206 trägt. Das Güllefass 206 ist mit dem Einlassrohr 18 verbunden. Das Auslassrohr 24 ist mit einem Verteiler 208 und einem Schleppschlauchgestänge 210 verbunden. Hierdurch wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform gebildet, die auch mit den anderen hierin offenbarten Ausführungsformen von Exzenterschneckenpumpen 1 umgesetzt werden kann. Eine Exzenterschneckenpumpe eignet sich besonders, um Gülle zu fördern, da Gülle feste Bestandteile hat und so nicht ohne weiteres pumpbar ist.

Ein weiterer Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen liegt darin, dass der Antriebsmotor 36 hier als hydraulische Maschine 204 ausgebildet ist. Die hydraulische Maschine 204 kann über eine Zuführ- und eine Rückflussleitung (nicht gezeigt) mit einer Hydraulikquelle (nicht gezeigt; siehe hierfür Fig. 8 und 9) des Agraranhängers verbunden sein und so mit Hydraulikmedium unter Druck versorgt werden.

Die hydraulische Maschine 204 kann in einem Beispiel ebenso wie der Antriebsmotor 36 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 verschieblich am Pumpengehäuse 14 gelagert sein und über einen Antrieb 52 axial verschoben werden, um den Rotor 4 in die Arbeitsposition PA (Fig. 6) und die Ruheposition PR (Fig. 7) zu verbringen, um so die Arbeitszustellung bzw. Arbeitsvorspannung und Ruhezustellung bzw. Ruhevorspannung einstellen zu können. Der Zustellantrieb 52 ist dann wiederum mit der elektronischen Zustellsteuerung 53 verbunden (in Fig. 6, 7 nicht gezeigt). Die hydraulische Maschine 204 kann über den bereitgestellten Druck allein angetrieben werden, sodass die elektronische Steuereinrichtung 58 nicht unmittelbar die hydraulische Maschine 203 ansteuert, sondern vielmehr eine hier nicht gezeigte Hydraulikpumpe zum Bereitstellen eines hydraulischen Drucks.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Hydraulik-Abtriebswelle 212 verschieblich in der hydraulischen Maschine 204 gelagert ist. Die Hydraulik-Abtriebswelle 212 ist dann ihrerseits über das zweite Kardangelenk 30 mit der Antriebswelle 26 verbunden. Die Hydraulik-Abtriebswelle 212 ist demnach verschieblich in einer Hohlwelle der hydraulischen Maschine gelagert.

Die Figuren 8 und 9 zeigen nun zwei Varianten, bei denen sowohl der Antriebsmotor als hydraulische Maschine 204 ausgebildet ist, als auch die Zustelleinheit 39 rein hydraulisch ausgebildet ist. Eine hydraulisch ausgebildete Zustelleinheit 39 kann vorteilhaft bei der mit Bezug auf die Figuren 6 und 7 beschriebenen Ausführungsform eingesetzt werden.

Eine Hydraulikpumpe 220 bildet hier eine Hydraulikdruckquelle. Diese ist über ein Wegeventil 224 mit einer ersten hydraulischen Leitung 226 und einer zweiten hydraulischen Leitung 228 verbunden und versorgt diese mit hydraulischem Druck. Die erste hydraulische Leitung 226 führt zur hydraulischen Maschine 204, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zunächst mit einem Getriebe 34 verbunden ist. Das Getriebe 34 ist wie mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben mit einer Hohlwelle ausgestattet, durch die die Abtriebswelle 32 axial verschieblich verläuft. Sobald das Wegeventil 224 schaltet wird Hydraulikmedium gefördert und die hydraulische Maschine 204 treibt die Abtriebswelle 32 an.

Die Zustelleinheit 39 umfasst die zweite hydraulische Leitung 228 und einen Hydraulikantrieb 230, der den Zustellantrieb 52 bildet. Der Hydraulikantrieb 230 ist hier ein hydraulischer Hubzylinder 232 mit einer Zylinderkammer 234 und einem Kolben 236, der seinerseits mit der Abtriebswelle 32 verbunden ist, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Axiallagers, und die Abtriebswelle 32 axial verschieben kann. Auf der der Zylinderkammer 234 gegenüberliegenden Seite ist eine Rückstellfeder 238 vorgesehen, die den Kolben 236 mit Bezug auf Fig. 8 nach links belastet. Die Rückstellfeder 238 dient demnach dazu, die Zustellung auf die Ruhezustellung einzustellen, und über den Druck in der Zylinderkammer 234 kann die Zustellung auf die Arbeitszustellung eingestellt werden.

In der zweiten hydraulischen Leitung 228 ist eine Drossel 240 vorgesehen, die dazu dient, den Volumenstrom etwas zu reduzieren, um die gewünschte Verfahrgeschwindigkeit und somit Zeit für das Verfahren von der Ruheposition in die Arbeitsposition und umgekehrt zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird die Zustellung stets automatisch auf die Arbeitszustellung und die Ruhezustellung eingestellt. Sobald das Wegeventil 224 schaltet, wird hydraulischer Druck der hydraulischen Maschine 204 zugeführt, die in der Folge den Rotor 4 antreibt, aber auch dem Hydraulikantrieb 230, der die Zustellung dann auf die Arbeitszustellung einstellt. Wird das Wegeventil 224 so geschaltet, dass die hydraulische Maschine stillsteht, sorgt die Rückholfeder 238 dafür, dass die Zustellung auf die Ruhezustellung eingestellt wird.

Fig. 9 zeigt eine ähnliche Variante wie Fig. 8 und gleiche und ähnliche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Insofern wird vollumfänglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen.

Im Unterschied zu Fig. 8 ist in Fig. 9 keine an dem Einlassgehäuse 14 fest angeordnete hydraulische Maschine 204 vorgesehen, sondern die hydraulische Maschine 204 ist nach Vorbild des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 selbst verschieblich in dem Einlassgehäuse 14 gelagert. Der Hydraulikantrieb 230 der Zustelleinheit 39 wirkt hier unmittelbar auf die hydraulische Maschine 204, um diese zu verschieben und so die Zustellung einzustellen.

Auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ist der Rotor 4 verschieblich, während der Stator 2 ortsfest in dem Einlassgehäuse 14 und dem Auslassgehäuse 20 aufgenommen ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 26 zweiteilig ausgebildet und weist einen ersten Teil 74 und einen zweiten Teil 76 auf. Die beiden Teile 74, 76 sind teleskopartig ineinandergeschoben und zwischen den beiden Teilen 74, 76 ist in einer Ausnehmung 78 in dem ersten Element 74 ein Expansionsglied 80 ausgebildet. Das Expansionsglied 80 dient dazu, eine Veränderung der axialen Länge der Antriebswelle 26 durch Verschiebung des zweiten Wellenteils 76 zum ersten Wellenteil 74 zu ermöglichen. Durch die Expansion des Expansionsglieds 80 oder Verkleinerung des Expansionsglieds 80 ist ein Verschieben des Rotors 4 ermöglicht. Beispielsweise kann das Expansionsglied 80 eine Spindel, einen Kolben, einen beweglichen Magnetkern, elektroaktive Polymere oder dergleichen umfassen, die durch Ansteuerung eine Bewegung ermöglichen. Eine elektrische Verbindung kann über die Abtriebswelle 32 realisiert werden oder induktiv und/oder per Funk umgesetzt werden. Auch ein Schleifkontakt kann infrage kommen.

Fig. 11 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel der Exzenterschneckenpumpe 1, das wiederum eine Verschiebung des Rotors 4 gegenüber dem Stator 2 erlaubt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 26 wiederum wie in den ersten vier Ausführungsbeispielen der Figuren 1, 4, 5 und 6 einteilig ausgebildet. Die Antriebswelle 26 ist mittels eines Kardangelenks 30 mit der Abtriebswelle 32 verbunden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 ist der Wellenstummel 82, der das Kardangelenk 28 mit dem Rotor 4 verbindet zweiteilig ausgebildet und weist einen ersten Teil 84 auf, der starr mit dem Rotor 4 verbunden ist und einen zweiten Teil 86, der mit dem Kardangelenk 28 verbunden ist. Die Teile 84 und 86 sind teleskopartig ineinandergeschoben und in dem Teil 84 ist ein Expansionsglied 80, entsprechend dem Expansionsglied 80 gemäß Fig. 10, ausgebildet. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass an der Stirnseite 88 des Rotors 4 ein Antrieb angreift, der den Rotor 4 axial verschiebt.

Auch wenn die elektronische Steuereinrichtung 58 sowie die Zustellsteuerung 53 beispielhaft nur in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 gezeigt ist, soll verstanden werden, dass sie auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen vorhanden sein können. Ebenso kann jedes Ausführungsbeispiel mit einer hydraulischen Zustelleinheit 39 wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, ausgestattet sein, auch wenn der Antriebsmotor 36 nicht als hydraulische Maschine 204 ausgebildet ist.

Anhand eines in Fig. 12 gezeigten Diagramms wird nun der Zusammenhang des Arbeitszustands, des Ruhezustands, der Arbeitszustellung FB und der Ruhezustellung F0 beschrieben. In dem oberen Diagramm ist die Zustellung F aufgetragen, in dem unteren Diagramm die Drehzahl n des Rotors 4, beides über die Zeit t.

Zu Beginn, etwa am Ursprung der Koordinatensysteme, ist die Drehzahl n = n0 = 0 und die Zustellung F ist auf die Ruhezustellung F0 eingestellt. Dass der Wert F0 hier nicht auf der Abszisse liegt soll nicht zwingend bedeuten, dass die Ruhezustellung bzw. Ruhevorspannung positiv ist, vielmehr können Rotor 4 und Stator 2 sich auch gar nicht oder nur marginal berühren, sodass der Stator 2 vollständig oder im Wesentlichen spannungsfrei ist. Jedenfalls sollte die Ruhezustellung bzw. Ruhevorspannung F0 so gewählt sein, dass im Wesentlichen keine Relaxation und kein Kriechen von Material des Stators 2 an Kontaktstellen zum Stator 2 auftritt bzw. ein ausreichend großer Spalt eingestellt ist, falls es sich um einen Feststoffstator handelt.

Zu einem Zeitpunkt tn1 wird ein Start-Signal ausgegeben, beispielsweise über die Eingabeschnittstelle 200. In Antwort darauf steuert die elektronische Steuereinrichtung 58 den Antriebsmotor 36 an und dieser treibt den Rotor 4 an, der beginnt zu rotieren. Die Drehzahl n des Rotors 4 steigt bis zur Solldrehzahl nN an, die zum Zeitpunkt tn2 erreicht ist. Hier ist auch der Arbeitszustand (bezüglich Drehzahl) erreicht. Der Zeitabschnitt zwischen tn1 und tn2 kann als Einlaufzeitbereich, Hochlaufzeitbereich oder Anlaufzeit bezeichnet werden. In dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Zustellung F teilweise innerhalb des Einlaufzeitbereichs von der Ruhezustellung F0 auf die Arbeitszustellung FB erhöht. Dies wird durch die Zustelleinheit 39 automatisch durchgeführt, ebenfalls in Antwort auf das Start-Signal. Zwischen dem Zeitpunkt tn1 und einem Zeitpunkt tF1, an dem die Zustelleinheit 39 beginnt, die Zustellung F zu erhöhen, beispielsweise durch axiales Verstellen des Rotors 4, ist ein zeitlicher Abstand vorgesehen. Dies ist nicht zwingend erforderlich, ebenso könnte vorgesehen sein, dass die Zeitpunkte tn1 und tF1 zusammenfallen, oder tF1 vor tn1 liegt. Letzteres ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der Rotor 4 auf dem Stator 2 abgelegt wird, und durch die Gewichtskraft des Rotors 4 auf dem Stator 2 eine gewisse Relaxation an den Kontaktstellen eintritt. In diesem Fall ist es bevorzugt, beispielsweise den Rotor 4 zunächst ein Stück axial zu verschieben, bevor die Rotation des Rotors 4 gestartet wird. Vorzugsweise liegt der Zeitpunkt tF1 hinter dem Zeitpunkt tn2, vorzugsweise versetzt um eine vorbestimmte Wartezeit von z.B. 1, 2, 3, 5, oder 10 Sekunden. Aus Fig. 12 ist ferner zu sehen, dass der Gradient der Zustellung geringer ist als der Gradient der Drehzahl. Auch das ist nicht erforderlich und diese können nach Betriebsart, Pumpfluid, Material und Materialpaarung angepasst und ausgewählt werden.

Nachdem nun die Exzenterschneckenpumpe 1 ab dem Zeitpunkt tF2 unter Arbeitszustellung FB im Arbeitszustand arbeitet, wird zum Zeitpunkt tn3 ein Stopp-Signal ausgegeben, beispielsweise wiederum über die Eingabeschnittstelle 200. Es kann aber auch ein automatisch generiertes Stopp-Signal sein, beispielsweise aufgrund der zeitlichen Differenz zwischen tn2 und tn3 oder aufgrund eines Sensorsignals. Ab dem Zeitpunkt wird die Drehzahl n des Rotors 4 durch die elektronische Steuereinrichtung 58 wieder reduziert und fällt hier mit demselben Gradienten ab, mit dem sie auch angestiegen war. Auch dies ist nicht zwingend und die Gradienten können sich unterscheiden. Insbesondere ist es oft bevorzugt, dass der Stillstand möglichst rasch erreicht wird. Nachdem die Drehzahl n fast wieder den Wert 0 erreicht hat, reduziert die Zustelleinheit 39 die Zustellung F von er Arbeitszustellung FB auf die Ruhezustellung F0. Die Ruhezustellung F0 ist dann zum Zeitpunkt tF4 erreicht, der nach dem Zeitpunkt tn4 liegt. Der Zeitraum zwischen tn3 und tn4 kann als Auslaufzeitbereich bezeichnet werden. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Veränderung der Zustellung F von der Arbeitszustellung FB auf die Ruhezustellung F0 also teilweise in dem Auslaufzeitbereich. Die Bereiche können sich auch vollständig überdecken, tF3 kann mit tn3 und tF4 mit tn4 zusammenfallen. Auch kann der Zeitpunkt tF3 vor dem Zeitpunkt tn3 oder mach dem Zeitpunkt tn4 liegen. Auch ist es denkbar und bevorzugt, wenn der Zeitpunkt tF4 vor oder nach dem Zeitpunkt tn3 und/oder vor oder nach dem Zeitpunkt tn4 liegt.

Auch kann zwischen tn3 und tF3 eine Latenz vorgesehen sein, falls kurz nach Ausgeben des Stopp-Signals (bei tn3) wieder ein Start-Signal empfangen wird. Diese Latenz kann anwendungsfallspezifisch vorgegeben werden und mehrere Sekunden oder Minuten betragen.