Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Schnecken- bzw. Exzen¬ terschneckenpumpe, wie sie insbesondere zur Förderung von hochviskosen bzw. mit Feststoffen versetzten Medien verwendet wird.

Stand der Technik Exzenterschneckenpumpen die dem Stand der Technik ent¬ sprechen, weisen meist einen feststehenden äußeren Sta¬ tor und einen darin laufenden Rotor auf. Der Antrieb des Rotors .erfolgt meist durch einen externen Elektro- motor, welcher mittels einer Gelenk- bzw. Biegewelle mit dem Rotor verbunden ist. In den :nachfolgenden Aus¬ führungen wird zwischen Schnecken- und Exzenterschnek- kenpumpen nicht weiter unterschieden, da dies keine Auswirkungen auf das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip hat.

Bekannte Exzenterschneckenpumpen weisen jedoch eine lange Bauform auf und sind aufgrund der hohen Anzahl beweglicher Teile in Motor, Gelenkwelle und Pumpe war- tungsbedürftig. Zudem ist bei einer solchen Anordnung auf mindestens einer Seite der Pumpe eine Abdichtung zur Gelenkwelle-hin notwendig.

Eine wesentliche Verbesserung stellt hier die Anordnung aus der DE 102 51 846 AI dar. Hierin ist' der Rotor ei¬ ner Exzenterschneckenpumpe gleichzeitig auch Teil des Motors. Somit kann insbesondere die Gelenkwelle entfal- len. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, dass nur spezielle, mit teuren Magnetmaterialien bestückte Roto¬ ren eingesetzt werden können. Weiterhin ergibt sich aufgrund der schraubenförmigen Anordnung des Stators eine relativ komplexe Statorwicklung, welche auch hier zu relativ hohen Herstellungskosten führt.

Ein anderer Lösungsansatz wird in der DE 43 13 442 Al dargestellt. So wird, wie beispielsweise in Figur 24 offenbart, eine Exzenterschneckenpumpe mit einem ela¬ stischen Stator und einem Rotor, der durch eine Magnet¬ kupplung angetrieben wird, angegeben. Durch diese An¬ ordnung kann die Magnetkupplung mit einem einfachen La¬ ger gelagert werden, da der Ausgleich der Bewegung der Schnecke durch den elastischen Stator erfolgt. Derarti¬ ge Pumpen sind aufgrund der hohen Elastizität der Sta¬ toren ohne Mantel nicht für hohe Drücke geeignet.

Die EP 0 357 317 Bl offenbart einen Motor, welcher gleichzeitig eine Drehbewegung sowie eine Hubbewegung durchführen kann, in Verbindung mit einer Exzen¬ terschneckenpumpe. Auch hier wird ein elastischer Sta¬ tor ohne Mantel zum Ausgleich der exzentrischen Bewe¬ gung der Schnecke eingesetzt. Somit ist auch diese Pum- pe nicht für hohe Drücke geeignet.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Exzen¬ terschneckenpumpe derart zu gestalten, dass das zum An- trieb der Pumpe benötigte Drehmoment ohne zusätzliche, die Bauform der Pumpe verlängernde Mittel sowie ohne Wellendichtungen und Wellenlagerungen zugeführt werden kann und gleichzeitig die Pumpe auch für hohe Drücke geeignet ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in dem unabhängigen Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildun¬ gen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An¬ sprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Exzen- terschneckenpumpe mit einem Stator 2 und einem darin laufenden Rotor 1. Zum Antrieb des Rotors 1 ist ein An¬ triebsmotor vorgesehen, welcher mit dem Rotor verbunden ist. Dieser Antriebsmotor umfasst einen Läufer 3 sowie eine Statorwicklung 4. Der Läufer ist als zylindrischer Läufer ausgebildet und läuft durch seine starre Verbin¬ dung mit dem Rotor auf einer exzentrischen Kreisbahn innerhalb eines näherungsweise zylindrischen Topfes 5 um. Dieser Topf 5 wird zumindest teilweise von einer Statorwicklung 4 umschlossen. Alternativ kann die Sta- torwicklung auch in diesen Topf integriert sein. Durch eine solche Anordnung sind Antrieb und Pumpe äußerst platzsparend in eine einzige Einheit integriert. Gleichzeitig wird die mechanische Konstruktion wesent¬ lich vereinfacht. So sind keine anfälligen Wellendich- tungen notwendig, da der Rotor vollständig abgeschlos¬ sen in dem System aus Stator und den angeschlossenen Leitungen läuft. Es wird keinerlei Verbindung bzw. Kon¬ takt vom Rotor zu Punkten außerhalb des Systems benö¬ tigt. Damit kann die Pumpe, bestehend aus Rotor und Stator, ohne zusätzliche Verbindungen und Wellendich¬ tungen in eine vorhandene Rohrleitung eingeflanscht werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann auch das Um¬ wandlungsglied, wie beispielsweise eine Gelenkwelle oder auch Biegewelle, für die Transformation der zen- trischen Rotation des Antriebsmotors in die exzentri¬ sche Bewegung des Rotors entfallen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Er¬ findung ist ein zweiter Läufer 3a als näherungsweise zylindrischer Läufer vorgesehen. Er ist an dem Ende des Rotors 1 angeordnet, welches dem ersten Läufer entge¬ gengesetzt ist. Auch dieser Läufer ist starr mit dem Rotor verbunden und läuft daher ebenfalls auf einer ex¬ zentrischen Kreisbahn innerhalb eines zweiten Topfes 5a. Dieser zweite Topf ist ebenfalls von einer zweiten Statorwicklung umschlossen bzw. enthält eine zweite Statorwicklung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Motor aus Läufer 3 und Stator¬ wicklung 4 in Form eines Reluktanzmotors ausgeführt ist. Hierzu weist die Statorwicklung Spulen zur Erzeu¬ gung eines drehenden Magnetfeldes auf. Im Läufer befin¬ det sich ein vorzugsweise zahnförmig ausgebildetes Teil aus magnetisch leitfähigem bzw. v/eichmagnetischem Mate¬ rial, wie beispielsweise Eisen. Hierbei richten sich die Zähne entsprechend dem Magnetfeld aus. Durch eine Drehung des Magnetfeldes kann somit auch eine Drehung des Rotors erreicht werden.

Eine Steuereinheit ist zur Steuerung der entsprechenden Teile der Statorwicklung 4 vorgesehen. Diese steuert nun den Stromfluss durch die Statorwicklung derart, dass zur Erzeugung eines Drehmoments der Fluss vorzugs¬ weise durch diejenigen Bereiche des Topfes 5 geführt wird, welche einen minimalen Abstand zu Oberfläche des Läufers 3 aufweisen.

Zur richtigen Ansteuerung der Spulen ist vorzugsweise ein Positionssensor vorgesehen, der die exakte Position des Rotors bzw. des Läufers in Bezug auf den Stator sgnalisiert. Ein solcher Positionssensor kann bei¬ spielsweise auch mit Hilfe der in den Rotor integrier¬ ten Magnete realisiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung ist der Motor in Form eines Asynchronmotors ausgelegt. • Hierzu ist der Läufer als .Widerstandsläufer bzw. vorzugsweise als Kurzschlussläufer ausgebildet. Weiterhin sind in der Statorwicklung Wicklungen zur Er¬ zeugung eines Drehfeldes vorgesehen. Durch das Drehfeld werden in den Rotorwicklungen bzw. in der leitenden Ro¬ torstruktur Spannungen induziert, welche je nach dem elektrischen Widerstand der Wicklungen bzw. der leiten¬ den Rotorstruktur zu entsprechenden Strömen führen. Diese Ströme verursachen wiederum ein Magnetfeld und damit ein Drehmoment. Zur Ansteuerung der Wicklungen ist eine optionale Steuerschaltung, vorteilhafterweise ein Frequenzumrichter, zur Erzeugung der phasenverscho¬ benen Signale variabler Frequenz zur Erzeugung eines Drehfeldes mit der gewünschten Drehfrequenz vorgesehen.

Wahlweise können in dem Rotor Nuten zur Aufnahme von Rotorwicklungen vorgesehen sein-. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem Läufer 3 vorzugsweise axiale Bohrungen ange¬ bracht sind, durch welche das Medium hindurchfließen kann. Somit ist ein Umleitungskanal für das Medium nicht mehr notwendig. Es ergibt sich dadurch ein beson¬ ders kompakter, platzsparender Aufbau der Anordnung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung sind die magnetischen Komponenten bzw. Perma¬ nentmagnete im Läufer sowie die Spulen im Stator derart angeordnet, dass eine vorgegebene Kraft in axialer Richtung auf den Rotor ausgeübt wird. Besonders vor¬ teilhaft ist es, wenn die axiale Kraft mit gleicher Stärke dem Pumpendruck entgegenwirkt. Zur Überwachung der Rotorposition wird vorzugsweise ein Lagerregler eingesetzt, der die Position des Rotors mit Hilfe we¬ nigstens eines Positionssensors steuert.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Rotor vor, der durch die axiale Kraft in Axialrichtung verschiebbar ist. Durch eine solche Verschiebbarkeit kann die Verringerung des Losbrechmoments beim Pumpen¬ anlauf erreicht werden. Ebenso kann dadurch beispiels- weise der Pumpenauslass durch den Rotor selbst ver¬ schlossen werden. Alternativ kann selbstverständlich auch durch die axiale Bewegung des Rotors ein Ventil¬ körper betätigt werden. Dies ermöglicht insbesondere bei Dosierpumpen eine besonders feine und nachlauffreie Dosierung. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er¬ findung sind Spulen im Läufer entgegengesetzt zu den Spulen gepolt, die das Drehmoment auf den Rotor über¬ tragen. Durch diese steuerbare Umkehrpolung wird im Ro- tor eine Kraft erzeugt, die entgegen der Strömungsri'ch- tung des gepumpten' Mediums wirkt und damit die vom Me¬ dium erzeugten hydraulischen Kräfte auf die Stirnseiten des Rotors kompensiert oder reduziert. Die notwendige Anzahl der umgekehrt gepolten Spulen kann dem erzeugten Förderdruck variabel angepasst werden. Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exem¬ plarisch beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt in allgemeiner Form schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt in allgemeiner Form eine erfindungsgemäße Vorrichtung perspektivischer Ansicht.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit ei- nem zweiten Läufer.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit ei¬ nem zweiten Läufer in perspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung schema¬ tisch in einem Schnitt senkrecht zur Drehachse darge¬ stellt. Eine Exzenterschneckenpumpe weist einen Rotor 1 auf, welcher sich in einem Stator 2 bewegt. Der Rotor 1 ist starr mit einem Läufer 3 verbunden. Der Läufer läuft auf einer exzentrischen Bahn innerhalb des Topfes 5 um. Das zu 'fördernde Medium durchläuft hierbei den Topf 5. Zur Erzeugung des Drehmoments ist wenigstens eine Statorwicklung 4 vorgesehen. Die Statorwicklung ist im Ausführungsbeispiel in den Topf integriert, kann jedoch vorzugsweise außerhalb des Topfes und somit au¬ ßerhalb des Mediums angeordnet sein. Sie kann aber auch wahlweise in den Topf integriert, beispielsweise ver¬ gossen sein. Die Statorwicklung weist einzelne Spulen auf. Diese Spulen sind durch eine Steuereinheit wahl¬ weise mit Strom versorgbar.

Zur richtigen Ansteuerung der Spulen ist vorzugsweise ein Positionssensor vorgesehen, der die exakte Position des Rotors bzw. des Käufers in Bezug auf den Stator bzw. den Topf signalisiert. Ein solcher Positionssensor kann beispielsweise auch durch die bzw. mit Hilfe der in den Rotor integrierten Magnete realisiert werden.

Fig. 2 zeigt die zuvor dargestellte Anordnung in per¬ spektivischer Ansicht.

In Fig. 3 ist eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem zweiten Läufer 3a dargestellt. Dieser zweite Läufer ist an dem dem ersten Läufer gegenüberliegenden Ende des Rotors angeordnet. Entsprechend ist dem zwei- ten Läufer auch ein zweiter Topf 5a sowie eine zweite Statorwicklung 4a zur Erzeugung des Drehmoments zuge¬ ordnet. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es vorteil¬ haft, wenn die beiden Läufer derart ausgebildet sind, dass sie eine gegeneinander gerichtete axiale Schub- kraft erzeugen, welche die beiden Läufer und 'den Rotor in einer vorgegebenen Position hält. Hierzu können die Läufer vorteilhafterweise zumindest leicht kegelförmig ausgebildet werden.

Fig. 4 zeigt die zuvor dargestellte Anordnung in per¬ spektivischer Ansicht. Bezugszeichenliste

1 Rotor 2 Stator 3 Läufer 4 Wicklung 5 Topf