Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe, mit einem Pumpengehäuse mit einer Pumpeneinlassöffnung und einer Pumpenauslassöffnung, einem in dem Pumpengehäuse angeordneten Stator einem in dem Stator angeordneten Rotor einer Antriebseinheit, umfassend einen Antriebsmotor und eine Antriebswelle, die den Antriebsmotor mit dem Rotor zur Übertragung eines Drehmoments verbindet, wobei der Rotor für eine rotierende Bewegung um eine rotierende Achse in dem Stator geführt ist und einem Zustandssensor zur Erfassung einer Zustandsgröße der Exzenterschneckenpumpe..

Exzenterschneckenpumpen werden zur Förderung verschiedener Medien in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt. Exzenterschneckenpumpen arbeiten nach dem Prinzip einer Volumenverdrängerpumpe und weisen hierzu einen Rotor auf, der in eine Rotation um seine eigene Rotorlängsachse in einem Stator angetrieben wird, wobei diese Rotorlängsachse ihrerseits um eine von ihr beabstandete, in der Regel parallel verlaufende, Statorlängsachse rotiert wird, sodass eine Rotation des Rotors um die Statorlängsachse und eine Rotation des Rotors um die Rotorlängsachse als exzentrische Rotation hierzu eine überlagerte Bewegung des Rotors im Stator ergibt. Exzenterschneckenpumpen können zur definierten und planbaren Volumenförderung eingesetzt werden, indem eine bestimmte Anzahl an Umdrehungen ausgeführt wird, die proportional zu dem gewünschten Fördervolumen sind. Exzenterschneckenpumpen werden häufig im Anlagenbau eingesetzt und dienen oft zur Versorgung mit einer fremdkörperbeladenen Flüssigkeit. Insbesondere in dem Einsatzfeld im Anlagenbau, aber auch allgemein, ist ein Ausfall der Exzenterschneckenpumpe häufig gleichbedeutend mit einer längeren Stillstandszeit der gesamten Anlage, was mit erheblichen Nachteilen für den Benutzer verbunden ist.

Ein Ausfall einer Exzenterschneckenpumpe kann auf viele Ursachen zurückzuführen sein. Eine häufige Ausfallursache ist ein übermäßiger Verschleiß des Stators, der bei vielen Bauarten von Exzenterschneckenpumpen als Mantelkonstruktion aus einem Gummimaterial oder sonstigem Elastomer gefertigt ist, und in dem sich ein aus Metall gefertigter Rotor befindet, sodass auftretender Verschleiß zwischen Rotor und Stator sich häufig im Wesentlichen auf Statorseite auswirkt. Die durch die Exzenterbewegung hervorgerufene tau- melnde Bewegungsform erfordert jedoch auch eine entsprechende Lagerung und antriebsseitig eine entsprechende Drehmomentübertragung über eine Taumelwelle, die häufig mit zwei Kardangelenken ausgeführt ist. Diese Kardangelenke befinden sich zudem bei vielen Konstruktionsformen von Exzenterschneckenpumpen im Einlassbereich des Stators und werden dadurch von dem geförderten Medium umspült, sodass die Belastung dieser Kar- dangelenke und gegebenenfalls aufgetretene Undichtigkeiten der Abdichtung der Kardangelenke auch zu einem Gelenkverschleiß oder Beschädigung von Lagern führen kann, was ebenfalls den Ausfall der Exzenterschneckenpumpe nach sich ziehen kann.

Um diesen Problemen zu begegnen, sind bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden. So wird beispielsweise bei Exzenterschneckenpumpen mit geringer Exzentrizität die Ausführung der Taumelwelle als Biege-Torsionsstab ausgeführt, wodurch auf die beiden Kardangelenke im Antriebsstrang verzichtet werden kann und hierdurch eine Verschleiß- und Versagensursache vermieden werden kann. Allerdings eignet sich diese Bauweise nicht für Pumpen mit hohem Durchsatzvolumen, weil hier größere Exzentrizitäten vorteilhaft sind und ist daher auf kleinere Pumpenbauarten beschränkt. Aus EP 2 944 819 B1 ist eine Exzenterschneckenpumpenbauart vorbekannt, welche eine stark verkürzte Reparaturzeit für den Austausch eines Rotors oder Stators der Exzenterschneckenpumpe ermöglicht. Erreicht wird dies durch eine spezifische Statorflanschgestaltung, die ein Herausschwenken des Stators mitsamt darin angeordnetem Rotor ermöglicht, ohne dass hierfür weitere, an die Exzenterschneckenpumpe angeschlossene Rohr- leitungen demontiert werden müssen oder sonstige Demontageschritte notwendig sind. Die für die Demontage des Rotors notwendige Lösung des Rotors von der Taumelwelle kann hierbei durch einen Hohlraum im Rotor selbst erfolgen, sodass auch ein Zugang in die Einlasskammer zur Demontage von einem dort angeordneten Flansch nicht erforderlich ist. Mit dieser wartungsfreundlichen Exzenterschneckenpumpenkonstruktion wird zwar ein erheblicher Vorteil im Wartungsfalle erreicht. Es ist jedoch darüber hinaus wünschenswert, die Notwendigkeit einer Wartung zu prognostizieren, um solche Wartungsvorgänge in den regulären Anlagenbetrieb besser einplanen zu können.

Zu diesem Zweck werden seit längerer Zeit unterschiedliche Ansätze verfolgt, um einen Betriebszustand, der eine Wartung erforderlich macht, an Exzenterschneckenpumpen zu erkennen.

So ist aus DE 100 63 953 A1 die Überwachung bestimmter Betriebsparameter einer Exzenterschneckenpumpe vorgesehen, indem im Bereich der Gelenke oder der Lagerung oder im Bereich des Rotors oder Stators, Druckmessumformer, Temperaturfühler und Schwingungssensoren angeordnet sind. Dieses Messprinzip folgt einem Ansatz, der für andere Pumpenbauarten, nämlich beispielsweise aus JP 60-150491 A oder DE 19649766 A bereits bekanntem Prinzip einer Zustandsüberwachung durch Auswertung von Temperatur oder Schwingungswerten eine Aussage über den Verschleißzustand der Pumpe zu gewinnen. Allerdings geht dieser Ansatz dahin, dass aufgrund des durch die Exzenterbe- wegung bei Exzenterschneckenpumpen hervorgerufenen spezifischen Schwingungszustand eine Anordnung mehrerer unterschiedlicher Sensoren vorgesehen ist, um einen auf Verschleiß hindeutenden Betriebszustand vom normalen Betriebszustand der Exzenterschneckenpumpe hinreichend verlässlich detektieren zu können. Dies führt bei diesem Ansatz allerdings zu einer nachteiligen Anordnung von vielen unterschiedlichen Sensoren, um eine Erfassung des Verschleißzustands zu erreichen. Neben dem Nachteil, dass hierdurch die Montage und Demontage der Exzenterschneckenpumpe zusätzlich erheblich erschwert wird, die Kosten der Exzenterschneckenpumpe steigen, hat sich zudem gezeigt, dass selbst mit diesem Aufwand mehrerer unterschiedlicher Sensoren ein tatsächlich zur Wartung nötiger Verschleißzustand nicht zuverlässig erkannt werden kann oder erst dann erkannt werden kann, wenn ein erheblicher Schaden eingetreten ist. Insbesondere ist es nicht möglich, Betriebszustände, die zu erhöhtem Verschleiß führen, zuverlässig präventiv zu erkennen.

Aus DE 102005019063 B3 ist es bekannt, einen einzigen Schwingungssensor außen auf der Exzenterschneckenpumpe aufzusetzen und dessen Messergebnisse auszuwerten, um daraus auf bestimmte Betriebszustände bzw. Verschleißzustände zu schließen. Damit wird zwar dem Nachteil der erschwerten Demontage und erhöhten Kosten aufgrund der Vielzahl an Sensoren begegnet, jedoch kann auch mit diesem Stand der Technik keine zuverlässige Erkennung von Verschleißzuständen und Betriebszuständen, die zu erhöhtem Verschleiß führen, erreicht werden. Aus DE 102018 113347 A1 ist ein erneuter, jüngerer Ansatz vorbekannt, bei dem an einer Exzenterschneckenpumpe anhand einer Druckerfassung im Ausgang der Exzenterschneckenpumpe ein Betriebsparameter in Form des Betriebsdrucks oder des Drehmoments der Pumpe überwacht werden soll. Bei dieser Überwachung von Betriebsdruck/Drehmoment soll durch eine Signalauswertung mittels Fourier-Transformation eine Aussage überdiesen bestimmten Betriebsparameter getroffen werden. Grundsätzlich wird durch diese Sensoranordnung im Pumpenausgang zwar ebenfalls erreicht, dass eine leichtere Montage und Demontage als bei den vorbekannten Lösungen erzielbar ist. Jedoch hat die Anordnung des Sensors den Nachteil, dass mittels einer spezifischen Auswertungsweise und unter Vergleich auf kalibrierte Vergleichswerte eine Aussage zum Betriebsdruck der Pumpe, und daraus indirekt abgeleitet, eine Aussage zum Drehmoment getroffen werden soll, die in erheblichem Ausmaß vom gepumpten Medium und von Einflüssen im Leitungsnetzwerk am Pumpenausgang abhängt. Verschleißzustände, insbesondere solche, die eine Wartung erforderlich machen, oder diese zu einem planbaren Zeitpunkt in der Zukunft erfor- derlich machen, sind mit dieser Messwerterfassung und -auswertung nicht zuverlässig de- tektierbar.

Die bisherigen Ansätze zielen insbesondere darauf ab, einen Zustand, der eine Wartung direkt erforderlich macht, zu detektieren. Grundsätzlich wäre es nach Erkenntnis der Erfinder aber auch vorteilhaft, wenn es möglich wäre, eine Exzenterschneckenpumpe solcher- art zu steuern, dass besonders verschleißauslösende Betriebszustände präventiv vermieden werden. Hierzu ist es jedoch erforderlich, nicht nur den Verschleißzustand zu erfassen, der eine Wartung bereits erforderlich macht, sondern auch Betriebszustände, die zum einen zu erhöhtem Verschleiß führen und zum anderen durch eine Änderung der Ansteuerung der Exzenterschneckenpumpe vermieden werden können, sodass der Verschleißef- fekt verringert wird. Nach Erkenntnis der Erfinder kann sich dies beispielsweise im Anlaufverhalten von Pumpen darstellen, indem dort beispielsweise mit einer bestimmten Steigerung der Drehzahl ein verschleißarmes Hochlaufen der Pumpe erreicht wird, was je nach gefördertem Medium unterschiedlich ausfallen kann. Weiterhin können Trockenlaufzustände vermieden werden, indem das Fehlen von gefördertem Medium in Echtzeit erkannt wird und die Pumpe daraufhin angehalten wird oder mit stark verringerter Drehzahl betrieben wird.

Aus der auf die Patentanmelderin zurückgehenden WO 2018/130718 A1 ist zudem eine Exzenterschneckenpumpe mit konischer Ausgestaltung von Rotor und Stator vorbekannt, welche eine axiale Verstellmöglichkeit zwischen Rotor und Stator vorsieht und dadurch eine Einstellung des Spaltes zwischen Rotor und Stator ermöglicht. Bei dieser Exzenterschneckenpumpenbauform kann durch eine axiale Zustellung von Rotor zu Stator das Anlaufverhalten und Auslaufverhalten der Pumpe durch Steuerung der axialen Zustellung gestaltet werden, und wenn Kenntnis über Verschleißzustände und Betriebszustände der Pumpe vorhanden wären, kann durch eine solche axiale Verstellung zwischen Rotor und Stator ein verschleißintensiver Betriebszustand, sofern er erfasst würde, in sehr rascher Steuerung, quasi in Echtzeit, gezielt in Form eines Steuerverhaltens oder eines Regelkreises vermieden werden.

Es besteht daher ein Bedarf für eine Zustandsüberwachung an Exzenterschneckenpum- pen, mit der die Nachteile der vorbekannten Erfassungsweisen von Betriebsparametern der Exzenterschneckenpumpe überwunden werden und die eine spontanere und exaktere Steuerung einer Exzenterschneckenpumpe zur Vermeidung von Verschleißzuständen erlaubt.

Dies Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Exzenterschneckenpumpe der zuvor beschriebenen Bauart, bei welcher der Zustandssensor an dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist oder mit dem Rotor oder der Antriebswelle mittels einer Signalleitung in Verbindung steht und beabstandet von dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist, zur Erfassung einer Zustandsgröße an dem Rotor oder an der Antriebswelle.

Erfindungsgemäß wird eine Zustandsgröße unmittelbaran dem Rotor oder an der Antriebs- welle erfasst. Unter einer Zustandsgröße ist hierbei eine physikalische Größe zu verstehen, die mittels einer Sensoreinrichtung erfasst wird. Diese physikalische Größe kann beispielsweise eine Temperatur, ein Fluiddruck, eine Dehnung, eine Materialspannung, eine Ausrichtung in Bezug auf die Schwerkraftrichtung, eine Geschwindigkeit nach absoluter Höhe und/oder Richtung, oder eine Beschleunigung nach absoluter Höhe und/oder nach Rich- tung sein. Diese Zustandsgröße wird erfindungsgemäß entweder durch einen Zustandssensor erfasst, der gemäß einer ersten Alternative an dem Rotor oder der Antriebswelle angeordnet ist. Der Zustandssensor ist bei dieser ersten Alternative also direkt an dem Rotor oder der Antriebswelle befestigt. Der Zustandssensor kann beispielsweise an der äußeren Oberfläche von Rotor oder Antriebswelle befestigt sein, in diese eingebettet sein, oder in einem inneren Hohlraum des Rotors oder der Antriebswelle angeordnet und befestigt sein, insbesondere solcherart, dass, ausgehend von einem Hohlraum eines ausgebildeten Rotors oder einer Hohlwelle als Antriebswelle der Zustandssensor an einer inneren Oberfläche dieses Hohlraums angeordnet ist oder ausgehend von diesem Hohlraum in einem Kanal, der sich zur äußeren Oberfläche von Rotor oder Antriebswelle erstreckt und gegebenenfalls diese äußere Oberfläche auch durchdringen kann, angeordnet ist.

Alternativ hierzu kann die Zustandsgröße erfindungsgemäß durch einen Zustandssensor, der mittels einer Signalleitung mit dem Rotor oder der Antriebswelle in Verbindung steht und selbst von Rotor und Antriebswelle beabstandet ist, erfolgen. In diesem alternativen Fall ist der Zustandssensor beabstandet von Rotor oder Antriebswelle angeordnet und mit Rotor oder Antriebswelle mittels einer Signalleitung in Verbindung. Bei dieser Alternative ist eine gegenständlich ausgeführte Signalleitung, also keine Datenübertragung per Funkwellen oder dergleichen, ausgeführt, um eine physikalische Zustandsgröße über die Sig- nalleitung von einem Erfassungspunkt am Rotor oder an der Antriebswelle weg zu dem Zustandssensor zu leiten. So kann beispielsweise mittels einer Hohlleitung, wie einem Kanal, einer Schlauchleitung, einer Rohrleitung, einer Bohrung oder dergleichen, ein Druck, der unmittelbar an der Oberfläche von Rotor oder Antriebswelle erfasst wird, vom Erfassungsort weggeleitet und an anderer Stelle durch den Zustandssensor erfasst werden. Die Signalleitung erstreckt sich hierbei vom Zustandssensor bis zu einem Endpunkt, der direkt am Rotor oder an der Antriebswelle angeordnet ist, wie zuvor für den direkt am Rotor oder an der Antriebswelle angeordneten Zustandssensor erläutert.

Durch die Erfassung der Zustandsgröße an dem Rotor oder an der Antriebswelle mittels der vorgenannten Anordnung des Zustandssensors, bzw. der Signalleitung, wird eine di- rekte Messgröße an der Exzenterschneckenpumpe erfasst, die einen direkten Rückschluss auf einen für den Betriebszustand der Exzenterschneckenpumpe relevanten Messwert ermöglicht. Durch diese direkte Erfassung ist es einerseits möglich, physikalische Größen, die unmittelbar mit der Rotation des Rotors oder der Antriebswelle im Zusammenhang stehen, beispielsweise Druckverhältnisse, Beschleunigungen oder Schwingungswerte, wie eine Amplitude oder eine Frequenz des Drucks oder einer durch die Rotation hervorgerufenen Beschleunigung, direkt in Echtzeit zu erfassen. Des Weiteren wird durch diese Erfassung direkt am Rotor bzw. an der Antriebswelle auch eine Temperatur und deren eventueller Anstieg in Echtzeit erfassbar an einer Position, an der typischerweise eine Temperaturspitze innerhalb der gesamten Exzenterschneckenpumpe auftritt. Bei Schwingungsmessungen mittels eines beispielsweise an der Gehäuseaußenwand angeordneten Sensors muss bei der Auswertung des Schwingungssignals immer der Transport und die Ausbreitung der Schwingungswellen von der Quelle zum Sensor berücksichtigt werden. Hierbei spielen Material- und strukturdynamische Eigenschaften wie z.B. die Steifigkeit des Gesamtaufbaus und die resultierenden Eigenfrequenzen eine entscheidende Rolle. Weiterhin sind die dämpfenden Eigenschaften des geförderten Mediums und des Stators hiervon entscheidendem Nachteil. Durch die vielen Einflussfaktoren ist oft eine aufwendige Strukturanalyse des Systems und eine Modalanalyse des Messsignals not- wendig. Auf diese Weise können dann zwar Signalanteile aus dem Gesamtschwingungsspektrum extrahiert werden, die um einige Einflussfaktoren bereinigt sind, jedoch besteht aufgrund der intensiven Signalverarbeitung die Gefahr, dass systematisch Signalfehler in das ausgewertete Signal einfließen oder systematisch bestimmte Zustandssignale aus dem Signal ausgefiltert werden. Bei der erfindungsgemäßen direkten und unmittelbaren Messung an bzw. in dem für die Überwachung ausschlaggebenden Bauteil, also dem Rotor oder der Taumelwelle, gestaltet sich die Auswertung deutlich einfacher und zugleich und dadurch zuverlässiger, da die oben beschriebenen Einflüsse deutlich vermindert werden und mit einfacheren Verfahren wie z.B. einem Bandpassfilter gearbeitet werden kann. Durch die Anordnung des Zustandssensors am Rotor oder der Antriebswelle rotiert der Zustandssensor mit dem Rotor bzw. der Antriebswelle und kann somit ein 360°-Profil erfassen, wodurch eine Querschnittsmessung des Zustands erreicht wird. Die Aussagekraft einer solchen Messung ist wesentlich besser und präziser als eine Messung mit einem stationär an der Exzenterschneckenpumpe angeordnetem Zustandssensor sein kann. Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass eine indirekte Erfassung von physikalischen Größen und eine daraus abgeleitete Berechnung hieraus ableitbarer kritischer Betriebsparameter einerseits den Nachteil in sich birgt, dass eine Überwachung in Echtzeit aufgrund der notwendigen Vergleichsrechnungen, der notwendigen Rechenschritte an sich und der Notwendigkeit, hierbei integrale Zeiträume zu vergleichen, nicht zuverlässig und ausreichend wirksam es ermöglicht, dass bereits ein Betriebszustand, der zu erhöhtem Verschleiß führen würde, erkannt und durch entsprechende Steuerungsmaßnahmen vermieden werden kann. Zum anderen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Anordnung des Zustandssensors an dem Rotor bzw. an der Antriebswelle, bzw. die Ableitung der physikalischen Messgröße von dem Rotor bzw. der Antriebswelle über eine Sig- nalleitung, eine Erfassung der Zustandsgröße an demjenigen Ort ermöglicht, dertypischer- weise die direkteste Zustandsänderung mit dem größten Betrag der Zustandsänderung und einer geringen Abhängigkeit von Förderparametern wie Temperatur oder Viskosität des geförderten Mediums erfassbar macht. Erfindungsgemäß muss daher nicht von einer an anderem Ort gedämpft erfassten Zustandsgröße mit ungenauen Annahmen rückgerechnet werden auf die tatsächliche Änderung der Zustandsgröße am kritischen Ort. So kann beispielsweise bei Erfassung der Temperatur oder dem Druck an dem Rotor oder der Antriebswelle ein Trockenlauf unmittelbar zu Beginn des Trockenlaufs erfasst werden und durch entsprechende Steuerung hieraus folgende Verschleißeffekte sofortig vermieden werden. Ebenso können Überbelastungen von Lagerungen, die zu erhöhtem Verschleiß der Lagerung führen, durch ein hierfür charakteristisches Schwingungsverhalten des Rotors oder der Antriebswelle in dem Moment erfasst werden, in dem sie erstmals auftreten und dementsprechend schnell durch eine entsprechende Reduktion der Leistung oder Drehzahl oder sonstiger Steuergröße auch wirksam vermieden werden, bevor hierdurch Verschleiß auftritt. Schließlich eignet sich die Echtzeiterfassung der Zustandsgröße an dem Rotor bzw. der Antriebswelle auch dazu, um hieraus Steuergrößen einer konisch ausgeführten Rotor-Statoranordnung so anzusteuern, dass durch axiale Verstellung zwischen Rotor und Stator oder durch Verstellung der Ex- zentrizität vorbestimmte Betriebszustände der Exzenterschneckenpumpe gezielt angefahren werden oder vorbestimmte Betriebszustandsverläufe der Exzenterschneckenpumpe in einem geschlossenen Regelkreis abgefahren werden.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zustandssensor innerhalb des Rotors oder innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist oder die Sig- nalleitung innerhalb des Rotors oder innerhalb der Antriebswelle endet. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Zustandsgröße innerhalb des Rotors bzw. der Antriebswelle erfasst. Dies ermöglicht einerseits eine direkte Erfassung der Zustandsgröße an dem exzentrisch rotierend bewegten Bauteil, zum anderen eine vor dem Einfluss des geförderten Mediums geschützte Anordnung des Zustandssensors und einer gegebenen- falls notwendigen Sensorleitung oder Energieversorgung des Sensors bzw. der Signalleitung. Der Rotor bzw. die Antriebswelle können zu diesem Zweck mit einem inneren Hohlraum ausgeführt sein, beispielsweise als Rollrotor oder als Hohlwelle ausgebildet sein und der Zustandssensor bzw. das Ende der Signalleitung dann in diesem Hohlraum angeordnet und befestigt sein. Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Zustandssensor über ein Sensorkabel kabelgebunden mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden ist und das Sensorkabel oder wenn die Signalleitung innerhalb eines Abschnitts der Antriebswelle und gegebenenfalls innerhalb eines Abschnitts des Rotors verläuft. Gemäß dieser Ausführungsform verläuft ein Sensorsignalkabel, welcher das Sensorsignal elektrisch oder als Lichtleiter oder in sonstiger Weise von dem an der Antriebswelle oder am Rotor befestigten Zustandssensor zu einer elektronischen Auswerteeinheit leitet, oder verläuft die Signalleitung bei einem von der Antriebswelle oder dem Rotor beabstandet angeordneten Zustandssensor durch einen Abschnitt der Antriebswelle und gegebenenfalls innerhalb eines Abschnitts des Rotors. Dieser Verlauf ermöglicht eine geschützte Platzierung des Sensorsignalkabels bzw. der Signalleitung.

Insbesondere kann das Sensorkabel bzw. die Signalleitung sich entlang der gesamten Antriebswelle und entlang des gesamten Antriebsstrangs bis zu dem Endpunkt bzw. Befestigungspunkt des Zustandssensors an dem Rotor bzw. an der Antriebswelle erstrecken und hierbei abschnittsweise durch die Antriebswelle oder dem Rotor oder beides hindurch lau- fen. Dies ermöglicht einen insgesamt geschützten Verlauf des Sensorkabels bzw. der Signalleitung und ein Herausleiten des Sensorsignals mittels entsprechender Übertragungselementen von der rotierenden Welle des Antriebsstrangs auf eine feststehende Übertragungseinheit.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Antriebswelle eine Taumelwelle ist, die an ihrem zum Antriebsmotor weisenden Ende mit dem Antriebsmotor zur Rotation um eine Antriebsachse verbunden ist, und an ihrem zum Rotor weisenden Ende mit dem Rotor zur Rotation um eine Rotorachse und zur dazu überlagerten Rotation um eine von der Rotorachse beabstandete Exzenterachse verbunden ist.

Gemäß dieser Ausführungsform wird die exzentrische Rotationsbewegung des Rotors mit- tels eine Taumelwelle als Antriebswelle übertragen. Diese Taumelwelle ist an der Anschlussseite zum Antriebsmotor rotierend gelagert und an der Anschlussstelle zum Rotor mit dem Rotor verbunden und führt an dieser Stelle die exzentrische Rotationsbewegung des Rotors und die Rotationsbewegung des Rotors um dessen Längsachse aus.

Diese Taumelwelle kann grundsätzlich als Biegestab ausgeführt sein, um eine Rotation um kleine Exzentrizitäten zu übertragen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Taumelwelle einen Taumelwellenmittelabschnitt, ein erstes Kardangelenk und ein zweites Kardangelenk aufweist, und das erste Kardangelenk zwischen dem Taumelwellenmittelabschnitt und dem Antriebsmotor eingesetzt ist und das zweite Kardangelenk zwischen dem Taumelwellenmittelabschnitt und dem Rotor eingesetzt ist. Durch eine solche Ausgestal- tung wird eine für auch große Exzentrizitäten und hohe Drehmomente geeignete Taumelwelle bereitgestellt, indem zwei beabstandete Kardangelenke vorgesehen sind. Dabei ist unter einem Kardangelenk jegliches Gelenk zu verstehen, dass eine Rotation mit einer abgewinkelten Wellenführung übertragen kann, beispielsweise also auch ein Bolzengelenk oder andere Bauformen.

Dabei ist bei einer Ausgestaltung der Taumelwelle mit solchen Kardangelenken besonders bevorzugt, wenn das Sensorkabel oder die Signalleitung in das erste und/oder das zweite Kardangelenk hineingeführt ist, oder durch das erste und gegebenenfalls durch das zweite Kardangelenk hindurchgeführt ist, oder um das erste und/oder das zweite Kardangelenk herumgeführt ist. Für eine geschützte Verlegung von Sensorkabel und Signalleitung ist eine solche Hineinleitung oder Hindurchführung durch das erste und/ oder das zweite Kardangelenk vorteilhaft, insbesondere kann dies auch mit einer Durchleitung des Sensorka- bels bzw. der Signalleitung durch den Mittelabschnitt der Taumelwelle kombiniert werden. Häufig werden Taumelwellen mit Kardangelenken gegenüber dem gepumpten Medium mittels einem abdichtenden Schutzschlauch, der jeweils um jedes Kardangelenk herum angeordnet ist und dieses abdichtet oder einem Schutzschlauch, der sich über beide Kardangelenke und den Mittelabschnitt der Taumelwelle erstreckt, gegenüber dem gepump- ten Medium abgedichtet. In einem solchen Fall kann das Sensorkabel oder die Signalleitung auch zwischen diesem Schutzschlauch und der Taumelwelle verlegt werden und ist dadurch ebenfalls vor dem Pumpmedium geschützt verlegt. Insbesondere kann das Sensorkabel oder die Signalleitung auch in einem solchen Schutzschlauch eingearbeitet sein oder zwischen zwei als Doppelhülle angeordneten Schutzschläuchen platziert sein oder dergleichen, um das Sensorkabel auch vor mechanischen Beanspruchungen durch die Taumelwelle zu schützen.

Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn das erste Kardangelenk durch eine erste Dichtungsmanschette umschlossen ist und das zweite Kardangelenk durch eine zweite Dichtungsmanschette umschlossen oder das erste und das zweite Kardangelenk und die Tau- melwelle durch eine Dichtungshülle umschlossen sind, und dass in der ersten und/oder der zweiten Dichtungsmanschette oder in der Dichtungshülle ein Drucksensor angeordnet ist, oder in die erste und/oder die zweite Dichtungsmanschette oder in die Dichtungshülle eine Druckleitung geführt ist und ein Drucksensor mit der Druckleitung in Fluidverbindung steht zur Erfassung des Drucks in der ersten und/oder zweiten Dichtungsmanschette oder in der Dichtungshülle, und der Drucksensor signaltechnisch mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, die dazu ausgebildet ist, den Druck innerhalb der ersten und/oder zweiten Dichtungsmanschette oder innerhalb der Dichtungshülle mittels des Drucksensors zu erfassen, wobei vorzugsweise der Drucksensor den Druck eines übereine in die erste und/oder die zweite Dichtungsmanschette oder in die Dichtungshülle geführte Druckleitung oder über die Druckleitung zugeführten Druckmediums erfasst. Gemäß dieser Fortbildungsform wird ein Drucksensor innerhalb einer der Dichtungsmanschetten oder der Dichtungshülle oder je ein Drucksensor in jeder der Dichtungsmanschetten angeordnet oder es wird als Signalleitung eine Druckleitung verwendet, die entsprechend in eine erste oder zweite Dichtungsmanschette um das erste bzw. zweite Kardan- gelenk oder in eine gemeinsame Dichtungshülle des ersten oder zweiten Kardangelenks hineingeführt ist und einen Druck innerhalb dieser Dichtungsmanschetten bzw. der Dichtungshülle erfasst. Insbesondere kann hierbei auch ein erster Drucksensor vorgesehen sein, der innerhalb der ersten Dichtungsmanschette angeordnet ist oder mit einer Druckleitung verbunden ist, die in der ersten Dichtungsmanschette mündet und ein zweiter Drucksensor, der innerhalb derzweiten Dichtungsmanschette angeordnet ist oder mit einer Druckleitung verbunden ist, der in derzweiten Dichtungsmanschette mündet. Mit dem Aufbau einer Druckerfassung innerhalb der Dichtungsmanschetten bzw. der Dichtungshülle kann zuverlässig und unmittelbar ein Druckabfall oder Druckanstieg innerhalb dieser Dichtungsmanschette erfasst werden, der auf eine Undichtigkeit der Dichtungsman- schette/Dichtungshülle hinweist. Eine solche Undichtigkeit, die letztendlich in rascher Folge den Zutritt des gepumpten Mediums zu den Kardangelenken nach sich ziehen wird, ist ein Ereignis, das unmittelbar einen hohen Verschleiß nach sich ziehen wird. Die Erfassung dieser Undichtigkeit ist daher von Bedeutung, um einen solchen unerwünschten und hohen Verschleiß zu vermeiden. In diesem Fall ermöglicht die Erfindung, das die Dichtungsman- schette abgedichtet oder ersetzt wird, bevor ein solcher Verschleiß aufgetreten ist, der dann eine aufwendige Reparatur mit Ersatz von einer oder beiden Kardangelenken und gegebenenfalls weiteren Lagerungselementen erforderlich macht. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn über eine Druckleitung ein Druckmedium in die Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle zugeführt wird. Dies kann, sofern eine Druckleitung als Signalleitung vorgesehen ist, auch über diese Signalleitung erfolgen. Hierdurch ist es möglich, einen Druck innerhalb der Dichtungsmanschette aufzubauen und zu halten. Dies erlaubt es einerseits, einen Abstand zwischen Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle und den Kardangelenken zu erzeugen, wodurch mechanische Beschädigungen der Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle durch das Kardangelenk vermieden werden können. Zum an- deren kann ein definierter Druck innerhalb der Dichtungsmanschette bzw. Dichtungshülle erzeugt werden, sodass ein Druckabfall zuverlässig festgestellt und gegenüber Druckeinflüssen die durch das geförderte Medium selbst erzeugt werden, differenziert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zustandssensor mit einer elektronischen Auswerteeinheit zur Signalübermittlung verbunden ist und die elektro- nische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um eine Abweichung eines mit dem Zustands- sensor anhand der Zustandssensordaten erfassten IST-Zustandes von einem vorbestimmten SOLL-Zustand zu ermitteln, diese ermittelte Abweichung mit einer vorbestimmten zulässigen Abweichung zu vergleichen und um dann, wenn die ermittelte Abweichung die zulässige Abweichung überschreitet, ein Alarmsignal auszugeben. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, wenn die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um ein Zustandssensorsignal als IST-Zustand zu empfangen, das Zustandssensorsignal mit einem gespeicherten Normalzustandssensorsignal als SOLL-Zustand zu vergleichen und die ermittelte Abweichung als Differenz des Zustandssensorsignals von dem Normalzustandssensorsignal zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung einen vorbestimmten zulässigen Abweichungswert heranzuziehen, und um als Alarmsignal ein Wertalarmsignal auszugeben. Gemäß diesen Fortbildungsformen beruht die Detektion eines Sensorsignals des Zustandssensors, das einen ungünstigen Betriebszustand signalisiert, also einen Betriebszustand, der erhöhten Verschleiß verursacht oder verursachen wird, auf einem Vergleich von Soll- und Ist- Daten. Die Solldaten liegen hierbei abgespei- chert in elektronischer Form vor, beispielsweise als Datenwert, Datenwertverlauf, algorithmische Beschreibung eines Datenwertverlaufs oder als Vergleichstabelle mit mehreren Sollwerten für unterschiedliche Betriebszustände der Exzenterschneckenpumpe. Die Solldaten können einerseits vorbestimmt und vorab gespeichert sein, also der Exzenterschneckenpumpe quasi ab Werk mitgegeben sein, sodass sie Kennwerte enthalten, die für die Bauart der Exzenterschneckenpumpe charakteristisch und konstant sind.

Die Solldaten können beispielsweise durch die der Pumpe eigenen konstruktiven Eigenschaften wie die Exzentrizität hervor gerufene konstante Zustandswerte, durch den Antriebsstrang definierte Belastungswerte definiert sein. Die Solldaten können jedoch auch als Referenz- oder Kalibrierungswert beim Pumpen eines bestimmten Mediums ermittelt werden, um dann abgespeichert zu werden. Dieser Referenz- oder Kalibrierungswert kann beispielsweise durch den Benutzer beim erstmaligen Pumpen eines bestimmten Mediums oder bei erstmaliger Inbetriebnahme der Pumpe in einer bestimmten Einbausituation ermitteltwerden und wird dann bei der weiteren Überwachung, also bei nachfolgenden Messungen eines Istwertes zum Vergleich herangezogen, sodass kritische Änderungen ge- genüber dem ursprünglichen Referenz- bzw. Kalibrierungswert sofort erkannt werden können. Grundsätzlich kann jede Abweichung der Ist-Daten von den Solldaten als Alarm ausgegeben werden. Oftmals ist es jedoch praktikabel, einen Toleranzbereich zu definieren, innerhalb dem der Istwert um den Sollwert schwanken darf, ohne dass hierdurch ein kritischer Betriebszustand der exzentrischen Exzenterschneckenpumpe definiert würde. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um Zustandssensorsignale zu empfangen, aus zumindest zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zustandssensorsignalen einen Zustandsänderungswert als IST-Zustand zu ermitteln, und den Zustandsänderungswert mit einem ge- speicherten Normalzustandsänderungswert als SOLL-Zustand zu vergleichen, die ermittelte Abweichung als Differenz des Zustandsänderungswert von dem Normalzustandsänderungswert zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung einen vorbestimmten zulässigen Abweichungsänderungswert heranzuziehen, und um als Alarmsignal ein Änderungsalarmsignal auszugeben. Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um Zustandssensorsignale zu empfangen, aus zumindest drei zeitlich aufeinanderfolgenden Zustandssensorsignalen eine Zustandsänderungsgeschwindigkeit als IST-Zustand zu ermitteln, und die Zustandsänderungsgeschwindigkeit mit einer gespeicherten Normalzustandsänderungsgeschwindigkeit als SOLL-Zustand zu vergleichen, die ermittelte Abwei- chung als Differenz der Zustandsänderungsgeschwindigkeit von dem Normalzustandsänderungsgeschwindigkeit zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung eine vorbestimmte zulässigen Geschwindigkeitsabweichung heranzuziehen, und um als Alarmsignal ein Änderungsgeschwindigkeitsalarmsignal auszugeben.

Gemäß diesen Fortbildungsformen wird einerseits ein Zustandsänderungssignal ermittelt, dass die Änderungen von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Istwerten charakterisiert. Dieses Zustandsänderungssignal kann als erste zeitliche Ableitung des Zustandssignals verstanden werden und ergibt häufig besser als der absolute Wert eines Zustandssignals eine Bewertungsgrundlage für einen eingetretenen oder sich anbahnenden kritischen Betriebszustand. Ebenso kann eine Zustandsänderungsgeschwindigkeit aus zeitlich aufeinander folgenden Zustandssensorsignalen ermittelt werden, worin die zweite zeitliche Ableitung des Zustandssignals zu verstehen ist. Durch die Berechnung und die Heranziehung dieses Zustandsänderungswertes oder der Zustandsänderungsgeschwindigkeit wird einerseits die Geschwindigkeit und andererseits die Beschleunigung, mit der sich das Zustandssignal ändert, ermittelt. Diese beiden Werte eignen sich für viele physikalischen Größen, die am Rotor oder an der Antriebswelle erfasst werden, besser, um einen eingetretenen oder sich abzeichnenden kritischen Betriebszustand der Exzenterschneckenpumpe zu erfassen als das Zustandssignal alleine. So kann bei einer alleinigen Erfassung des Zustandssignals oftmals nur ein Grenzwert definiert werden, der als kritisch empfunden wird. Dieser Grenzwert muss aber, um den normalen Betrieb unterbrechungs-und alarmfrei zu erlauben, tat- sächlich nahe der kritischen Grenze definiert werden. Demgegenüber kann bei Erfassung der Änderungsrate des Zustandssignals oder der Geschwindigkeit, mit der sich diese Änderungsrate verändert, bereits in einem für den absoluten Wert des Zustandssignals noch zulässigen Bereich erkannt werden, ob sich die Exzenterschneckenpumpe auf einem kritischen Betriebszustand zubewegt. So kann beispielsweise ein großer Anstieg des Drucks in der Exzenterschneckenpumpe oder eine sehr schnelle Änderung des Anstiegs oder Abfall des Drucks auf einen Verschlusszustand auf der Druckseite der Pumpe oder einen Verschlusszustand auf der Saugseite der Pumpe hindeuten und frühzeitig erkannt werden, um hierdurch eine Ansteuerung der Exzenterschneckenpumpe zu bewerkstelligen. Ebenso kann ein großer Temperaturanstieg oder eine große Änderungsrate des Temperaturan- stiegs, also ein sich beschleunigender Temperaturanstieg, bereits dann einen Trockenlauf signalisieren, wenn die absolute Temperatur noch gar nicht einen kritischen Zustandswert erreicht hat. Auch hier kann durch die direkte Zustandserfassung am Rotor bzw. an der Antriebswelle und die dadurch ermöglichte Differenzbetrachtung nach der ersten zeitlichen Ableitung oder zweiten zeitlichen Ableitung eine Echtzeitreaktion der Steuerung der Ex- zenterschneckenpumpe durch die Überwachung des Zustands erreicht werden, die das Auftreten von Schäden und Verschleiß Vorbeugen kann.

Dabei ist es insgesamt weiter bevorzugt, wenn die elektronische Auswerteeinheit ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden IST-Zuständen mit einer Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden SOLL-Zuständen zu vergleichen, und als er- mittelte Abweichung einen Abweichungskennwert aus dem Vergleich zu berechnen, als vorbestimmte zulässige Abweichung einen vorbestimmten zulässigen Abweichungskennwert heranzuziehen. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine vorbestimmte Abweichung für die ermittelten Änderungen der Zustandsgrößen, oder Änderungen der Änderungsgeschwindigkeiten der Zustandsgrößen herangezogen, um einen Betrieb innerhalb eines als unkritisch zu betrachtenden Toleranzfensters zu ermöglichen und bei Überschreiten dieses Toleranzfensters einen entsprechenden Alarm auszulösen.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Exzenterschneckenpumpe einen Rotor mit einer konischen Umhüllenden und einen sich konisch verjüngenden Statorinnenraum aufweist und der Rotor und der Stator mittels eines Axialstellantriebs in axialer Richtung relativ zueinan- der verstellbar sind, die elektronische Auswerteeinheit mit dem Axialstellantrieb zur Signalübermittlung verbunden und ausgebildet ist, um den Stellantrieb anzusteuern, um eine axiale Verstellung zwischen Rotor und Stator auszuführen, während des axialen Verstellvorgangs mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Zustandssensorsignale des Zustandssensors zu erfassen. Gemäß dieser Ausführungsform wird mittels eines sich konisch verjüngenden Rotors und Stators eine Einsteilbarkeit des Radialspaltes zwischen Rotor und Stator ermöglicht, indem eine axiale Verstellbewegung zwischen Rotor und Stator erfolgt. Hierzu kann der Stator feststehend ausgeführt sein und der Rotor axial verstellbar sein. Die axiale Verstelleinrichtung kann insbesondere solcherart ausgeführt sein, dass im laufenden Be- trieb eine axiale Verstellung des Rotors erfolgen kann, beispielsweise indem der Rotor mitsamt Taumelwelle und Antriebsmotor axial verstellt werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein ansteuerbarer Aktuator verwendet werden, der vorzugsweise über einen Wegsensor eine vorbestimmte axiale Position einstellen kann. Es kann auch der Antriebsmotor oder andere Teile des Antriebsstrangs axial feststehend ausgebildet sein und mit dem Ro- tor mittels einer drehmomentübertragenden Axialschubverbindung verbunden sein. Die axiale Verstellbewegung des Rotors beeinflusst typischerweise das Zustandssignal und kann dazu genutzt werden, um eine Zustandssignaländerung zu erreichen. Hierzu wird erfindungsgemäß während des Verstellvorgangs zumindest ein Zustandssignal erfasst, vorzugsweise mehrere aufeinanderfolgende Zustandssignale. Die axiale Verstellbewe- gung kann in Abhängigkeit der Zustandssignale erfolgen. So kann dies durch eine Steuerung der Axialverstellung oder einen geschlossenen Regelkreis erfolgen, in dem das Zustandssignal als Eingangs- oder Führungsgröße und die axiale Verstellbewegung als Ausgangs- oder Regelgröße dient. Die axiale Verstellung zwischen Rotor und Stator erlaubt eine spontane Korrektur des Betriebszustandes der Exzenterschneckenpumpe. Sie kann dazu eingesetzt werden, um ein Anlaufverhalten der Pumpe zu optimieren, beispielsweise um einen leistungssparenden Hochlauf mit größerem Spalt zu erzielen und den Spalt dann nach Erreichen der gewünschten Drehzahl oder während des Hochlaufens zu verringern. Weiterhin kann die axiale Verstellung anhand einer Überwachung eines Zustandssignals wie der Antriebsleistung, des Drehmoments oder der Temperatur soweit erfolgen, bis ein für die Pumpeffizienz und den Verschleiß idealer Spalt zwischen Rotor und Stator erfolgt ist.

Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Zustandssensor an der Antriebswelle oder dem Rotor angeordnet ist und weiterhin mit einem Zustandssensordatenübertragungsmodul zur drahtlosen Übertragung von Zustandsdaten an einen Datenempfänger außerhalb der Ex- zenterschneckenpumpe verbunden ist, wobei der Zustandssensor und das Zustandssensordatenübertragungsmodul zum Empfang von elektrischer Energie mit einem Energiewandlerverbunden ist, der an dem Rotor oder an der Antriebswelle angeordnet ist und der ausgebildet ist, um eine auf ihn einwirkende kinetische oder thermische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Zustandssensor als au- tarkes Modul an Rotor oder Antriebswelle angeordnet und überträgt die Zustandsdaten drahtlos an einen hiervon beabstandeten Empfänger. Die für die Zustandsdatenerfassung und -Übertragung notwendige Energie wird dabei über einen Energiewandler bereitgestellt, der ebenfalls am Rotor oder der Antriebswelle angeordnet und mit dem Zustandssensordirekt zur Energieübertragung verbunden sein bzw. als ein gemeinsames Modul mit diesem ausgeführt sein. Der Energiewandler kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass er aus der Rotationsbewegung, einer daraus resultierenden Beschleunigung oder Schwingung eine elektrische Energie erzeugt, indem durch Induktion. Es können auch andere Wandlerarten eingesetzt werden, beispielsweise thermische Wandler, die aus einer Temperatur des gepumpten Mediums elektrische Energie erzeugen.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Energiewandler ausgewählt ist aus: - einem auf elektromagnetischem Induktionsprinzip beruhenden Wandler, der eine relative Rotationsbewegung des Rotors oder der Taumelwelle gegenüber einem Pumpengehäuse in eine elektrische Energie wandelt, einem auf elektromagnetischem Induktionsprinzip beruhenden Wandler, der eine aus der Rotation des Rotors oder der Taumelwelle um eine Rotorachse und der Rotation des Rotors um eine Exzenterachse resultierende reziprozierende Beschleunigung des Rotors oder der Taumelwelle in eine elektrische Energie wandelt, oder einem auf einem thermoelektrischen Prinzip beruhendem Wandler, der ein Temperaturgefälle in elektrische Energie wandelt, wobei der Wandler insbesondere in einem Bereich angeordnet ist, der einem Temperaturgefälle zwischen dem geförderten Medium und einem Pumpenbauteil wie dem Rotor, der Taumelwelle oder dem Stator ausgesetzt ist.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn zwei Zustandssensoren am Rotor angeordnet sind, die an zwei voneinander beanstandeten Positionen angeordnet sind und die Positionen einen Phasenversatz der gemessenen Zustandsgröße aufweisen, wobei der Phasenversatz vorzugsweise durch eine axiale Beabstandung der Zustandssensoren, die größer oder kleiner als ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung des Rotors ist, oder durch eine Winkelbeab- standung der beiden Zustandssensoren erreicht wird, die ungleich einem ganzzahligen Vielfachen von 360° dividiert durch die Anzahl der Gewindegänge des Rotors ist. Mit dieser Ausführungsform wird eine gleichzeitige, phasenversetzte Messung von zwei Zustandsgrößen erreicht. Unter einem Phasenversatz ist hierbei eine Erfassung der zwei Zustandsgrößen innerhalb eines periodischen Verlaufs zu verstehen, die an zwei Punkten des periodischen Verlaufs erfolgt, die nicht um genau ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge des periodischen Verlaufs voneinander beabstandet sind. Im Falle der Erfassung dieser beiden Zustandsgrößen mittels zweier Zustandssensoren an einem dreigängigen Exzenterschneckenrotor kann dies auf verschiedene Positionierungsweise erfolgen. So kann der Phasenversatz beispielsweise erreicht werden, indem die beiden Zustandssensoren zwar in axialer Richtung nicht voneinander beanstandet sind - also in einer Querschnittsebene des Rotors liegen - aber einen Winkelversatz in dieser Querschnittsebene zueinander aufweisen, der verschieden von dem Quotienten 360%, wobei n der Anzahl der Gewindegänge des Rotors entspricht, ist. Demnach wäre eine phasenversetzte Mes- sung bei einem dreigängigen Rotor ausführbar, wenn die Zustandssensoren um einen Winkel zueinander versetzt sind, der nicht gleich 120° oder gleich 240° ist, also beispielsweise um 90° oder um 180° zueinander versetzt sind. Bei einem zweigängigen Rotor müsste der Winkelversatz ungleich 180° sein, um eine phasenversetzte Messung zu erreichen, bei einem viergängigen Rotor ungleich 90°, 180° und 270°. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei Exzenterschneckenpumpen prinzipbedingt die Gewindegangzahl des Stators immer um eins höher ist als die Gewindegangzahl des Rotors.

Eine phasenversetzte Messung lässt sich aber auch erreichen, wenn die Zustandssensoren einen Winkelversatz aufweisen, der dem Quotienten 360% entspricht, indem die Zustandssensoren axial um eine Distanz beabstandet sind, die ungleich einem Vielfachen der Teilung des Gewindes des Rotors ist. Die Teilung ist hierbei als der axiale Abstand zwei benachbarter Gewindespitzen zu verstehen und entspricht bei einem eingängigen Gewinde der Steigung, bei einem mehrgängigen Gewinde dem Quotienten aus Steigung/Anzahl der Gewindegänge (n). Insbesondere kann ein Phasenversatz eingestellt werden, indem die Zustandssensoren um eine axiale Distanz voneinander beabstandet werden, die der halben Teilung entspricht, sodass ein Phasenversatz um eine halbe Wellenlänge erreicht wird.

Durch die Messung mit Phasenversatz wird eine besonders günstige Überwachung bestimmter Anzeichen von Verschleiß erreicht. So kann durch Subtraktion der Sensorsignale der beiden Zustandssensoren eine um Effekte, die in nur einer Phase auftreten, bereinigte Messgröße erhalten werden, die eine Aussage zu lokal in einem Winkelbereich auftretenden Verschleißauswirkungen erlaubt. Zudem kann durch Vergleich von um den Phasenversatz zeitlich versetzt erhaltenen Sensorsignalen eine relative Aussage zu Zustandsveränderungen erhalten werden. Abweichend hiervon oder zusätzlich ist es auch in bestimmten Anwendungen vorteilhaft, wenn Es ist weiterhin bevorzugt, wenn zwei Zustandssensoren am Rotor angeordnet sind, die an zwei voneinander beanstandeten phasengleichen Positionen angeordnet sind, wobei die Phasengleichheit vorzugsweise durch eine axiale Beabstandung der Zustands- sensoren, die einem Vielfachen der Teilung des Rotors entspricht, oder durch eine Winkel- beabstandung der beiden Zustandssensoren um einen Winkel, der ein ganzzahliges Vielfaches von 360° dividiert durch die Anzahl der Gewindegänge ist, erreicht wird. Mit dieser Ausführungsform wird eine gleichzeitige, phasensynchrone Messung von zwei Zustandsgrößen erreicht. Diese Messweise erlaubt einen Vergleich von zwei zeitgleich an unterschiedlichen Positionen erfassten Zustandswerten und kann daher einen direkten Rückschluss auf lokal bedingte Betriebszustandsänderungen ermöglichen.

Es kann insbesondere auch bevorzugt sein, drei oder mehr Zustandssensoren vorzusehen, von denen zwei Zustandssensoren zueinander phasenversetzt angeordnet sind und zwei Zustandssensoren phasengleich angeordnet sind, um die oben erläuterten Vorteile zu kombinieren und eine umfassende Aussage zum Betriebszustand zu erzielen.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Zustandssensor ein Temperatursensor, ein Drucksensor, ein Schwingungssensor, oder ein Beschleunigungssensor ist.

Insbesondere kann hierbei eine Auswertung mittels eines Vergleichs mit einer zuvor gespeicherten und/oder kalibrierten Masterkurve Informationen über eine sich einstellende Gleichgewichtstemperatur liefern. Eine detaillierte Analyse des Kurvenverlaufes unter Berücksichtig von Steigung und Krümmung lassen zusätzliche Auswertungsmöglichkeiten zu. So korreliert beispielsweise die Relaxationszeitkonstante mit den dynamischen Eigenschaften des Elastomermantels des Stators. Ein Vergleich der Flächenintegrale beschreibt die Dämpfungsleistung während der Einlaufphase. Grundsätzlich kann durch eine Messung mittels zwei oder mehr axial entlang der Rotorachse beabstandeter Drucksensoren eine Druckdifferenz ermittelt werden, die beispielsweise für eine Volumenstromberechnung eingesetzt werden kann.

Durch eine mit einem Beschleunigungssensor oder einem Schwingungssensor erfolgende Messung der im Rotor erzeugten Schwingung ist es beispielsweise möglich, die Eigenfre- quenzen des Rotor-Stator-Systems durch die kontinuierliche Anregung im Pumpbetrieb zu überwachen. Durch Änderung signifikanter Signalanteile können dann Rückschlüsse auf die Material- und Strukturbeschaffenheit des Rotors getroffen werden und so beispielsweise das Auftreten oder die Ausbreitung von Risse oder Verformungen des Stators erkanntwerden. Weiterhin ist es möglich das Anschlägen von massiveren, im Fördermedium mitgeführten Fremdkörpern wie beispielsweise Steinen oder Schrauben zu detektieren. Der Benutzer der Pumpe kann bei Erfassen eines solchen Betriebszustands dann vor Beschädigungen durch diese Fremdkörper gewarnt werden und so seinen Pumpprozess überprüfen, um Schäden in der Pumpe vorzubeugen, oder es kann eine aus dem Zustandssensorsignal direkt abgeleitete Steuerungsmaßnahme durchgeführt werden, beispielsweise ein Not-Aus der Pumpe oder eine Drehzahlreduktion. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine längsgeschnittene Ansicht einer Exzenterschneckenpumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine längsgeschnittene Ansicht eines Ausschnitts einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4a eine längsgeschnittene Teilansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4b eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4c eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4d eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4e eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer siebten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4f eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer achten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4g eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer neunten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4h eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer zehnten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4i eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer elften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4j eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer zwölften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4k eine Ansicht gemäß Fig. 4a einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5a eine schematische Darstellung des an der Taumelwelle bzw. an dem Rotor stattfindenden Messvorgangs gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 5b eine schematische Darstellung des an der Taumelwelle bzw. an dem Rotor stattfindenden Messvorgangs gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 5c eine schematische Darstellung des an der Taumelwelle bzw. an dem Rotor stattfindenden Messvorgangs gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 6a eine schematische Darstellung des Verlaufs dreier charakteristischer

Messwerte, die an der Taumelwelle oder dem Rotor aufgenommen werden, über die Betriebsdauer einer Exzenterschneckenpumpe, Fig. 6b einen typischen schematischen Verlauf von drei an dem Rotor aufgenommenen Temperaturen über die Zeit, Fig. 6c einen typischen schematischen Verlauf der Bewegung eines am Rotor befestigten Sensors in drei Richtungen über die Zeit bei einem normalen Betriebszustand,

Fig. 6d einen typischen schematischen Verlauf der Bewegung eines am Rotor befestigten Sensors in drei Richtungen über die Zeit bei einem Betriebszustand einer Pumpe mit fortgeschrittenem Verschleiß.

In Fig. 1 ist der typische Aufbau einer Exzenterschneckenpumpe gezeigt. Die Pumpe weist einen Stator 10 auf, der einen sich entlang einer Statorlängsachse A erstreckenden Hohlraum in Gestalt eines gewundenen Schneckengangs mit zwei Gängen aufweist. Der Stator 10 umfasst typischerweise ein Metallrohr 11 oder eine sonstige stabile Hüllkonstruktion, die einen Elastomermantel 12 umschließt, der innen einen Hohlraum mit der Schneckengeometrie ausbildet. In dem Statorhohlraum ist ein Rotor 20 angeordnet, der sich entlang einer Rotorlängsachse B erstreckt, die um die sogenannte „Exzentrizität“ parallel versetzt zu der Statorlängsachse A verläuft. Exzenterschneckenpumpen können mit Rotoren und Statoren unterschiedlicher Gangzahl ausgebildet sein. Grundsätzlich ist für das Funktionsprinzip die Gangzahl des Rotors stets um einen Gang höher als die Gangzahl des Stators.

Der Statorinnenraum und der Rotor können sich in axialer Richtung in Pumprichtung verjüngen (nicht dargestellt), sodass das zu einer Einlassöffnung 1 weisende Ende des Rotors und des Statorinnenraums eine größere Querschnittsfläche aufweisen als das zu einer Auslassöffnung 2 weisende Ende. Bei solchen sich verjüngenden (typischerweise mit einer konischen Umhüllenden bzw. einem konisch zulaufenden Innenraum ausgestatteten) Rotor und Stator sind der Rotor und der Stator dann axial zueinander verschieblich angeordnet (Axialbewegung Ax). Eine axiale Zustellung ist dann vorzugsweise während der Rotationsbewegung Ro des Rotors möglich. Hierdurch kann einerseits ein verschleißbedingtes Spiel bzw. eine zu geringe Vorspannung des Rotors im Stator ausgeglichen werden, indem der Rotor weiter in den Stator eingefahren wird. Zudem kann dadurch ein Anlaufverhalten der Pumpe durch die Axialverstellung optimiert werden, beispielsweise, indem in Abhängigkeit des Pumpverhaltens anhand der Zustandsgrößen die axiale Verstellung vorgenommen wird. So kann beispielsweise auf unterschiedliche Viskositäten des Fördermediums reagiert werden.

Der Rotor 20 wird durch eine Taumelwelle 30 in Rotation um seine Rotorlängsachse B versetzt. Die Taumelwelle 30 ist hierbei zwischen den Rotor und einer Antriebseingangs- welle, die über ein Riemengetriebe 41 von einem Antriebsmotor 40 angetrieben wird, eingesetzt und übertragt eine Rotationsbewegung des Antriebsmotors 40 auf den Rotor 20. Die Taumelwelle 30 erstreckt sich dabei von einem Antriebseingangsende 30a, das rotierend in einem Einlassgehäuse 50 gelagert ist, zu einem Antriebsausgangsende 30b, das mit dem Rotor verbunden ist. An dem Antriebsausgangsende 30b führt die Taumelwelle

30 eine kombinierte Bewegung aus, die zusammengesetzt ist aus einer Rotation um die Rotorlängsachse B und einer Rotation der Rotorlängsachse B um die Statorlängsachse A. An diesem Antriebsausgangsende kann die Taumelwelle mittels einer durch zwei Rotationslager mit exzentrisch versetzten Achsen ausgeführten Exzenterlagerung geführt sein, oder kann ungeführt sein, sodass die Bewegung des Antriebsausgangsendes der Taumelwelle durch die Führung des Rotors im Stator definiert wird.

Die Taumelwelle 30 weist an dem Antriebseingangsende 30a ein Eingangskardangelenk

31 auf und an dem Antriebsausgangsende ein Ausgangskardangelenk 32. Zwischen den beiden Kardangelenken 31 , 32 erstreckt sich ein Wellenabschnitt 33, der die beiden Kar- dangelenke miteinander verbindet. Das Eingangskardangelenk 31 ist mit der Antriebseingangswelle und über das Riemengetriebe mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors 40 verbunden. Das Ausgangskardangelenk 32 ist mit dem Rotor verbunden.

Die gesamte Taumelwelle 30 ist in einem Einlassgehäuse 50 angeordnet und wird von einem zu pumpenden Medium, das durch eine Einlassöffnung 51 in das Einlassgehäuse 50 einströmt, umspült. Dies stellt die Saugseite der Pumpe dar. Die Taumelwelle ist daher insgesamt von einer Schutzhülle 36 umgeben, die sich über das Eingangskardangelenk 31 , den Wellenabschnitt 33 und das Ausgangskardangelenk 32 erstreckt.

Der Rotor 20 und der Stator 10 erstrecken sich von einem an dem Einlassgehäuse befestigten Einlassende 10a zu einem an einem Auslassende 20a befestigten Auslassgehäuse 60. Am Auslassgehäuse 60 ist eine Auslassöffnung 61 angeordnet, durch die das geförderte Medium aus der Pumpe herausströmt und welches die Druckseite der Pumpe darstellt.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt, der die Taumelwelle mit daran angesetzter Antriebseingangswelle und daran angesetztem Rotor im Ausschnitt zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Sensor 101 in eine in radialer Richtung zur Rotorlängsachse B verlaufende Bohrung 102 im Rotor eingesetzt. Der Sensor kann beispielsweise ein Temperatursensor, ein Beschleunigungssensoroderein Drucksensor sein. Der Rotor 20 weist weiterhin eine Längsbohrung 21 auf, welche sich entlang und koaxial zur Rotorlängsachse B erstreckt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Sensor 101 mittels einer Sensorsignalleitung 110 verbunden, die durch die Längsbohrung 21 im Rotor verläuft, von dort ausgehend in eine koaxial zur Längsbohrung 21 verlaufende Flanschlängsbohrung 34 im Anschlussflansch des Ausgangskardangelenks 31 mündet. Aus dieser Flanschlängsbohrung 34 ver- läuft die Sensorsignalleitung 103 durch eine sich in radialer Richtung zur Rotorlängsachse B erstreckende Bohrung im Anschlussflansch des Ausgangskardangelenks 31 bis zu einer Position außerhalb des Kardangelenks 31. Die Signalleitung verläuft dann außerhalb des Kardangelenks 31 , des Wellenabschnitts 33 und des Kardangelenks 32, jedoch innerhalb der Schutzhülle 36 bis zum Eingangsende der Taumelwelle 30. An diesem Eingangsende verläuft die Signalleitung analog wie am Ausgangsende zunächst durch eine radiale Bohrung im Wellenabschnitt-seitigen Anschlussflansch des Eingangskardangelenks bis zu einer axialen Bohrung im Antriebseingangswellen-seitigen Anschlussflansch des Kardangelenks, von dort in eine koaxiale Längsbohrung in der Antriebseingangswelle. Die Sensorsignalleitung kann dann bis zu einer Sensorsignaldrehübertragung geführt werden, die bei- spielsweise in Form von mehreren Schleifringen oder dergleichen ausgeführt sein kann, um das Sensorsignal aus dem drehenden Teil der Exzenterschneckenpumpe nach außen in einen ruhenden Teil der Exzenterschneckenpumpe zu führen.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Signalleitungsführung. Die Figur zeigt einen grundsätzlich übereinstimmenden Aufbau wie Fig. 2. Abweichend hiervon ist die Signalleitung jedoch bei dieser Variante ausschließlich durch axiale Längsbohrungen in dem Anschlussflansch des Kardanausgangsgelenks, dem Wellenabschnitt und dem Anschlussflansch des Kardaneingangsgelenks geführt, um wiederum in die Längsbohrung in der Antriebswelle zu münden.

In diesem Fall verläuft die Signalleitung auch durch entsprechende Querbohrungen in den Bolzen der beiden Kardangelenke. Dabei ist zu verstehen, dass die Kanäle, in denen die Signalleitung verläuft, in ihren Abmessungen entsprechend groß ausgeführt sind, sodass auch bei der im Betrieb auftretenden Taumelbewegung und dem Abknicken der Kardangelenke die Signalleitung ohne Einfluss von Scherungen und somit beschädigungsfrei bleibt.

Sowohl bei Fig. 2 als auch bei Fig. 3 kann die Antriebseingangswelle am eingangsseitigen Kardangelenk mittels eines zentralen Bolzens befestigt sein, der sich durch teilweise oder vollständig durch die Antriebseingangswelle erstreckt und an dem Kardangelenk befestigt ist, um einen konischen Passungssitz zwischen der Antriebseingangswelle und dem Kardangelenk axial zu spannen. Ein weiterer Unterschied ist darin zu erkennen, dass bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Signalleitung in der Antriebseingangswelle in einer sich axial erstreckenden Längsnut in der Welle (z.B. nach Art einer Passfedernut) geführt ist und daher seitlich von diesem Bolzen liegt, wohingegen bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 ein hohler Bolzen vorgesehen ist, der in der als Hohlwelle ausgeführten Antriebseingangswelle verläuft und die Signalleitung innerhalb des inneren Hohlraums dieses hoh- len Bolzens verläuft.

In den Figuren 4a-k sind verschiedene Varianten der Sensoranordnung am Rotor dargestellt. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass es sich bei den abgebildeten Sensoren in diesen Figuren um Drucksensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungssensoren, Schwingungssensoren, oder sonstige Sensoren handeln kann. Weiterhin ist zu verstehen, dass die in den Figuren 4a-k abgebildeten Varianten der Sensoranordnung auch miteinander kombiniert werden können, und zwar einerseits solcherart, dass Sensoren gleichen Typs an unterschiedlichen Orten gemäß dieser Varianten angeordnet werden können oder dass Sensoren gleichen Typs an unterschiedlichen Orten gemäß dieser Varianten eingesetzt werden können, oder dass an einem in diesen Varianten gezeigten Ort mehreren Sensoren unterschiedlichen Typs angeordnet sein können. Ebenso können die Signalübertragungsprinzipien und die Energieversorgung der Sensoren, die in diesen Varianten gemäß Fig. 4a-k gezeigt sind, miteinander kombiniert werden.

Fig. 4a zeigt eine Anordnung des Sensors 301 im Rotor, bei welcher der Sensor in die äußere Oberfläche des Rotors eingesetzt ist. Diese Sensoranordnung kann, wie zuvor an- hand der Figuren 2 und 3 dargestellt, durch eine entsprechende sich radial erstreckende Bohrung im Rotor und sich axial erstreckende Bohrung im Rotor erfolgen, wenn der Sensor mittels einer Signalleitung 305 das Sensorsignal übertragen soll und gegebenenfalls durch eine parallel hierzu verlaufende Energieleitung 306 mit Energie versorgt werden soll.

Generell vorteilhaft an einer Anordnung des Sensors in der äußeren Oberfläche des Rotors ist, dass diese Position einerseits eine umlaufende Signalerfassung ermöglicht, also eine Signalerfassung übereinen Rotationswinkel von 360° um die Rotorlängsachse bzw. Statorlängsachse und somit eine Art Querschnittserfassung des Signals ermöglicht. Weiterhin vorteilhaft an der Anordnung des Sensors am Rotor und insbesondere dann, wenn der Sensor im Bereich der äußeren Oberfläche des Rotors angeordnet ist, ist die Möglichkeit, mit diesem Sensor sowohl eine Signalerfassung eines Kennwerts am Stator als auch eines Kennwerts am Rotor als auch eines Kennwerts des geförderten Mediums während des laufenden Betriebs durchzuführen. Diese Signalerfassung kann insbesondere während eines Umlaufs des Rotors über 360° erfolgen. Ermöglicht wird dies dadurch, dass bei dieser Sensorposition an oder nahe der Oberfläche des Rotors während des Betriebs bei einer Exzenterschneckenpumpe einerseits in direktem Kontakt mit dem Stator kommt, andererseits auch bei weiterer Rotation in einen Abstand zum Stator und dadurch in Kontakt mit dem geförderten Medium kommt, wodurch jeweils periodisch eine Erfassung des Stators und eine Erfassung des Mediums möglich ist. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung im Rotor selbst auch eine Messung zum Rotor hin. Dies kann insbesondere eine Temperaturmessung sein, bei der je nach Rotationswinkel des Rotors um die Rotorlängsachse die Temperatur des Stators in bestimmten Winkeln, Wnkelbereichen oder über den gesamten Umfang in Bezug auf die Statorlängsachse und zudem die Temperatur des geförderten Mediums gemessen wird. Desweiteren kann, beispielsweise indem der Sensor mit mehreren Fühlern ausgeführt ist, auch die Temperatur des Rotors durch den Sensor erfasst werden. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass der Sensor auch als Sensoreinheit ausgeführt sein kann und mehrere Messfunktionen gleicher oder unterschiedlicher physikalischer Größen erfassen kann.

Die in Fig. 4a gezeigte Sensorposition kann auch für piezoelektrische oder kapazitive Vib- rationssensoren verwendet werden, um Vibrationen oder Beschleunigungen des Rotors an dieser Einbauposition des Sensors zu erfassen. Dabei kann es sich um einachsig oder mehrachsig messende Sensoren handeln. Ebenso können an dieser Position Wirbelstromsensoren eingesetzt werden, um eine Abstands- oder Positionsmessung des Rotors vorzunehmen. Fig. 4b zeigt schematisch eine mit Fig. 4a übereinstimmende Positionierung des Sensors 401. Bei dieser Einbauvariante wird jedoch nur die Signalleitung 405 vom Sensor zum Empfangsgerät kabelgebunden ausgeführt. Zur Energieversorgung des Sensors ist benachbart zum Sensor ein Energiewandler 407 angeordnet, der Temperaturen oder Temperaturgradienten in elektrische Energie wandelt, wie beispielsweise dies mit einem Pelle- tier-Element ausgeführt werden kann. Dieser Energiewandler macht sich zunutze, dass durch Reibung zwischen Rotor und Stator und das durchströmende Medium hier gegenüber der Umgebungstemperatur sich ändernden Temperaturen und folglich Temperaturgradienten auftreten, welche eine Energiewandlung ermöglichen, die ausreichend ist, um den Sensor mit Energie zu versorgen. Fig. 4c zeigt eine weitere Variante, bei der die Lage des Sensors 501 und der Signalleitung 505 der Sensorlage gemäß Fig. 4a entspricht und eine Energieversorgung des Sensors mittels Energiewandler erfolgt. Der Energiewandler ist hierbei nach dem Prinzip der Induktion aufgebaut, wobei einerseits im Einlassgehäuse 50 entsprechende Magneten 508, als Festmagneten oder Spulenmagneten, angeordnet sind und sich im Bereich des Ausgangskardangelenks oder am Einlassende des Rotors eine Spule 507 befindet, in der durch Induktion ein Stromfluss ausgelöst wird. Der so bei Rotation des Rotors wirkende Generator/Dynamo erzeugt dann die notwendige elektrische Energie zur Versorgung des Sensors über eine kurze Energieleitung 506.

In Fig. 4d ist eine weitere Variante der Energieversorgung gezeigt. Bei dieser Variante ist ein Piezowandler oder ein elektrodynamischer Wandler 607 im Rotor angeordnet, welcher aus der Vibration, die durch die Exzenterrotationsbewegung des Rotors hervorgerufen wird, eine elektrische Energie erzeugt und den Sensor 601 hiermit versorgt. Wiederum erfolgt die Signalübertragung kabelgebunden über eine Signalleitung 605

Fig. 4e und 4f zeigen eine Variante, bei der zwei Sensoren701a, b bzw. 801a, b in gleicher Winkellage in Bezug auf die Rotorlängsachse B aber axial voneinander beabstandet entlang der Rotorlängsachse B am Rotor angeordnet sind. Dabei ist bei Fig. 4f der axiale Abstand der beiden Sensoren 701a, b so gewählt, dass beide Sensoren im Bereich einer Gewindespitze des Gewindegangs des Rotors angeordnet sind, der axiale Abstand also der Teilung des Rotorgewindes entspricht, wohingegen bei Fig. 4e der axiale Abstand zwischen den beiden Sensoren 801a, b so gewählt ist, dass ein Sensor im Bereich einer Gewindespitze und der andere Sensor im Bereich einer Gewindenut angeordnet ist, der axiale Abstand entspricht hier also der Hälfte derTeilung des Rotorgewindes. In beiden Varianten werden die Sensoren über eine gemeinsame Energieleitung 706, 806 versorgt und leiten ihre Signale über jeweils separate Signalleitungen 705a, b bzw. 805a, b ab.

Fig. 4g zeigt eine weitere Variante, bei welcher zwei Sensoren901a, b in gleichem axialen Abstand wie bei Fig. 4e am Rotor angeordnet sind, in diesem Fall aber nicht in gleicher Winkellage. Diese Sensoren sind zwecks einer Phasenversatzmessung um 180° um die Rotorlängsachse zueinander verdreht positioniert.

Fig. 4h zeigt eine weitere Variante der Anordnung des Sensors 1001 . Bei dieser Variante ist der Sensor zentral in der Rotorlängsachse innerhalb des Rotors angeordnet und erstreckt sich nicht zu einer äußeren Oberfläche des Rotors. Zudem ist der Sensor in axialer Richtung etwa mittig im Rotorangeordnet. Diese Anordnung eignet sich insbesondere gut, um so einen ein- oder mehrachsige Vibrationssensor oder ein Gyroskop oder einen Rotationssensor anzuordnen und hierdurch die Bewegung, Geschwindigkeit oder Beschleuni- gung des Sensors zu erfassen, welche aufgrund der exzentrischen Bewegung eine charakteristische Aussage über den Betriebszustand der Exzenterschneckenpumpe ermöglicht.

Fig. 4i zeigte eine Variante der Sensoranordnung, bei welcher der Sensor 1101 ebenfalls nicht bis zur äußeren Oberfläche des Rotors hin angeordnet ist, sondern innerhalb des Rotors bleibt. Gegenüber der in Fig. 4h dargestellten Sensorlage ist der Sensor hierbei aber radial beabstandet zur Rotorlängsachse angeordnet und befindet sich nahe der äußeren Oberfläche des Rotors.

Fig. 4j zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine kabelgebundene Übertragung von Daten oder Energie zum Sensor 1201 nicht erforderlich ist. Übereinstimmend zu Fig. 4b ist hierbei ein Energiewandler 1207 benachbart zu dem Sensor angeordnet. Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform auch ein Funkübermittlungsmodul 1209 benachbart zum Sensor in dem Rotorangeordnet. Hierdurch können die Sensorsignale an einen außerhalb des Rotors, insbesondere außerhalb des Stators oder der Exzenterschneckenpumpe an- geordneten Empfänger 1210 übermittelt werden.

Fig. 4k zeigt eine Variante hierzu, bei der neben dem Sensor 1301 auch das Funkübertragungsmodul 1309 direkt aus dem Energiewandler 1307 mit Energie versorgt wird und an einen externen Empfänger 1310 die Signale überträgt.

Bei den beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 4j und 4k ist der Sensor autark und ohne die Notwendigkeit einer kabelgebundenen Signalleitung oder kabelgebundenen Energieversorgung am Rotor angeordnet und daher hinsichtlich Montage besonders vorteilhaft und zugleich robust.

Die Figuren 5a-5c zeigen das grundsätzliche Prinzip der Messsignalerzeugung aus einem Messparameter und der hierfür notwendigen Energieversorgung zur Erzeugung des Mess- Signals und zur Übermittlung dieses Messsignals.

Fig. 5a zeigt hierbei einen Sensor 2200, der einen Messparameter 2201 erfasst und über einen Mikrocontroller 2201 ein Messsignal 2204 erzeugt und abgibt. Der Sensor ist hierzu direkt mit einer Stromversorgung 2203 verbunden. Fig. 5b zeigt eine Variante des Prinzips, bei der ebenfalls ein Sensor 2300 einen Messparameter 2301 erfasst und über einen Mikrocontroller 2302 ein diesen Messparameter beschreibendes Messsignal 2304 ausgibt. Der Sensor ist hierbei nicht direkt mit einer externen Energieversorgung verbunden. Stattdessen ist ein Energiewandler 2305 vorgesehen, der Umgebungsenergie 2303 in elektrische Energie für die Versorgung von Sensor 2300 und Mikrocontroller 2302 wandelt. Der Energiewandler gibt die erzeugte Energie hierzu an ein Energiemanagement- und Speichermodul 2306 ab, aus dem heraus der Sensor und der Mikrocontroller mit Energie versorgt wird.

Fig. 5c zeigt eine hierauf aufbauende Variante, bei der neben dem Sensor 2400, der den Messparameter 2401 über einen Mikrocontroller 2402 in ein Messsignal 2404 umsetzt, auch ein Energiewandler 2405, der Umgebungsenergie 2403 in elektrische Energie wandelt und diese an ein Energiemanagement- und Speichermodul 2406 abgibt, vorhanden ist. Das Energiemanagement- und Speichermodul versorgt hierbei den Sensor und den Mikrocontroller 2402 mit elektrischer Energie. Weiterhin wird ein Wandler oder Koppler, der als drahtloses Übertragungsmodul 2407 arbeitet und eine Antenne 2408 aufweist, eingesetzt, um das Sensorsignal 2404 an einen außenstehenden Empfänger zu übermitteln.

Die Figuren 6a-d zeigen typische Verläufe von einigen charakteristischen Sensorsignalen, welche an dem Rotor oder der Taumelwelle erfassbare Messparameter widerspiegeln.

In Fig. 6a ist hierbei die dynamische Steifigkeit 3001 (Kurve mit Dreiecken), die Dämp- fungsarbeit 3002 (Kurve mit Vierecken) und die Oberflächentemperatur 3003 des Stators (Kurve mit Punkten) über der gesamte Betriebsdauer 3010, in der eine Exzenterschneckenpumpe betrieben wird, aufgetragen. Erkennbar ist, dass die Oberflächentemperatur 3003 ausgehend von einer Einlaufphase 3011 , in der sie zunächst niedrig liegt, sich über einen langen normalen Betriebszeitraum 3012 in einem akzeptablen Betriebsfenster be- wegt, um dann in einer hierauf folgenden Ermüdung- Versagensphase 3013 exponentiell anzusteigen. Dies ist in der Regel charakterisiert durch ein Überschreiten einer Grenztemperatur TF 3020. Die Dämpfungsarbeit 3002, die im gummierten Stator geleistet wird, verhält sich hierbei hinsichtlich ihres Kurvenverlaufs ähnlich wie die Oberflächentemperatur 3003 des Stators. Die dynamische Steifigkeit 3001 ist in der Einlaufphase 3011 gleich zu Beginn zunächst hoch, verbleibt dann über die normale Betriebsdauer 3012 fast gleichbleibend, um dann während der Ermüdungs-Versagensphase 3013 abzusinken. Die Effekte, die hinter diesen Kurvenverläufen liegen, sind zum von unterschiedlichen Faktoren abhängig und der Kurvenverlauf kann daher nicht allgemein ursächlich erklärt werden. Zum einen spielen beispielsweise die anfängliche Passung zwischen Rotor und Stator eine Rolle - eine anfänglich enge Passung kann hier zu einem anfänglich großen Rei- bungsenergieeintrag führen, der dann abnimmt. Zum anderen spielt beispielsweise auch die dynamische Steifigkeit des Elastomers (des Stators) eine Rolle, die die Fähigkeit zur Schwingungsausbreitung und damit den Transport von Energie/Temperatur beschreibt. Diese ändert sich in der Einlauf- und Anlaufphase 3011 und kann, wenn sie sinkt, zu einer steigenden Temperatur führen, die durch das Elastomer geleitet werden muss. Fig. 6b zeigt den Temperaturverlauf der Oberflächentemperatur 4020 des Stators über die Zeit 4010 während des Anlaufverhaltens beim einmaligen Hochfahren einer Exzenterschneckenpumpe. Dargestellt sind drei typische Temperaturverläufe T1 , T2 und T3, die zu drei verschiedenen Zustandszeitpunkten an einem Messpunkt am Stator mittels eines in den Rotor eingelassener Sensors erfasst werden könnten. Alle drei Temperaturverläufe zeigen einen zu Beginn steilen Anstieg, der sich dann verflacht und auf ein konstantes Temperaturniveau einpegelt.

Dabei stellt die Temperaturkurve T2 eine Kurve mit dem vergleichsweise steilsten Anstieg dar, wohingegen die Kurve T1 zwar weniger steil ansteigt, jedoch um eine Differenz DT12 auf ein höheres Temperaturniveau steigt als T2. Diese steiler ansteigende Temperatur- kurve T2 korreliert beispielsweise mit einer stärker abnehmenden dynamischen Steifigkeit oder anderen Eigenschaften des Elastomers des Stators. Der Vergleich der stationären Temperaturen DT12 kann beispielsweise eine Pumpsituation eines Mediums mit besseren Schmierungseigenschaften und niedrigerer Temperatur signalisieren. Eine Temperaturkurve T3 mit flacherem Verlauf und demgegenüber um ein DT13 geringerer eingependelter Konstanttemperatur kann hingegen beispielsweise bei identischem Fördermedium bei einer niedrigeren Drehzahl der Pumpe auftreten.

Fig. 6c und Fig. 6d zeigen jeweils die Messwerte einer Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung 5020 eines in der äußeren Oberfläche des Rotors oder nahe der äußeren Oberfläche des Rotors angeordneten Positionssensors, der beispielsweise als Rotations- sensor oder Gyrosensor ausgeführt sein kann, in den drei Achsrichtungen X, Y und Z über die Zeit 5010. Fig. 6c zeigt hierbei einen typischen Kurvenverlauf für eine Exzenterschneckenpumpe, die sich im normalen Betriebszustand ohne nennenswerten Verschleiß befindet. Fig. 6d gibt demgegenüber einen Pumpenbetriebszustand mit fortgeschrittenem Verschleiß wieder. Hierbei ist zu erkennen, dass die Positionen in Z- und Y-Richtung 90° phasenversetzt zueinander einen ähnlichen Verlauf in beiden Figuren aufweisen, wohingegen die Position in X-Richtung im normalen Betriebszustand einen nahezu stationären Wert aufweist, der nur durch pulsierende Druckeinflüsse und axiales Lagerspiel gewissen geringen Schwankun- gen unterworfen ist.

Fig. 6d zeigt demgegenüber einen Kurvenverlauf, welcher eine deutlich größere Amplitude derZ- und Y-Werte aufweist und zudem ein erhebliches Abweichen derX-Werte von einem gleichbleibenden Verlauf mit einer deutlichen, wenn auch unregelmäßigen Schwingung des Rotors in x-Richtung. Alle diese drei charakteristischen Kurvenverläufe zeigen einen erhöhten Verschleiß der Exzenterschneckenpumpe auf, was durch sowohl radiale als auch axiale Positionsschwankungen, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten ersichtlich ist.

Durch die Messung der in Fig. 6c und 6d gezeigten Bahnbewegung durch beispielsweise Abstandssensoren oder Rotationssensoren kann der Betriebszustand der Pumpe dahingegen überwacht werden, dass unvorteilhafte Rotorbewegungen durch beispielsweise Fehlausrichtungen oder eine Taumelbewegung (Fig. 6c und 6d) durch Spiel des Rotors (verursacht durch eine nachlassende Vorspannung des Rotors im Stator) erkannt werden können.