本发明涉及一种用于输送含有固体的液体的偏心螺旋泵，所述偏心螺旋泵具有：螺旋形盘绕的转子；定子，所述定子具有入口和出口，所述转子能绕定子的纵轴线转动地设置在所述定子中，并且所述定子具有与所述转子对应的螺旋形的内壁；所述转子和定子相互设置和构造成，使得形成至少一个腔室，所述腔室用于输送液体，并且所述腔室通过密封线分开。所述偏心螺旋泵具有用于旋转驱动转子的驱动马达和用于至少在旋转驱动转子的工作状态和转子不转动的静止状态中控制驱动马达的控制装置。此外，本发明还涉及一种用于控制偏心螺旋泵的方法以及一种用于偏心螺旋泵的电子控制单元的计算机程序。
背景技术：
1、前面所述类型的偏心螺旋泵数年以来就是已知的并且特别是用于，平缓地输送和计量含有固体的液体、腐蚀性液体或一般而言具有高粘度的液体。这种偏心螺旋泵利用单头或多头的螺纹形的转子，所述转子设置在定子的对应的两头或多头的腔室中并在其中转动。通过相应地设计转子的外轮廓和定子的内轮廓，形成变窄部、特别是密封线，所述变窄部将所述至少一个腔室、优选是多个腔室中的个别腔室相互密封。转子和定子可以相互直接接触并且形成密封线，或者也可以在变窄部中具有将腔室分开的密封间隙。这里，转子通常构造成单头的螺杆并且定子构造成双头的、具有加倍的螺距的螺杆，由此，实现对各个腔室的密封。
2、由de2632716已知一种螺旋泵，所述螺旋泵具有锥形的螺杆和锥形的压力壳。在这个实施形式中，螺杆具有锥角约为30°的锥角，由此应实现在较短的螺杆长度上提高输送压力。螺杆和压力壳这里能相对于彼此沿轴向调整，其方式是，压力壳在套筒中能轴向移动地被引导。由此，应保持压力恒定，其方式是，压力壳在作用于压力壳的环形部分的液体压力的作用下在泵中移动。在这种在先已知的系统中不利的是，只能针对恒定的高压力进行设计，由于锥形泵间隙沿输送方向的横截面积减小产生所述压力并且不允许根据其他影响参量进行轴向移动。
3、由at223042同样已知一种螺旋泵，所述螺旋泵具有锥形的定子和转子。在这种螺旋泵中可以通过在定子和从动轴之间装入的螺纹套筒沿轴向相对于定子调节转子，其方式是，使用者在泵静止时通过手孔手动地利用工具转动所述套筒。由此可以消除由于定子的膨胀或者转子和/或定子的磨损造成的定子和转子之间出现的卡死和过大间隙。
4、由de102015112248a1已知一种偏心螺旋泵，在这种偏心螺旋泵中，转子和定子之间的间隙几何结构是可变的，其方式是，对定子的预紧度进行再调整。提高的预紧度这里使得构造成弹性体部件的定子受到挤压并且由此可以减小间隙几何结构。但对于这种偏心螺旋泵不利的是，定子的弹性体厚度沿周向以及沿纵向由于其几何形状而是不同的并且因此提高的预紧度会导致不均匀的弹性变形。因此，不能确保偏心螺旋泵的可靠运行并且由于不均匀的间隙几何结构利用这种调节可能产生局部提高的磨损。
5、由de 10 2014 112 552 a1已知一种类似的偏心螺旋泵。所述偏心螺旋泵具有至少一个由弹性材料制成的定子和能在定子中旋转的转子，所述定子至少局部地由定子外壳包围，所述定子外壳作为纵向分开的外壳由至少两个外壳部段组成并且形成定子夹紧装置，利用所述定子夹紧装置能沿径向方向朝转子夹紧所述定子，定子夹紧装置具有一个或多个调节元件，所述调节元件为了调节和夹紧定子向外壳部段而工作。所述泵的突出之处在于，定子夹紧装置具有一个或多个调节驱动装置，所述调节驱动装置为了使定子自动接近度而连接到所述调节元件上或装备有调节元件。
6、此外，对于偏心螺旋泵，还已知锥形的偏心螺旋泵，因为这种偏心螺旋泵允许简单地安装，而且在磨损时还允许相对于转子再调节定子。这种偏心螺旋泵例如由wo 2010/100134 a2已知。为了预防或补偿磨损，该文献提出一种具有锥形转子的偏心螺旋泵，所述偏心螺旋泵构造成，使得各个腔室都具有相同的容积。此时，如果在运行中形成磨损现象，特别是所谓的气穴现象，则可以相对于定子沿轴向移动转子，使得腔室容积重新相同并且实现密封性。
7、de102014117483a1中公开了另一种调节可能性。一种用于排量泵、特别是用于偏心螺旋泵或用于旋转活塞泵的可调节的泵单元应能与不同的运行条件和输送任务相适配。为此，所述泵单元为了其调节至少部分地由电和/或温度活性的材料形成和/或与至少一个电和/或温度活性的机构耦合或装备有这种机构。优选排量泵的参数通过控制装置和与控制装置连接的电和/或温度活性的泵单元调节并且优选弹性体或弹性体外壳至少部分地由电活性的材料形成和/或与至少一个电活性的机构耦合或装备有这种机构，并且所述弹性体或外壳和/或所述至少一个电活性的机构作为传感器是可替代的，其测量信号为了进行测量值检测和/或测量值处理而发送给排量泵的控制装置。
8、此外由本技术人的wo2018130718a1已知一种偏心螺旋泵，这种偏心螺旋泵允许轴向调节转子。对于如何能实现转子和定子相对于彼此的轴向调节，这里公开了不同的结构上的可能性。此外，该文献还教导了，有利的是，在运行中，转子和定子之间的密封间隙暂时加宽，以便有意地允许出现泄漏流。由此可以降低转子和定子之间的摩擦，由此降低磨损。此外，所述泄漏流有利地可以用于实现冷却。由此例如也可以在偏心螺旋泵启动时调整到较大的间隙，以便在干的状态下保持摩擦较小。通过在考虑到体积效率和摩擦损失的情况下调整到希望的效率，也可以使偏心螺旋泵节能地运行。相反，使变窄部仅略微加宽对于剪切敏感的介质是适宜的。
技术实现思路
1、虽然这种偏心螺旋泵已经得到验证，仍存在进一步改进偏心螺旋泵和使其与确定的使用领域相适配的需求。
2、本发明在前面所述类型的偏心螺旋泵中通过接近单元来实现所述目的，所述接近单元设置成，在静止状态将转子和定子之间的接近度调整到静止接近度并且在工作状态调整到工作接近度，这里，静止接近度小于工作接近度。
3、本发明以这样的认知为基础，即，对于在较长的时间段、如多个小时、多天或甚至有时达到数周内静止的偏心螺旋泵，在转子和由弹性体材料制成的定子之间的接触部位处，定子的弹性体材料可能出现松弛，在一些情况下甚至出现蠕变。在具有由弹性体材料制成的定子的偏心螺旋泵中，在定子和转子之间建立预紧，由此在不会出现很大的背压的运行中，确保了足够的密封性和相应的泵功率。定子通常由这样的材料制成，所述材料是挠性的并且所述材料特别是在持续加载时可能发生屈服。由此，在转子和定子之间的接触部位处，当在静止状态下有持续的预紧时，在定子上形成凹部(einbuchtung)，所述凹部在偏心螺旋泵的运行中、特别是在启动时可能产生不利的影响。因为在停机较长时间段的偏心螺旋泵启动时，不仅必须克服由于摩擦造成的常见的启动力矩，而且附加地还要克服在定子的材料中通过长时间接触形成的凹部的边缘上的凸棱。特别是当作为驱动马达使用具有有限转矩的马达时，这是不利的。因此，本发明提出，在静止状态下通过将接近度从工作接近度改变到静止接近度并以相同的方式从工作预紧度改变到静止预紧度来降低转子和定子之间的预紧度，并且在工作状态下重新将其提高到工作预紧度。由此，特别是对于弹性体的定子在静止状态下的松弛问题得到减缓或者完全避免出现这个问题。此外，在偏心螺旋泵的正常启动中还实现了优点。如果预紧通过改变接近度已经从工作预紧度(工作接近度)降低到静止预紧度(静止接近度)，则所述偏心螺旋泵可以以静止预紧度启动，并且当已经输送首批流体时，在运转一周或多周之后已经可以通过将接近度改变到工作预紧度而提高预紧度。以这种方式也可以简化偏心螺旋泵的启动并且可以以较小的转矩启动。在本发明中重要的是，与wo 2018/130718 a1中不同地提出，在静止状态下始终减小转子和定子之间的接近度。特别是在偏心螺旋泵的运行结束之后，将接近度从工作接近度降低到静止接近度。优选在静止状态下自动将接近度调整到静止接近度，并且在工作状态下自动将接近度调整到工作接近度。
4、但在其他实施形式中，所述定子也可以构造成固体定子并且优选由金属材料形成。在这种情况下，在运行中，在转子和定子之间没有形成预紧，而是形成尽可能完整或连贯的密封线。在运行中，转子和定子升温，由此可能发生膨胀。转子和定子通常由不同的材料构成，从而可能发生不同的热膨胀。在转子和定子之间有基本上完整的密封线地紧密接触时，在运行后冷却时可能会出现张紧，这种张紧可能导致构件发生变形，直至转子卡死在定子中。由于根据这里提出的发明在静止状态下转子和定子之间的接近度减小并且调整到静止接近度，使所述紧密的接触消失并且在转子和定子之间形成间隙，从而不会出现所述变形和卡死的问题。
5、静止预紧度低于工作预紧度。优选静止预紧度相对于工作预紧度降低了10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。在一个优选的实施形式中，静止预紧度设置成，使得转子与定子之间的接触基本上是无应力的。(基本上)无应力的是指这样的状态，在这个状态下，转子仅由于其重力与定子接触，但不会由于接近度在转子和定子之间产生预紧。
6、在静止接近度下，优选没有构成完整的密封线。相反，在工作接近度时，优选在转子和定子之间构成完整的密封线。在静止接近度时，偏心螺旋泵没有形成密封的封闭并且流体可以从入口流到出口或者相反地流动通过偏心螺旋泵。
7、控制装置、优选电子控制装置优选是偏心螺旋泵的一部分，但不必一定与偏心螺旋泵集成在一个壳体中。也可以设置外部的控制装置，所述控制装置例如是控制台的一部分或与控制台连接。所述偏心螺旋泵优选具有壳体，具有电子控制器的控制箱安装在壳体上或壳体中。
8、根据本发明，所述接近单元设定为用于，在静止状态下将转子和定子之间的接近度调整到静止接近度，并且在工作状态下将其调整到工作接近度。这优选自动进行。例如可以将接近单元构造成用于，接收用于偏心螺旋泵的停止信号并且响应于接收到停止信号将接近度从工作接近度降低到静止接近度。所述接近单元也可以构造成，接收用于偏心螺旋泵的启动信号并且响应于接收到启动信号将接近度从静止接近度提高到工作接近度。
9、在一个变型方案中，所述电子控制装置设定为既用于控制驱动马达，也用于改变预紧度。在这种情况下，电子的控制装置可以包括接近单元，所述接近单元例如可以构造成软件模块。
10、但所述接近单元也可以包括电子的接近控制器并且优选包括接近驱动装置，所述接近驱动装置由所述接近控制器操控，以便改变接近度。在这个实施形式中，用于操控驱动马达的控制单元和接近控制器不必设置在相同的地点。也可以设想，在一个简单的实施形式中，用于驱动马达的控制装置通过固定布线的开关构成。但优选设定，当驱动马达从工作状态转换到静止状态时，所述接近单元自动地将接近度从工作接近度降低到静止接近度。例如，如果操作人员操作偏心螺旋泵的启动按钮，则所述电子控制单元这样控制驱动马达，使得所述驱动马达从静止状态转换到工作状态并且所述转子转动。接近单元同时并且自动地将接近度从静止接近度提高到工作接近度。如果现在操作人员再次操作用于使偏心螺旋泵停止的按钮或者通过上级的控制单元触发这种操作，则电子的控制单元控制驱动马达，使得转子的转动结束并且驱动马达从工作状态转换到静止状态。接近单元同时自动控制接近度，使得接近度从工作接近度降低到静止接近度。
11、所述接近单元优选构造成，在渐停时间范围内或之后将接近度从工作接近度调整到静止接近度。所述渐停时间范围优选包括从工作状态到静止状态的转换。例如渐停时间范围定义为从接收到停止信号直到转子完全停止。通常，从接受到停止信号到转子完全停止持续转子的多圈至一圈转动。优选在所述渐停时间范围之内，接近度从工作接近度降低到静止接近度。但同样优选的是，所述接近单元构造成，在实现转子的完全停止时，特别是紧接着其后，或者在达到完全停止之后预先确定的静止时间之后，将接近度从工作接近度调整到静止接近度。例如可以设定，在1、2、3、4、5、10、15、20、30、60秒之内，或者在1、2、3、5、10、20、30分钟之内，将接近度从工作接近度调整到静止接近度。可能有利的是，不是在转动结束并且达到完全静止之后立即将接近度从工作接近度调整到静止接近度，因为可能在此后不久重新将偏心螺旋泵置于运行中并将转子置于转动中。为了不是在泵送过程的每次短时间中断时都降低接近度，可以设定这种预先确定的第一静止时间，在将接近度从工作接近度降低到静止接近度之前，必须首先经过所述第一静止时间。当所述泵设计成用于较高的运行压力时，这是特别合理的。
12、相反，接近单元优选构造成，在启动时间范围中或之后将接近度从静止接近度调整到工作接近度。所述启动时间范围优选包括从静止状态到工作状态的转换。如果所述偏心螺旋泵处于静止状态并且接近度已从工作接近度降低到静止接近度，并且现在启动偏心螺旋泵，使得转子应转动，则也将接近度从静止接近度提高到工作接近度。启动时间范围可以定义为以接收到启动信号直到达到目标转速的时间范围。在这个启动时间范围内，优选也将接近度从静止接近度提高到工作接近度。也可以的是，当已达到目标转速时，或者在达到目标转速之后直到接近度达到工作接近度之前，附加地等待一段例如1、2、3、5或10秒的等待时间，才将接近度从静止接近度提高到工作接近度。
13、电子接近控制器也可以由上级的控制台接受启动信号，并且当接近度处于静止接近度时，向控制台输出释放信号。但启动信号以及还有停止信号也可以简单地循环生成并且电子的接近控制器独立于控制台或用于驱动马达的电子控制装置接收所述信号并且根据运行状态自动调整接近度。
14、在另一个备选方案中，接近单元构造成液压的。特别是当驱动马达同样液压式地构成时，这是优选的。在这种情况下接近单元例如包括液压流道以及液压驱动装置，通过所述液压流道可以接收液压介质，所述液压驱动装置与转子和/或定子耦合，以便调整接近度。
15、在一个优选的实施形式中，转子构造成逐渐变细的并且优选具有锥形的形状。备选于此，所述转子也可以具有变化的偏心度。优选所述转子朝出口逐渐变细。同样可能优选的是，偏心度朝出口降低或增高。也可以采用相反的配置，即，转子朝入口逐渐变细并且偏心度朝入口升高或降低。
16、在两个变型方案中，对接近度的调整可以通过使转子和定子相对于彼此沿轴向移动来进行。如果例如转子和定子构造成锥形的，则转子可以相对于定子朝变细的端部移动，以便提高接近度。也可以使定子朝转子扩展的端部移动，以便提高接近度。当然，也可以使转子和定子都移动。但能够使转子移动具有确定的结构上的优点。这样，在移动定子时特别是要确保，定子与以往一样相对于邻接的壳体部分是密封的。调整转子例如可以简单地通过在wo 2018/130718中记载的措施来实现。这些措施也可以相互组合。
17、在另一个优选的实施形式中，定子是能沿径向进给的，以便在工作接近度和静止接近度之间调整接近度。这个实施形式基于这样的构思，即，转子和定子之间的接近度也可以这样来调整或提高，即，沿径向压缩定子。为此目的，可以设定，定子包括支撑元件和弹性体部分，所述支撑元件至少局部地在整个周边上包围弹性体部分。支撑元件优选由金属形成并且沿径向支撑弹性体部分。现在为了影响径向的接近度，还可以设定，在定子上设有两个调整元件，例如设置在定子的轴向端部处，所述调整元件相对于彼此是距离可变的。在所述调整元件和定子之间优选设有机械耦合机构和/或连接机构，从而通过改变两个调整元件之间的相对距离可以实现改变定子的弹性体部分的横截面和长度。就是说，如果两个调整元件例如相向运动，则沿轴向压缩弹性体部分，由此既沿径向向外也沿径向向内实现弹性体部分的径向扩张。由于沿径向在外部设有支撑元件，弹性体部分的轴向压缩仅能实现弹性体部分沿径向向内定向的扩张，从而提高转子和定子之间的预紧度。相反，通过将调整元件定位成相互隔开更远，可以重新降低预紧度。这里优选的是，弹性体部分的轴向长度选择成，在不压缩弹性体部分或随着调整元件处于中性位置时，建立静止预紧度。
18、在本发明的第二方面中，前面提到的目的通过前面所述类型的用于控制偏心螺旋泵的方法来实现，优选用于控制根据本发明的第一方面的偏心螺旋泵的根据前面所述优选实施形式之一的偏心螺旋泵。所述方法优选包括以下步骤：在工作状态下运行偏心螺旋泵，包括：以转子和定子之间的工作接近度旋转驱动偏心螺旋泵的定子中的转子；输出停止信号并对所述停止信号作出响应；结束旋转驱动并转换到偏心螺旋泵的静止状态；以及将转子和定子之间的接近度从工作接近度减小到静止接近度。
19、应理解的是，根据本发明的第一方面的偏心螺旋泵和根据本发明的第二方面的方法具有相同或类似的子方面，如特别是在从属权利要求中给出的子方面。因此，对于偏心螺旋泵以及所述方法的优选特征和其优点可以完整地参考上面的说明。
20、所述停止信号例如可以由偏心螺旋泵的操作人员、上级控制单元、偏心螺旋泵的电子控制单元的程序部分或类似物提供。操作人员可以例如通过按钮或遥控器输出停止信号，然后在偏心螺旋泵的电子控制单元和/或偏心螺旋泵的驱动马达处接收所述停止信号。也可以设定，上级的控制器、如例如设备控制器、控制台或固定有偏心螺旋泵的车辆的控制器输出停止信号。也可以设定，在偏心螺旋泵的电子控制单元本身中存储运行计划，所述运行计划根据预先确定的判定条件、例如时间计划引发偏心螺旋泵的运行。此外，停止信号例如可以通过偏心螺旋泵的传感器或者前置或后置的单元输出。
21、结束旋转驱动的步骤和降低接近度的步骤可以同时或者部分或完全顺次地执行。这些步骤优选紧接着停止信号的输出和对停止信号的响应进行。
22、优选所述偏心螺旋泵停留在对应于静止接近度的接近度中，直至下一次启动偏心螺旋泵。就是说，在关闭状态中始终以静止接近度存放偏心螺旋泵。由此实现上面所述的优点并且特别是避免了由于转子和定子之间有预紧的接触而发生松弛。
23、如果为了将接近度从工作接近度降低到静止接近度而改变转子和定子之间的轴向位置并且特别是将转子和/或定子从工作位置移动到静止位置，则工作位置和静止位置隔开转子的螺距的至少1/50、1/40、1/30、1/10、1/5、1/4。优选的是，静止预紧度低于工作预紧度。优选静止预紧度相对于工作预紧度降低了10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。
24、在一个优选实施形式中，所述方法包括以下步骤：输出启动信号并对启动信号作出响应；开始旋转驱动所述转子并使偏心螺旋泵从静止状态变换到工作状态。所述方法优选在对启动信号的响应中包括：将转子和定子之间的接近度从静止接近度提高到工作接近度。开始旋转驱动的步骤和提高接近度的步骤也可以同时执行，或者部分或完全顺次地执行。
25、在第三方面中，本发明通过一种计算机程序来实现前面所述的目的，所述计算机程序包括程序编码，所述程序编码在偏心螺旋泵、优选在根据本发明的第一方面的偏心螺旋泵的根据前面所述优选实施形式之一的偏心螺旋泵的电子控制单元上促使，执行根据本发明的第二方面的方法的前面的优选实施形式之一的方法。
26、也应理解的是，根据本发明的第三方面的计算机程序、根据本发明第二方面的方法和根据本发明的第一方面的偏心螺旋泵具有相同或类似的子方面，如特别是在从属权利要求中给出的子方面。就此而言，对于根据本发明的第三方面的计算机程序可以完整地参考上面的对本发明的第一和第二方面的说明。
27、下面参考附图来说明本发明的实施形式。这些附图不必一定符合比例地示出这些实施形式，相反，如果为了说明，这些附图仅表现为示意性的和/或略微变形的形式。为了补充由附图直接可以看出的教导，可以参考所引用的现有技术。这里要考虑的是，对于实施形式的形状和细节可以进行多种改动和改变，而不会偏离本发明的一般性构思。本发明在说明书中、在附图中以及在权利要求中公开的特征可以单独地以及也可以以任意的组合对于改进本发明都是重要的。此外，至少两个在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征的所有组合也落入本发明的范围。本发明的一般性构思不仅限于在下面示出和说明的实施形式的具体形式或细节或者不仅限于与在权利要求中要求保护的主题相比有限的主题。对于所给出的尺寸范围，应既公开了位于所提及的边界之内的值，也公开了边界值，并且这些值可以任意地使用并且可以要求保护。为了简单起见，下面对于相同或类似的部件或者对于具有相同或类似功能的部件使用相同的附图标记。