DE4204157C2

DE4204157C2 - Zahnradpumpe für ein viskoses Fördergut

Info

Publication number: DE4204157C2
Application number: DE4204157A
Authority: DE
Inventors: Tilman Dr Ing Bartilla
Original assignee: Maag Pump Systems AG
Current assignee: Maag Pump Systems AG
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2012-02-14
Also published as: DE4204157A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe zur Förderung eines viskosen Fördergutes, insbesondere polymerer Schmelzen. Sie kann aber durchaus auch für ein anderes Fördergut insbesondere bei der Lebensmittelherstellung und Verarbeitung eingesetzt werden.

Der Einsatz hydrodynamisch wirkender Gleitlager an Zahnradpumpen ist bekannt. Dabei wir üblicherweise das Fördergut, wie z. B. die genannte polymere Schmelze, als schmierendes Medium getrieben durch die Druckdifferenz zwischen Zahnradpumpenauslauf und -einlauf durch die Lager in Zirkulation gesetzt. Die Tragkraft des aus dem Fördergut gebildeten Schmierfilms in hydrodynamisch wirkenden Lagern ist abhängig von der Lagergeometrie, der Drehzahl des gelagerten Förderelementes, der Be triebstemperatur des Lagers und den physikalischen Eigenschaften des als Schmiermedium eingesetzten För dergutes.

Deshalb sind bei Förderelementen, die mittels hydrody namisch wirkender Lager gelagert sind, Vorkehrungen zu treffen, die auch beim Anfahren bzw. bei Zwischenzu ständen eine genügende Schmierung sicherstellen.

Bei der in der US 31 34 336 gezeigten Zahnradpumpe, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, werden die Lager der Rotoren bzw. Zahnräder der Zahn radpumpe mittels des Fördergutes gestützt und gleich zeitig geschmiert. Zu diesem Zweck wird auf der strom ab, d. h. druckseitig gelegenen Seite der Zahnradpumpe, auf der ein Überdruck herrscht, ein Teil des Fördergu tes abgezweigt und zu den Lagern der Rotoren geführt. Diese stehen darüber hinaus mit der stromauf, d. h. saugseitig gelegenen Seite der Zahnradpumpe, auf der ein Unterdruck herrscht, über eine Leitung in Verbin dung. Auf diese Weise kann das Fördergut saugseitig der Zahnradpumpe in den Förderstrom zurückgeführt werden, nachdem es die Lager durchströmt und diese geschmiert hat.

Bei Erwärmung der Lager verändern sich die physika lischen, insbesondere auch rheologischen Eigenschaften des Schmiermediums, insbesondere der genannten Schmel zen. Das vom Betriebspunkt des Lagers (Drehzahl, Tem peratur) abhängige Fließverhalten des Schmiermediums wirkt sich auf das Tragverhalten des Lagers aus. Fließ anomalien, wie sie bei einigen Typen polymerer Schmel zen bekannt sind, können sich auf derartige Lager nachteilig auswirken.

Im weiteren ist bei hydrodynamisch wirkender Lagerung der Lagerlauf im Sinne der Exzentrizität bei gegebenen Betriebsbedingungen der Zahnradpumpen nicht beeinfluß bar, was manchmal erwünscht wäre.

Bei der beschriebenen Ausgestaltung besteht die Gefahr, daß zumindest Teile des Fördergutes infolge mehrfachen Durchlaufens der Lager übermäßig erwärmt werden, was zu einer Degradation des Fördergutes führen kann. Darüber hinaus kann der abgezweigte und zurückgeführte Anteil des Fördergutes durch wiederholte Entnahme aus dem Förderstrom einer zunehmenden Verschmutzung unterlie gen, wodurch das Fördergut wesentlich beeinträchtigt wäre.

Die Zufuhr des abgezweigten Fördergutes zu den Lagern und dessen Rückführung in den Förderstrom erfolgt gemäß der US 31 34 336 aufgrund der sich bei Betrieb der Zahnradpumpe einstellenden Druckverhältnisse. Somit ist die Stützung und Schmierung der Lager von dem Betriebs zustand der Zahnradpumpe abhängig. Da die Druckverhält nisse in der Zahnradpumpe während des Betriebes Schwan kungen unterliegen, ist mit der Ausgestaltung gemäß der US 31 34 336 keine gleichmäßige Lagerung und Schmierung der Lager zu erzielen.

Dem Erfindungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe zu schaffen, bei der eine Beeinträch tigung des Fördergutes vermieden und eine gute Abstüt zung und Schmierung der Lager gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Zahnrad pumpe dadurch gelöst, daß eine Leitungsanordnung vorge sehen ist, mittels der ein Lagermedium aus dem Haupt strom des Fördergutes saugseitig der Zahnradpumpe und/oder aus einem Vorrat für zumindest eine Komponente des Fördergutes den hydrostatisch wirkenden Lagern zuführbar ist, wobei in der Leitungsanordnung min destens ein steuerbares Druckstellglied, vorzugsweise eine Pumpe, vorgesehen ist.

Durch die Entnahme des Lagermediums saugseitig der Zahnradpumpe und/oder aus einem Vorrat, beispielsweise einem Speicherbehälter, ist gewährleistet, daß kein Anteil des Lagermediums die Lager mehr als einmal durchlaufen kann, wodurch eine übermäßige Erwärmung des Lagermediums bzw. dessen Verschmutzung zuverlässig vermieden ist. Als Lagermedium findet entweder das Fördergut selbst oder zumindest eine Komponente des Fördergutes Verwendung. Nach Durchlaufen der Lager wird das Lagermedium in den Förderstrom eingebracht. Die Anordnung zumindest eines steuerbaren Druckstellglie des, beispielsweise einer Zahnradpumpe, ermöglicht, den Druck des durch die hydrostatischen Lager strömenden Lagermediums genau einzustellen und in engen Grenzen zu halten, so daß die Abstützung und Schmierung der Lager vom Betrieb der Pumpe im wesentlichen unabhängig ist.

Mit der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe ist die Möglich keit geschaffen, die Exzentrizität des Lagers durch gezielte Steuerung der Druckverteilung am Lagerumfang zu beeinflussen.

Als Lagermedium kann ein Stoff verwendet werden, der mit dem Fördergut derart kompatibel ist, daß er bei einem Abfluß in den Hauptstrom des Fördergutes dieses nicht beeinträchtigt, sondern eine erwünschte Eigenschaft bewirkt. Es kann auch ein mindestens teil weise in seiner Zusammensetzung dem Fördergut ent sprechendes Lagermedium eingesetzt werden, wobei min destens ein Teil des Lagermediums das von der Zahnrad pumpe geförderte Fördergut ist. Dabei bleibt unbenom men, daß gegebenenfalls auch erwünschte Zusätze über das hydrostatisch wirkende Lager dem Fördergut beige mengt werden.

Damit das Lager die Lagerlast aufnimmt, darf der Druck des Lagermediums im Lager eine von dieser Last und der Lagergeometrie gegebene minimale Größe nicht unter schreiten. Damit aber zusätzlich auch das Abfließen des Lagermediums erfolgt, muß zwischen dem Druck des Lager mediums im Lager und demjenigen an der Abflußsenke im Hauptstrom des Fördergutes eine Druckdifferenz herr schen.

Da die Abflußsenke für das Lagermedium im Hauptstrom des Fördergutes angesiedelt ist, variiert ihr Druck mit einer eventuellen Variation der Lagerlast.

Steigt der Druck im Hauptstrom des Fördergutes, so steigt die Lagerlast und sinkt die genannte Druckdif ferenz.

Bevorzugterweise wird der Druck im Lager geregelt. Dies kann in gewissen Fällen auf einen konstanten Wert erfolgen, wenn Lagerlastvariationen und damit Varia tionen des Druckes im Hauptstrom bekannt sind. In bevorzugter Art und Weise wird aber der Druck des Lagermediums im Lager mit einer Größe, die eine Funk tion der Lagerlast ist, gesteuert und vorzugsweise mit dieser als Führungsgröße geregelt.

Es besteht oft die Gefahr, daß ein verwendetes Lager medium sich bei thermischer Belastung, insbesondere durch die Temperatur des Lagers und seine Verweilzeit im Lager unerwünscht verändert, d. h. degradiert, wo durch bei Abfluß in das Fördergut dessen Eigenschaften negativ beeinträchtigt werden können. Die Rate des Abflusses hängt von der Größe des Differenzdruckes zwischen dem Druck im Lager und dem Druck an der Ab flußsenke ab.

Da nun für den Druck des Lagermediums im Lager für die Aufnahme der Lagerlast lediglich ein lagerlastabhängi ger Minimaldruck einzuhalten ist, sollte der zur Auf nahme der Lagerlast notwendigen Minimaldruck des Lager mediums im hydrostatisch wirkenden Lager für das För derelement um ein vorgegebenes Maß überschritten und dieses Maß zum Einstellen und/oder Einhalten einer vorgegebenen Abflußrate des Lagermediums verwendet werden. Dadurch wird es durch Einstellung des genannten Druckübermaßes möglich, die Abflußrate so zu stellen, daß die genannte Degradation nicht oder in nur tole rierbarem Maße eintritt.

Indem das genannte Maß mit einer von der Lagerlast unabhängigen Größe gesteuert oder vorzugsweise damit als Führungsgröße geregelt wird, wird ermöglicht, die Abflußrate nicht nur unabhängig von der Lagerlast zu halten, sondern sie auch zu verstellen bzw. regelnd zu führen.

Bevorzugterweise wird weiter bei der Steuerung oder Regelung des Druckes des Lagermediums im Lager in Funktion der Lagerlast diese durch Erfassung eines Druckes im Hauptstrom des Fördergutes beobachtet, vorzugsweise druckseitig des Förderelementes.

Wie oben erwähnt wurde, kann das Übermaß des Lager druckes über den zur Lastaufnahme erforderlichen Mini maldruck gesteuert oder geregelt werden. Dies wird bevorzugterweise dazu ausgenutzt, dieses Maß als Stell größe in einem Steuer- oder Regelkreis für die Tempe ratur des Lagermediums im Lager einzusetzen.

Des weiteren kann die Druckbeaufschlagung mittels Druckquellen an mindestens zwei Umfangbereichen des Lagers vorgenommen werden. Dabei ergibt sich die Mög lichkeit, mittels der Druckverteilung im Lager die Lagerexzentrizität zu beeinflussen.

Durch die Steuerung oder Regelung des Lagerdruckes an den mindestens zwei azimutal versetzten Umfangsbe reichen wird gegebenenfalls der Lagerexzentrizität entgegengewirkt.

Es kann der Lagerdruck an allen Rotorlagern gemeinsam gesteuert oder geregelt werden, wobei bevorzugterweise der Lagerdruck an allen Lagern getrennt gestellt wird oder aber die Lager in Gruppen zusammengefaßt werden und der Lagerdruck an den Gruppen jeweils gestellt oder geregelt wird.

Bevorzugte Ausführungsvarianten sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Ausschnitt aus einem Pumpengehäuse mit hydrostatisch wirkender Lagerung,

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch ein Lager mit drei am Umfang im wesentlichen gleich verteilten Lagertaschen,

Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe mit erfindungsgemäß gelager ten Rotoren,

Fig. 4 ein vereinfachtes Funktionsblock-Diagramm mit einer schematisch dargestellten Zahn radpumpe gemäß einer ersten Ausführungs form,

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit Rege lung des Einlaßdruckes des Lagermediums,

Fig. 7 eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 6 mit Regelung des Lager druckes,

Fig. 8 ein Funktionsdiagramm der Gleichführung mehrerer die Lagerexzentizität bestimmen der Lagerdrucke,

Fig. 9 ein Funktionsdiagramm der Regelung der Lagertemperatur und

Fig. 10 eine bevorzugte Ausführungsform der Lage rung in Funktionsblockdarstellung.

In Fig. 1 ist perspektivisch, ausschnittsweise und schematisch ein Teil eines Pumpengehäuses mit Lager schalen 1 für die Lagerung eines nicht dargestellten Rotors einer Zahnradpumpe zur Förderung eines viskosen Fördergutes dargestellt, wobei es sich insbesondere um polymere Schmelzen oder um Fördergut bei der Lebensmit telherstellung handeln kann.

In die Lagerschale 1 ist mindestens eine Lagertasche 3 eingearbeitet, welche mit einer Zuführleitung 5 für das Lagermedium M kommuniziert. Einerseits mündet die Lagerschale 1 in den Hauptstrom F des Fördergutes ein, andererseits ist, wie schematisch dargestellt ist, die Lagerschale 1 mittels Dichtungselementen 4 abgeschot tet. In der Lagerschale 1 dreht die nicht dargestell te Welle des Rotors.

Das Lagermedium M tritt mit einem Druck p_E, im fol genden Einlaßdruck genannt, in die Lagertasche 3 ein und fließt in allgemeiner Richtung x dem Hauptstrom F zu. Es sei nun mit P_L die sich an der Lagerschale 1 einstellende Lagerdruckverteilung bezeichnet, mit L die verteilte Lagerlast, wie sie von der (nicht dargestell ten) Welle auf das Lager wirkt und mit P_S sei die Druckverteilung im Hauptstrom F in dem Bereich bezeich net, in dem das Lagermedium in den Hauptstrom ein fließt, mithin für diese Strömung der Senkendruck. Ohne jeglichen Anspruch auf physikalische Exaktheit wird folgendes heuristisch erkennbar:
Damit die Lagerlast vom Lager getragen wird, muß einge halten sein:

P_L k₀L. (1)

Dabei ist k₀ eine Konstante.

Dabei ein Abfluß des Lagermediums in den Hauptstrom F erfolgen kann, muß weiter gelten:

P_L < P_S. (2)

Nun gilt bezüglich eines Druckes PF im Hauptstrom F und vorzugsweise am oder druckseitig des Rotors be trachtet:

P_S = k₁ · p_F (3)
L = k₂ · p_F

Dabei bezeichnet k₁ eine vom Betriebspunkt des För derers und dessen Geometrie abhängige Konstante und k₂ eine im wesentlichen von der Geometrie des För derers abhängige Konstante. Es herrscht zwischen Senkendruck P_S, Lagerlast L einerseits und einem Druck p_F im Hauptstrom F andererseits je im wesent lichen Proportionalität.

Im weiteren gilt auch, mindestens genähert

P_L = k₃ · p_E, (4)

wobei k₃ im wesentlichen von der Lagergeometrie abhängt. Auch zwischen Lagerdruck P_L und Einlaß druck p_E des Lagermediums herrscht im wesentlichen Proportionalität.

Damit ergibt sich aus (1)

P_E K₁ · p_F (5)

und aus (2)

P_E < K₂ · p_F. (6)

Aus (5) und (6) ergibt sich

P_E < Maj (K₁, K₂) · p_F. (7)

Wird die größere (Maj) der Konstanten K₁ (bezeichnet Lagerlast in Funktion des Druckes im Hauptstrom) und K₂ (bezeichnet Abhängigkeit des Senkendruckes vom Druck im Hauptstrom) mit K bezeichnet, so ergibt sich

P_E = K · p_F + C. (8)

Dabei bezeichnet C den für den Anlauf sicherzustellen den Druckwert (p_F = 0) und es bestimmt der Betrag dieser Größe die Abflußrate von Lagermedium in den Hauptstrom des Fördergutes.

In Fig. 2 ist schematisch ein Querschnitt durch eine Lagerwelle 7 in einer Lagertasche 1 dargestellt. Das Vorsehen einer einzigen Lagerschale 3 zur Abstützung 35 der Welle 7 reicht in vielen Fällen aus. Durch Aufbau des Lagerdruckes im Bereich der Lagertasche 3 baut sich im Lagermediumfilm 8 am übrigen Umfang der Welle 7 ein Gegendruck auf. Es stellt sich die Gleichgewichtslage der Welle 7 in der Lagerschale 1 nach Maßgabe des Lagerdruckaufbaus in der Lagertasche 3 ein. Da übli cherweise die verwendeten Lagermedien praktisch unkom pressibel sind, ergibt sich auf diese Art und Weise nur geringfügig die Möglichkeit, die Exzentrizität der Welle 7 bezüglich der Lagerschale 1 durch Aufbau des hydrostatischen Lagerdruckes P_L in Funktion des Ein laßdruckes p_E im Bereich der Lagertasche 3 zu beein flussen.

Wird beabsichtigt, vermehrt durch Einflußnahme auf die Druckverteilung am Umfang der Welle 7 der Exzentrizität entgegenzuwirken, so werden, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, zwei oder mehr Lagertaschen 3 am Umfang der Lagerschale 1 im wesentlichen gleich verteilt vorgesehen, die jeweils aus zugeordneten Zuleitungen 5 für Lagermedium gespeist sind. Durch Verstellen der Druckverhältnisse an den vorgesehenen Lagertaschen 3 wird eine erhöhte Einflußnahme auf die Exzentrizität der Welle 7 in der Lagerschale 1 möglich.

In Fig. 3 ist für die bevorzugte Anwendung des Lagers eine Zahnradpumpe 10 schematisch dargestellt, die Pumpenrotoren 12 und Ein- und Austritte für den Haupt strom F des Fördergutes bei 14 bzw. 16 aufweist. Die Rotoren 12 der Zahnradpumpe 10, die jeweils aus Zahnrad und Welle bestehen, sind hydrostatisch gelagert, wozu die anhand der Fig. 1 bzw. 2 beschriebenen Lager taschen 3 mit Zuleitungen 5 für das Lagermedium M in den Lagerschalen 1 für die Rotoren 12 vorgesehen sind.

Wie bei S schematisch dargestellt, fließt das Lagerme dium M von den Lagertaschen 3 in den Hauptstrom F des Fördergutes, wobei es sich beim Fördergut vorzugsweise um ein viskoses Medium, wie insbesondere um eine poly mere Schmelze handelt. Insbesondere bei großen Zahn radpumpen der genannten Art kommen die oben genannten Vorteile hydrostatisch wirkender Lager voll zur Wir kung.

In Fig. 3 bezeichnet des weiteren p_Fa den Druck im Hauptstrom F gemäß (8), aber bezüglich des Förderele mentes in bevorzugter Art und Weise druckseitig be trachtet.

In Fig. 4 ist ein Signalfluß-/Funktionsblock-Diagramm der Speisung der hydrostatisch wirkenden Lager an der Zahnradpumpe 10 dargestellt. Die nur schematisch darge stellten Lagertaschen 3 werden in der dargestellten Ausführungsform gemeinsam zu Paaren oder zu viert mit dem Lagermedium M beaufschlagt. Hierzu ist ein abge setzter Vorrat 15 an Medium M vorgesehen und je über ein steuerbares Druckerzeugungsorgan 14, insbesondere eine bezüglich ihres Ausgabedruckes p₁₄ steuerbare Pumpe 14, vorzugsweise eine kleine Zahnradpumpe, mit den Lagertaschen 3 verbunden. Die Rotorlager können dabei je einzeln über ein zugeordnetes Druckerzeugungs organ oder rotorspezifisch zu Paaren zusammengefaßt je mittels eines Druckerzeugungsorgans oder seitenspezi fisch gruppiert druckbeaufschlagt werden.

Als Lagermedium M wird ein Material eingesetzt, welches als Zusatz für das Fördergut wirkt, wie beispielsweise bei einer mit Füllstoffen angefüllten polymeren Schmel ze als Fördergut ein ohnehin beigemischter Füllstoff.

Grundsätzlich wird wegen des Abflusses des Lagermediums M in den Hauptstrom F des Fördergutes als Lagermedium M ein Medium eingesetzt, welches mindestens teilweise der Zusammensetzung und den Eigenschaften des Fördergutes entspricht. Bevorzugterweise wird als Lagermedium M mindestens teilweise das Fördergut selbst verwendet.

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird als Lagermedium M das von der Zahnradpumpe 10 geförder te Fördergut selbst eingesetzt, wozu auf der Saugseite der Pumpe 10 über eine Leitungsanordnung 16 dem Haupt strom F des Fördergutes der Lagermediumstrom M abge zweigt wird. Dieser wird je einem, zwei oder mehr der vorgesehenen Lager über eine entsprechende Anzahl von Druckstellglieder 14, 14a zugespiesen.

In Fig. 6 ist wiederum schematisch die Zahnradpumpe 10 dargestellt. Das Lagermedium M wird über eine Pumpe 14 als Druckstellglied dem Hauptstrom F des Fördergutes abgezweigt. Als Druckstellglied 14 wird bevorzugter weise eine kleine Zahnradpumpe eingesetzt.

Es wird druckseitig der Pumpe 14 der Druck p_x ab gegriffen und gegebenenfalls in ein elektrisches Signal gewandelt (nicht dargestellt) sowie einer Differenzein heit 20 zugeführt. Diese wirkt im dargestellten Bei spiel direkt als Druckaufnehmer für den Druck p_x. Dem zweiten Eingang der Differenzeinheit 20 wird ein Druck-SOLL-Wert-Signal entsprechend dem Druck p_w zugeführt, der an einer Stelleinheit 22 einstellbar ist. Das Ausgangssignal der Differenzeinheit 20 wird als Regeldifferenz Δ_R gegebenenfalls über einen Regler 25 dem Steuereingang des Druckstellgliedes bzw. der Pumpe 14 zugeführt.

Auf diese Art und Weise wird der Druck am Ort des Druckabgriffes, d. h. druckseitig der Pumpe 14, auf den an der Stelleinheit 22 eingegebenen SOLL-Wert geregelt und damit der Einlaßdruck p_E des Lagermediums in die Lagertasche 3.

Durch Vorgabe des SOLL-Wertes wird sichergestellt, daß (8) erfüllt ist, was bedingt, daß das zeitliche Verhal ten der Last L(t) bekannt ist.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 7 wird sicher gestellt, daß eine zeitlich variierende Lagerlast durch das Lager abgestützt bleibt und gleichzeitig eine vorgegebene Abflußrate von Lagermedium in den Haupt strom des Fördergutes erfolgt. Hierbei wird auslaßsei tig der Pumpe 10 der Druck p_Fa in Analogie zum Druck p_F in (1) abgegriffen und an einer Verstärkereinheit 25 gemäß (8) mit dem Wert K verstärkt. Der verstärkte Druckwert wird einer Überlagerungseinheit 26 zugeführt, welcher in Analogie zu (8) zusätzlich der Druckwert p_C zugeführt ist, der an der Einstelleinheit 27 einstellbar ist. Das Überlagerungsresultat ergibt den Führungswert p_EW für den Einlaßdruck p_E. An der Differenzeinheit 20 wird der p_E entsprechende IST- Wert p_x mit dem SOLL-Wert p_EW verglichen. Ausgangs seitig der Differenzeinheit 20 erscheint wiederum die Regeldifferenz Δ_R, die gegebenenfalls über einen Regler 24 als Stellsignal dem Druckstellglied 14 für den Einlaßdruck p_E aufgeschaltet wird. Durch Variation des Druckwertes p_C an der Einstelleinheit 27 wird ge mäß (8) die von der Lagerlast bzw. von p_Fa unabhängige Abflußrate gestellt. Durch die Rückführung von p_Fa wird weiter erzielt, daß einer Laständerung in regelndem Sinne der Senkendruck P_S und der Lagerdruck P_L so nach geführt werden, daß die Abstützung der Lagerlast immer gewährleistet bleibt und eine an der Stelleinheit 27 eingestellte Abflußrate unverändert bleibt.

Bei manchen der als Lagermedium M geeigneten Substanzen und insbesondere, wenn als Lagermedium das von der Zahnradpumpe geförderte Fördergut selbst (beispiels weise eine polymere Schmelze oder ein Medium im Rahmen der Lebensmittelherstellung) zumindest teilweise einge setzt wird, ist zu beachten, daß aufgrund der Rückfüh rung des Lagermediums M in den Hauptstrom F des Förder gutes das Lagermedium M nicht zu stark erwärmt werden darf, um nicht zu degradieren. Die Degradation ist dabei eine Funktion der Lagertemperatur und der Ver weilzeit des Lagermediums im Lager. Daraus ist ersicht lich, daß durch Verstellung bzw. Einstellung der Größe p_C in Fig. 7 die Abflußrate so gestellt werden kann, daß Degradation nicht oder nur in tolerablem Umfang einsetzt.

Da mit der Abflußrate und damit der Differenz zwischen P_L und P_S die Verweilzeit des Lagermediums im Lager bestimmt wird und da die Wärmemenge, welche das Lagermedium im Lager aufnimmt, eine Funktion der ge nannten Verweilzeit ist, wird ohne weiteres ersicht lich, daß durch Stellen der genannten Größe p_C mit der Einheit 27, sei dies in regelndem oder steuerndem Sinne, die Lagertemperatur bzw. die Lagermediumstempe ratur eingestellt werden kann.

In Fig. 8 ist in Form eines Funktionsblockes ein Lager mit drei am Umfang gleich verteilt wirkenden Taschen 3a bis 3c dargestellt. Jede der Taschen 3a bis 3c wird mit Lagermedium M über entsprechende Zuleitungen 5 mit einstellbarem Einlaßdruck p_Ea bis p_Ec beaufschlagt. Die jeweiligen Drücke werden an Druckstellgliedern 14a bis 14c, beispielsweise jeweils über mechanische elektrische Wandler 28a bis 28c je einer Differenzein heit 30a bis 30c zugeführt, deren zweiten Eingängen jeweils das gemäß Fig. 7 gebildete Führungsgrößensig nal p_EW zugeführt wird. Die entsprechenden, an den Differenzeinheiten 30a bis 30c gebildeten Regeldiffe renzen Δ_Ra bis Δ_Rc werden als Stellsignale gegebenen falls an jeweiligen Reglern (hier nicht dargestellt) verstärkt und den jeweiligen Druckstellgliedern bzw. Pumpen 14a bis 14c zugeführt. Dadurch wird erreicht, daß nicht nur jeder einzelne Einlaßdruck p_Ex, son dern alle Einlaßdrucke zu den drei Taschen dem Führungs signal p_EW folgen, womit sichergestellt ist, daß der Druck in diesen drei Taschen gleich ist. Dabei wird der Exzentrizität des Lagers optimal entgegengewirkt.

Gegebenenfalls können den drei vorgesehenen, einzelnen Regelkreisen je unterschiedliche Führungssignale aufge schaltet werden, womit ermöglicht wird, die Exzentri zität des Lagers einzustellen.

Wie erwähnt wurde, ist die Temperatur des Lagermediums in vielen Fällen wegen der erwähnten Degradation eine kritische Größe. Es ist nun möglich, gezielt die Tempe ratur T des Lagermediums M durch Regulierung seines Abflusses in den Hauptstrom F des Fördergutes zu beein flussen.

Gemäß Fig. 9 wird hierzu grundsätzlich am Lager mit tels mindestens eines Temperaturfühlers 32 die Tempe ratur T_X als IST-Wert gemessen und als IST-Größen signal einer Differenzeinheit 33 aufgeschaltet. Letz terer wird als Führungsgrößensignal eine SOLL-Tempera tur T_W vorgegeben. Das Temperaturregeldifferenzsig nal Δ_T wird gegebenenfalls wiederum über einen Reg ler (nicht dargestellt) auf das Druckstellglied 14 als Stellsignal geführt. Die Temperaturmessung mit dem Fühler 32 erfolgt beispielsweise am Körper der Lager schale 1 gemäß Fig. 1. Steigt die IST-Temperatur T_X, so wird entsprechend der resultierenden Regeldifferenz der Druck p_E mittels des Druckstellgliedes 14 erhöht, so daß eine erhöhte Abflußrate des Lagermediums in den Hauptstrom F erfolgt.

In Fig. 10 ist schematisch eine bevorzugte Ausfüh rungsvariante dargestellt. Die Lager einer Zahnradpumpe 10 werden gemeinsam durch ein Druckstellglied 14, d. h. eine Zahnradpumpe, mit dem vom Hauptstrom F des von der Pumpe 10 geförderten Fördergutes abgezweigten Lagerme dium M beschickt. Der Ausgabedruck p_Fa im Hauptstrom F sowie der Druckwert p_C, der am Stellglied 22 einstellbar ist, werden bei 26a überlagert und das entsprechend verstärkte Überlagerungsresultat wird als SOLL-Wert p_EW einem Differenzglied 20a zugeführt. Letzterem wird auch der dem Einlaßdruck-IST-Wert entsprechende Druck p_X zu geführt. Die ausgangsseitig des Differenzgliedes 20a er scheinende Regeldifferenz Δ_R wird an einem weiteren Überlagerungsglied 28 mit einem von der IST-Lagertem peratur T_X abhängigen, gegebenenfalls an einem Funk tionsgenerator 40 gewichteten Signal überlagert. Die resultierende Regeldifferenz Δ_RT wird auf den Antriebs motor 29 der Pumpe 14 als Druckstellglied geschaltet.

Selbstverständlich kann der Temperatur-IST-Wert T_X nach Vergleich mit einem entsprechenden SOLL-Wert [wie gestrichelt dargestellt] auch zur Führung der Stell einheit 22 geschaltet werden, wobei dann das Überla gerungsglied entfällt. Auf diese Art und Weise wird grundsätzlich durch Stellen des Einlaßdruckes p_E der Lagerdruck P_L unter Berücksichtigung der Lagermedium temperatur sowie von Lastvariationen so geregelt, daß die Tragfähigkeit des Lagers permanent sichergestellt bleibt und die Abflußrate so gestellt wird, daß die Temperatur des Lagers und damit des Lagermediums auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.

Claims

1. Zahnradpumpe für ein viskoses Fördergut mit min destens zwei hydrostatisch gelagerten und als Rotoren (12) ausgebildeten Förderelementen, von denen mindestens eines von außen drehangetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitungsan ordnung (5) vorgesehen ist, mittels der ein Lager medium (M) aus dem Hauptstrom des Fördergutes (F) saugseitig der Zahnradpumpe (10) und/oder aus einem Vorrat (15) für mindestens eine Komponente des Fördergutes den hydrostatisch wirkenden Lagern (3) zuführbar ist, wobei in der Leitungsanordnung (5) mindestens ein steuerbares Druckstellglied (14) vorgesehen ist.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Druckstellglied eine Pumpe (14) ist.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß Fließwege (x) für das Lagermedium (M) entlang des hydrostatisch wirkenden Lagers in den Hauptstrom des Fördergutes (F) vorgesehen sind.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Fließwege (x) in Axialrichtung entlang des Lagers verlaufen.

5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager eine Anord nung von mindestens einer Lagertasche (3) entlang eines bestimmten Umfangsektors des Lagers umfaßt.

6. Zahnradpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß das Lager eine Anordnung von über den Lagerumfang im wesentlichen gleich verteilten Lagertaschen (3) umfaßt.

7. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Druck aufnehmer (20) mit dem Lager wirkverbunden ist.

8. Zahnradpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Druckaufnehmer (20) ein IST-Wert-Auf nehmer in einer Druckregelschleife für den Druck (p_M) des Lagermediums im hydrostatisch wirkenden Lager ist.

9. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Fließwege (x) für Lagermedium von einer Einlaßzone am Lager in den Hauptstrom des Fördergutes (F) vorgesehen sind, und daß zur Erfassung einer die Lagerlast anzeigenden Größe mindestens ein Druckaufnehmer (26) mit dem Hauptstrom des Fördergutes (F) wirkverbunden ist.

10. Zahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß der Druckaufnehmer (26) bezüglich der Förderelemente druckseitig angeordnet ist.

11. Zahnradpumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (26) eine zusätzlich mit einer einstellbaren Signalquelle (27) verbundene Überlagerungseinheit umfaßt, und daß das Ausgangssignal der Überlagerungseinheit als IST-Wert (p_EW) einer Differenzeinheit (20) zur Bildung einer Regeldifferenz (Δ_R) in einem Re gelkreis für den Druck des Lagermediums in hydro statisch wirkenden Lager zuführbar ist.

12. Zahnradpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß am Lager mindestens ein Temperaturfühler (32) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal an eine Überlagerungseinheit (28) im Regelkreis geführt ist.

13. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am hydrostatisch wir kenden Lager eine oder mehrere entlang des Lagerum fanges gleich oder ungleich verteilte Zuführungen für Lagermedium vorgesehen sind.

14. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Lager entlang des Lagerumfanges im wesentlichen gleich verteilte Zuführungen für Lagermedium vorgesehen sind, deren Ausgänge auf eine Auswerteinheit (30a-c, 26, 27) geführt sind, die ihrerseits zur Einstellung der Verteilung des Lagermediumdruckes entlang dem Lagerumfang je ein Druckstellglied (14a-c) für Lagermedium zu einer der Zuführungen ansteuert.

15. Zahnradpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Zuführungen für Lagermedium jeweils mit einem Druckaufnehmer (28a-28c) gekoppelt sind.