BE1025569B1

BE1025569B1 - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine

Info

Publication number: BE1025569B1
Application number: BE2017/5672A
Authority: BE
Inventors: Erik Paul Fabry
Original assignee: Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2019-04-17
Also published as: KR102282315B1; CN208918597U; WO2019058213A1; BR112020005392A2; EP3685042A1; ES2900367T3; CN109538300B; CA3070200C; BE1025569A1; EP3685042B1; CN109538300A; US11384762B2; KR20200058460A; BR112020005392B1; US20200217320A1; CA3070200A1; JP7003230B2; RU2742184C1; TW201920834A; JP2020534465A

Abstract

Cilindrisch symmetrische volumetrische machine, welke machine (1) een behuizing (2) omvat met een inlaatopening (3) en een uitlaatopening (4), met in de behuizing (2) twee samenwerkende rotoren (6a, 6b), te weten een buitenrotor (6a) die roteerbaar in de behuizing (2) is aangebracht en een binnenrotor (6b) die roteerbaar in de buitenrotor (6a) is aangebracht, waarbij er vloeistof in de machine (1) geïnjecteerd wordt, daardoor gekenmerkt dat er aan de uitlaatopening (4) ter plaatse van de binnenrotor (6b) en buitenrotor (6a) een vloeistofafscheiding plaatsvindt, waarbij de afgescheiden vloeistof terug in de machine (1) terechtkomt.

Description

Cilindrisch symmetrische volumetrische machine.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een cilindrisch symmetrische volumetrische machine.

Een volumetrische machine is ook gekend onder de (Engelse) benaming: positive displacement machine.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor machines als expanders, compressoren en pompen met een cilindrische symmetrie met twee rotoren, te weten een binnenrotor die draaibaar in een buitenrotor is aangebracht.

Dergelijke machines	zijn reeds	bekend en worden	onder
andere beschreven in	US 1.892.217	. Het is eveneens	bekend
dat de rotoren een	cilindrische	of conische vorm	kunnen
hebben.
Het is bekend dat	dergelij ke	machines kunnen	worden

aangedreven met een elektrische motor.

Uit de Belgische octrooiaanvraag nr. BE 2017/5459 is reeds bekend dat de elektrische motor rond de buitenrotor kan aangebracht worden, waarbij de motorstator de buitenrotor rechtstreeks aandrijft.

Dergelijke machine vertoont vele voordelen ten opzichte van de gekende machines waarbij de motoras middels een overbrenging met de rotoras van de buiten- of binnenrotor is verbonden.

BE2017/5672

Zo zal de machine niet alleen veel compacter zijn, zodat de 'footprint'’ kleiner is, ook zullen er veel minder asafdichtingen en lagers nodig zijn.

In bekende machines en de machine uit BE 2017/5459 dienen de rotoren, lagers en andere onderdelen gesmeerd en gekoeld te worden. Daarvoor wordt een injectiecircuit voorzien dat vloeistof, zoals bijvoorbeeld olie of water, zal injecteren in de machine, om voor smering, afdichting en koeling te zorgen. Dit injectiecircuit omvat tevens een systeem om de

vloeistof onder de machine.	druk	te brengen en	te kunnen injecteren	in
Er is tevens	een	injectie van	vloeistof tussen	de
binnenrotor en	de	buitenrotor,	waarbij deze injectie

noodzakelijkerwijs gebeurt aan de inlaat, die een verhoging van de inlaattemperatuur tot gevolg heeft.

Er kan ook een injectie van vloeistof zijn ter plaatse van de motor, waarbij de motorstator voorzien is van sleuven (of 'slots') om de vloeistof door te laten. Het is ook mogelijk dat de motor luchtgekoeld is.

Aangezien de vloeistof ook tussen de binnenrotor en buitenrotor wordt geïnjecteerd, zal het gas aan de uitlaat van de machine een hoeveelheid vloeistof bevatten. Daarom is het noodzakelijk dat er stroomafwaarts van de machine een vloeistofafscheiding plaatsvindt, waarbij de geïnjecteerde vloeistof uit het gas wordt afgescheiden.

B E2017/5672

Hierdoor moet er niet alleen een afzonderlijke vloeistofafscheider voorzien worden, bovendien gaat dit, in het geval van een compressor, gepaard met een drukverlies.

De huidige uitvinding heeft tot doel om de smering en koeling voor een machine zoals beschreven in BE 2017/5459 te verbeteren.

Hiertoe betreft de uitvinding een cilindrisch symmetrische volumetrische machine, waarbij de machine een behuizing omvat met een inlaatopening en een uitlaatopening, met in de behuizing twee samenwerkende rotoren, te weten een buitenrotor die roteerbaar in de behuizing is aangebracht en een binnenrotor die roteerbaar in de buitenrotor is aangebracht, waarbij er vloeistof in de machine geïnjecteerd wordt, met als kenmerk dat er aan de uitlaatopening ter plaatse van de binnenrotor en buitenrotor een vloeistofafscheiding plaatsvindt, waarbij de afgescheiden vloeistof terug in de machine terechtkomt.

Aangezien aan de uitlaatopening zowel de binnenrotor als de buitenrotor aan hoge toerentallen zal roteren, zullen de vloeistofpartikels door de centrifugale krachten naar buiten toe, dit wil zeggen naar de binnenzijde van de buitenrotor toe, geslingerd worden. Zodoende zullen ze uit de samengeperste lucht verwijderd kunnen worden.

Een voordeel is dat er geen afzonderlijke vloeistofafscheider dient te worden opgenomen, maar dat de afscheiding in de machine zelf gebeurt.

B E2017/5672

Dat zal niet alleen de machine compacter maken, maar zal er ook voor zorgen dat, in het geval de machine een compressor is, het drukverlies in de vloeistofafschelder kan worden vermeden.

Bij voorkeur komt minstens een gedeelte van de afgescheiden vloeistof terug in de machine terecht via vloeistofkanalen in de buitenrotor.

Met 'vloeistofkanalen in de buitenrotor' wordt hier bedoeld dat de vloeistofkanalen effectief doorheen de buitenrotor lopen. Met andere woorden: de buitenrotor is voorzien van holle kanalen waarin of waardoor vloeistof kan stromen.

Door in de buitenrotor vloeistofkanalen te voorzien, kunnen deze partikels opgevangen worden en via de vloeistofkanalen afgevoerd worden.

Bij voorkeur bezit de buitenrotor een axiale verlenging ter plaatse van de uitlaatopening, die zich rondom deze uitlaatopening uitstrekt bijna tot tegen de behuizing zodat tussen de axiale verlenging en de behuizing een ruimte is.

Door de centrifugale krachten en de beweging van het gas naar de uitlaatopening toe, zullen de vloeistofpartikels terechtkomen in de voornoemde ruimte tussen de behuizing en de axiale verlening van de buitenrotor. Via deze ruimte kan de vloeistof dan afgevoerd worden.

B E2017/5672

Bij voorkeur strekt in de axiale verlenging zich een vloeistofkanaal uit dat uitmondt in de ruimte tussen de behuizing en de axiale verlenging.

Doordat de vloeistof in de ruimte terechtkomt, zal zich een soort van axiaal lager vormen tussen de behuizing en de buitenrotor. Als gevolg hiervan zullen de krachten die inwerken op het kogellager dat de buitenrotor ondersteunt, kleiner worden. Hierdoor kan er een kleiner kogellager toegepast worden,

In een praktische uitvoeringsvorm leiden de

vloeistofkanalen in	de buitenrotor	naar één	of meer van	de
volgende locaties:
- één of meer	inj ectiepunten	naar de ruimte tussen	de
binnenrotor	en de buitenrotor;
- één of meer	inj ectiepunten	naar één	of meer lagers

van de machine.

Met behulp van de vloeistofkanalen kan de vloeistof naar de gewenste te smeren en/of te koelen locaties geleid worden.

Een voordeel is dat de injectie tussen de binnenrotor en de buitenrotor niet aan de inlaatzijde dient te gebeuren aangezien men de vloeistofkanalen stroomafwaarts van de inlaatzijde kan laten uitmonden naar de ruimte tussen de binnenrotor en de buitenrotor. Hierdoor wordt een verhoging van de inlaattemperatuur door injectie aan de inlaatopening vermeden.

B E2017/5672

Volgens een voorkeurdragend kenmerk van de uitvinding heeft de buitenrotor een open structuur met doorgangen voor het aangezogen gas, één en ander zodanig dat gas dat via de inlaatopening aangezogen wordt, via de doorgangen van de open structuur moet passeren alvorens het tussen de binnenrotor en de buitenrotor terechtkomt.

Dit heeft als voordeel dat een soort van luchtkoeling van de machine wordt bekomen, waarbij de buitenrotor door de aangezogen lucht kan worden gekoeld.

Tevens zal dit principe het ook mogelijk maken om de vloeistof in de vloeistofkanalen te koelen.

Bovendien, indien de machine een machine betreft uit BE2017/5459, zullen hierdoor ook de magneten die ingebed zijn in de buitenrotor actief kunnen worden gekoeld.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

figuur 1 schematisch een machine volgens de uitvinding weergeeft ;

figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 door F2 is aangeduid;

figuur 3 een variant weergeeft van figuur 2;

B Ε2017/5672

Ί

figuur	4	op	grotere	schaal het gedeelte	weergeeft	dat
in figuur	1	door F4	is aangeduid;
figuur	5	op	grotere	schaal het gedeelte	weergeeft	dat
in figuur	4	door F5	is aangeduid;
figuur	6	eer	L variant	weergeeft van figuu	r 5;
figuur	7	een andere uitvoeringsvorm	weergeeft	van
figuur	4;
figuur	8	op	grotere	schaal het gedeelte	weergeeft	dat
in figuur	1	door F8	is aangeduid;
figuur	9	op	grotere	schaal het gedeelte	weergeeft	dat
in figuur	1	door F9	is aangeduid.

De in figuur 1 schematisch weergegeven machine 1 is in dit geval een compressorinrichting.

Het is volgens de uitvinding ook mogelijk dat de machine 1 een expanderinrichting betreft. Ook kan de uitvinding betrekking hebben op een pompinrichting.

De machine 1 is een cilindrisch symmetrische volumetrische machine 1, ook wel cylindrical symmetrie positive displacement machine' genoemd. Dit wil zeggen dat de machine 1 een cilindrische symmetrie vertoont, i.e. dezelfde symmetrische eigenschappen als een kegel.

De machine 1 omvat een behuizing 2 die voorzien is van een inlaatopening 3 om samen te persen gas aan te zuigen en van een uitlaatopening 4 voor samengeperst gas. De behuizing definieert een kamer 5.

B E2017/5672

In de behuizing 2 van de machine 1 bevinden zich in de kamer 5 twee samenwerkende rotoren 6a, 6b, te weten een buitenrotor 6a die roteerbaar in de behuizing 2 is aangebracht en een binnenrotor 6b die roteerbaar in de buitenrotor 6a is aangebracht.

Beide rotoren 6a, 6b zijn voorzien van lobben 7 en kunnen op samenwerkende wijze in elkaar draaien, waarbij tussen de lobben 7 een compressiekamer 8 ontstaat waarvan het volume door rotatie van de rotoren 6a, het gas dat gevangen zit in

6b verkleind wordt, zodat deze compressiekamer 8 samengeperst wordt.

1-Iet principe is zeer gelijkaardig aan de gekende naast elkaar liggende samenwerkende schroefrotoren.

De rotoren 6a, 6b zijn gelagerd in de machine 1, waarbij de binnenrotor 6b aan één uiteinde 9a gelagerd is in de machine 1 en het andere uiteinde 9b van de binnenrotor 6b door de buitenrotor 6a als het ware wordt ondersteund of gedragen.

De buitenrotor 6a is in het weergegeven voorbeeld aan beide uiteinden 9a, 9b gelagerd in de machine 1. Hierbij is gebruik gemaakt van minstens één axiaal lager 10.

Het uiteinde 9a zal in wat volgt ook de inlaatzijde 9a van de binnen- en buitenrotor 6a, 6b genoemd worden en het uiteinde 9b van de binnen- en buitenrotor 6a, 6b zal de uitlaatzijde 9b genoemd worden.

B E2017/5672

De voornoemde compressiekamer 8 tussen de binnen- en buitenrotor 6a, 6b zal zich vanaf de inlaatzijde 9a naar de uitlaatzijde 9b verplaatsen door de rotatie van de rotoren 6a, 6b.

In het weergegeven voorbeeld hebben de rotoren 6a, 6b een conische vorm, waarbij de diameter D, D' van de rotoren 6a, 6b in de axiale richting X-X' afneemt. Dat is niet noodzakelijk voor de uitvinding; de diameter D, D' van de rotoren 6a, 6b kan ook constant zijn of op een andere manier variëren in de axiale richting X-X'.

Dergelijke vormgeving van rotoren 6a, 6b is geschikt zowel voor een compressor- als expanderinrichting. De rotoren 6a, 6b kunnen alternatief ook een cilindrische vorm hebben met een constante diameter D, D' . Deze kunnen dan ofwel een variabele spoed hebben, zodat er sprake is van een

ingebouwde	volumeverhouding, in	het	geval	van	een
compressor-	of expanderinrichting,	ofwel	een	constante
spoed, in	het geval de machine	1	een	pompinrichting
betreft.
De as 11	van de buitenrotor 6a	en	de	as	12 van	de
binnenrotor	6b zijn vaste assen 11,	12,	dit	wil	zeggen	dat

de assen zich niet zullen verplaatsen ten opzichte van de behuizing 2 van de machine 1, doch zij lopen niet parallel, maar zijn onder een hoek α ten opzichte van elkaar gelegen, waarbij de assen elkaar snijden in een punt P.

B E2017/5672

Dit is niet noodzakelijk voor de uitvinding. Bijvoorbeeld als de rotoren 6a, 6b een constante diameter D, D' hebben, kunnen de assen wel parallel lopen.

Verder is de machine 1 ook voorzien van een elektrische motor 13 die de rotoren 6a, 6b zal aandrijven. Deze motor 13 is voorzien van een motorrotor 14 en een motorstator 15.

In dit geval, doch niet noodzakelijk, is de elektrische motor 13 rond de buitenrotor 6a aangebracht waarbij de motorstator 15 de buitenrotor 6a rechtstreeks aandrijft.

In het weergegeven voorbeeld is dit gerealiseerd doordat de buitenrotor 6a eveneens dienst doet als motorrotor 14.

De elektrische motor 13 is voorzien van permanente magneten 16 die ingebed zijn in de buitenrotor 6a.

Het is natuurlijk ook mogelijk dat deze magneten 16 niet zijn ingebed in de buitenrotor 6a, maar bijvoorbeeld aan de buitenzijde ervan zijn aangebracht.

In de plaats van een elektrische motor 13 met permanente magneten 16 (i.e. een synchrone permanente magneet motor), kan ook een asynchrone inductiemotor toegepast worden, waarbij de magneten 16 vervangen worden door een kooianker. Door inductie uit de motorstator wordt een stroom opgewekt in het kooianker.

Anderzijds kan de motor 13 ook van het reluctantietype of inductietype of een combinatie van types zijn.

B E2017/5672

De motorstator 15 is op omhullende wijze rond de buitenrotor 6a aangebracht, waarbij deze zich in dit geval in de behuizing 2 van de machine 1 bevindt.

Op deze manier kan de smering van de motor 13 en de rotoren 6a, 6b gezamenlijk geregeld worden, aangezien ze zich in dezelfde behuizing 2 bevinden en dus niet afgesloten zijn van elkaar.

In het weergegeven voorbeeld van figuur 1, bezit de buitenrotor 6a een axiale verlenging ter plaatse van de uitlaatopening 4.

Deze axiale verlenging 17 strekt zich uit rondom de uitlaatopening in de behuizing 2, en bijna tot tegen de behuizing 2 .

In figuur 1 is de behuizing voorzien van een gelij kaardige axiale verlenging rondom de uitlaatopening, naar de axiale verlenging 17 van de buitenrotor 6a doch dit is niet noodzakelijk het geval.

Tussen de behuizing 2 en de axiale verlenging 17 is er een ruimte 19 of opening, zoals weergegeven in detail in figuur

Zodoende zal aan de uitlaatopening ter plaatse van de binnenrotor

6a en de buitenrotor

6b via de voornoemde ruimte 19, een vloeistofafscheiding plaatsvinden, omdat de .

B E2017/5672 vloeistofpartikels, die onder invloed van de centrifugale kracht naar de ruimte 19 toe geslingerd worden.

In de axiale verlenging 17 strekt zich een vloeistofkanaal 20 uit dat uitmondt in de voornoemde ruimte 19 en dat de afgescheiden vloeistofpartikels zal opvangen en afvoeren.

Het is mogelijk dat in de voornoemde ruimte 19 tussen de axiale verlenging 17 en de behuizing 2 een poreus vloeistofabsorberend materiaal 21 is aangebracht, zoals weergegeven in figuur 3.

Het voornoemde poreuze materiaal metaalschuim zijn.	21	kan bij	voorbeeld	een
De voornoemde vloeistofkanalen	20	strekken	zich	uit
doorheen de buitenrotor 6a, zoals	weergegeven	in	figuur	4 .

In het voorbeeld van figuur 4, leiden de vloeistofkanalen 20 naar de lagers 10 van de buitenrotor Sa en naar een injectiepunt 22 naar de ruimte tussen de binnenrotor 6a en de buitenrotor Sb.

Zoals te zien is in figuur 4, reiken de vloeistofkanalen 20 verder door en zullen ze verderop in de binnenrotor Sa, meer richting de inlaatzijde 9a, naar één of meer bijkomende injectiepunten 22 leiden naar de ruimte tussen de binnenrotor Sa en de buitenrotor 6b.

Zo kan er op verschillende punten 22 langs de volledige lengte van de binnen- en buitenrotor 6a, 6b vloeistof

B E2017/5672 geïnjecteerd worden, in plaats van enkel. langs de inlaatzijde 9a zoals bij de gekende machines 1.

Zoals te zien is in figuren 1 en 4, is de buitenrotor 6a voorzien van één of meer koelvinnen 23.

Deze zijn a	angebracht op de axiale	verlenging 17	van	de
buitenrotor	6a, doch deze kunnen	gelijk waar	op	de
buitenrotor	6a aangebracht worden.
In figuur 4	staan deze loodrecht op	het oppervlak	van	de
buitenrotor	6a, doch dit is niet noodzakelijk het geval.

In het detail uit figuur 5, is te zien dat de vloeistofkanalen 20 zich doorheen deze koelvinnen 23 uitstrekken.

De werking van de machine 1 is zeer eenvoudig en als volgt.

Tijdens de werking van de machine 1, zal de motorstator 15 de motorrotor 14 en dus de buitenrotor 6a aandrijven op de gekende wijze.

De buitenrotor 6a zal de binnenrotor 6b mee aandrijven, en door de rotatie van de rotoren 6a, 6b, zal er gas aangezogen worden via de inlaatopening 3, deze zal in een compressiekamer 8 tussen de rotoren 6a, 6b terechtkomen. Wanneer het gas via de inlaatopening 3 aangezogen wordt, zal het voorbij de koelvinnen 23, de motorrotor 14 en de motorstator 15 stromen. Op deze manier zal het gas de

B E2017/5672 koeling van de motor 13 verzorgen en ook van de koelvinnen 23 en dus de vloeistof die via de koelvinnen 23 stroomt.

Door de rotatie verplaatst deze compressiekamer 8 zich naar de uitlaat 4 en zal tegelijkertijd van volume verminderen om zo een compressie van het gas te bewerkstelligen.

Tijdens de compressie wordt er vloeistof geïnjecteerd via

de injectiepunten binnenrotor 6a en	22 de	die uitmonden buitenrotor 6b	in en	de ruimte tussen	de
in de	lagers 10.
Wanneer het gas	de	uitlaatzijde	9b	van	de binnen-	en
buitenrotor 6a,		6b bereikt		heeft	, zal	het

vloeistofpartikels bevatten.

Door de rotatie van de binnen- en buitenrotor 6a, 6b worden de vloeistofpartikels in radiale zin naar buiten geslingerd en afgescheiden naar de ruimte 19, alwaar ze in het vloeistofkanaal 20 terechtkomen. De opgebouwde druk aan de uitlaatzijde 9b zal gebruikt worden om de vloeistof te injecteren in de machine 1.

Om te verhinderen dat de vloeistofpartikels die naar de ruimte 19 zijn geslingerd, met het samengeperste gas worden meegesleept naar de uitlaat 4, kan het vloeistofabsorberend materiaal 21 in de ruimte aangebracht worden zoals weergegeven in figuur 3, welke de vloeistofpartikels als het ware zal vangen.

B E2017/5672

Tevens wordt in de ruimte 19, door de aanwezige vloeistof, tussen de axiale verlenging 17 en de behuizing 2 een glijlager gecreëerd.

Dit glijlager zal axiale krachten kunnen opvangen, zodat het lager 10 minder krachten dient te kunnen opvangen en het kleiner en/of lichter uitgevoerd kan worden.

Een klein gedeelte van de vloeistof zal via de opening 24 aan de buitenste omtrekszijde de ruimte 19 kunnen verlaten.

Door de voornoemde werking, zal de vloeistof afgescheiden worden uit het samengeperste gas aan de uitlaatzijde 9b van de rotoren 6a, 6b.

Het samengeperste gas kan dan de machine 1 verlaten via de uitlaatopening 4.

De voornoemde vloeistof kan zowel water zijn als een al dan niet synthetische olie.

In het voorbeeld van figuren 1 tot 5, wordt de vloeistof gekoeld doordat de vloeistofkanalen 20 zich doorheen de koelvinnen 23 uitstrekken. De koelvinnen 23 zijn luchtgekoeld, en zullen op hun beurt warmte onttrekken aan de vloeistof die doorheen de koelvinnen stroomt.

Het is ook mogelijk dat er geen koelvinnen 23 voorzien zijn maar dat alternatief de vloeistofkanalen 20 minstens gedeeltelijk via een vloeistofbuis 24 lopen die op het oppervlak van de buitenrotor 6a is aangebracht.

B E2017/5672

Figuur 6 geeft dergelijke vloeistofbuis 24 weer, waarbij de buis een gekromde vorm heeft, teneinde een zo lang mogelijk buis op een compacte manier te kunnen aanbrengen op de buitenrotor 6a.

Het is duidelijk dat de precieze vorm van de vloeistofbuis 24 men zou inderdaad niet beperkend is voor de uitvinding, andere vormen kunnen bedenken die hetzelfde resultaat opleveren.

Dergelijke vloeistofbuis 24 wordt op gelijkaardige manier als de koelvinnen 23 luchtgekoeld.

Figuur 7 is een alternatief weergegeven voor de uitvoeringsvorm van figuren 2 en 3.

De buitenrotor 6a bezit hierbij een gedeelte 25 met een conische doorsnede dat aansluit op de axiale verlenging 17.

In figuur 7 hebben de binnenrotor 6b en de buitenrotor 6a een conische vorm, zodat het gedeelte van de buitenrotor 6a, dat aansluit op de axiale verlenging 17, het voornoemde conisch gedeelte 25 zal vormen.

Indien de buitenrotor 6a geen conische vorm heeft, kan een gedeelte van de axiale verlenging 17 een conische vorm hebben in de plaats.

Verder is de behuizing 2 voorzien van een overeenkomstige verlenging 18 die over of rond de axiale verlenging 17 van de buitenrotor 6a en minstens gedeeltelijk over of rond het conisch gedeelte 25 van de buitenrotor 6a past, waarbij er

B E2017/5672 een ruimte 19 aanwezig is tussen de verlenging 18 van de behuizing 2 enerzijds en de axiale verlenging 17 van de buitenrotor 6a en het conische gedeelte 25 anderzijds.

Het is belangrijk dat de behuizing 2 nergens raakt aan de buitenrotor 6a.

In de axiale verlenging 17 en/of in het conisch gedeelte 25 is een vloeistofkanaal 20 aangebracht dat uitmondt in de voornoemde ruimte 19.

Tijdens de werking van de machine 1 zal er vloeistof in de ruimte 19 terechtkomen, die via de vloeistofkanalen 20 terug geïnjecteerd kan worden in de machine 1.

Dergelijke configuratie zal een conisch axiaal glijlager creëren met een radiaal glijlager.

Als gevolg hiervan, wordt het lager 10 niet alleen ontlast, maar kan het zelfs weggelaten worden, zoals schematisch is weergegeven in figuur 8, die een variant weergeeft van het gedeelte dat in figuur 1 is aangeduid door F8 .

Verder is in figuur 8 de buitenrotor 6a voorzien van koelvinnen 23 die zijn aangebracht op het oppervlak van de buitenrotor 6a zelf en dus niet op de axiale verlenging 17 zoals in figuur 1.

Bovendien heeft de buitenrotor 6a een open structuur met doorgangen 26 voor het aangezogen gas, waarbij het zo is dat gas dat via de inlaatopening 3 wordt aangezogen, via de

B E2017/5672 doorgangen 26 moet passeren alvorens het aan de inlaatzijde 9a van de rotoren 6a, 6b tussen de binnenrotor 6b en de buitenrotor 6a terechtkomt.

Dit heeft als voordeel dat de magneten 16 actief gekoeld worden door het binnenstromende gas. Bovendien moet de motorstator 15 geen sleuven of 'slots' hebben om de lucht door te laten van de inlaatopening 3 naar de inlaatzijde 9a van de rotoren 6a, 6b.

Bijkomend, maar niet noodzakelijk, is de buitenrotor 6a ter plaatse van de inlaatopening 3 voorzien van een axiale ventilator 27 in de vorm van schoepen die in de open structuur zijn aangebracht.

Dit zal helpen bij de aanzuiging van gas en de drukopbouw zodat een betere vulling van de compressiekamer 8 bekomen wordt.

Figuur 9 geeft nog een bijkomend element weer dat in alle voornoemde uitvoeringsvormen kan worden toegepast. Het betreft middelen om een voorafscheiding van de vloeistof te bekomen, dit wil zeggen voor de afscheiding die optreedt ter plaatse van uitlaatopening 4.

Hiertoe is de binnenrotor 6b, ter plaatse van het uiteinde van de binnenrotor 6b aan de uitlaatzijde 9b voorzien van schoepen 28 waarlangs het gas passeert alvorens het de machine 1 verlaat via de uitlaatopening 4.

B E2017/5672

Het is niet uitgesloten dat de schoepen 4 voorzien zijn op de buitenrotor 6a of dat zowel de buitenrotor 6a als de binnenrotor 6b voorzien zijn van dergelijke schoepen 28.

Door hun rotatie zullen de schoepen 28 de afscheiding verderop versterken en ondersteunen, zodat het totale rendement van de afscheiding, of de totale hoeveelheid van de afgescheiden vloeistof, veel hoger komt te liggen.

Alternatief of bijkomend aan de voornoemde vloeistofkanalen 20, is het ook mogelijk dat minstens een deel van de afgescheiden vloeistof wordt opgevangen in een reservoir dat zich onder de buitenrotor 6a in de behuizing 2 bevindt.

Een deel van of alle afgescheiden vloeistof kan dan via de ruimtes 19 naar beneden richting het reservoir stromen in plaats van dat het in de kanalen 20 terechtkomt.

Hierbij is de buitenrotor 6a voorzien van één of meer 20 radiaal gerichte vingers, ribben of dergelijke langs het buitenoppervlak aan de inlaatzijde 9a.

Eén en ander is zodanig dat tijdens de rotoratie van de buitenrotor 6a deze vingers doorheen, de vloeistof in het 25 reservoir bewegen en alzo vloeistof opwerpen en meenemen zodat deze vloeistof terug in de machine 1 kan terechtkomen.

Dit is zogenaamde 'splash' smering, waarbij de opgeworpen 30 vloeistof aan de inlaatzijde 9a tussen de rotoren terechtkomt.

BE2017/5672

Hierbij is het mogelijk dat de behuizing 2 aan de buitenzijde, ter plaatse van het reservoir, voorzien is van koelvinnen, welke ervoor zullen zorgen dat de vloeistof in 5 het reservoir gekoeld kan worden.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een cilindrisch symmetrische 10 volumetrische machine volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies .

1, - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine, welke machine (1) een behuizing (2) omvat met een inlaatopening (3) en een uitlaatopening (4), met in de behuizing (2) twee samenwerkende rotoren (6a, 6b), te weten een buitenrotor (6a) die roteerbaar in de behuizing (2) is aangebracht en een binnenrotor (6b) die roteerbaar in de buitenrotor (6a) is aangebracht, waarbij er vloeistof in de machine (1) geïnjecteerd wordt, daardoor gekenmerkt dat er aan de uitlaatopening (4) ter plaatse van de binnenrotor (6b) en buitenrotor (6a) een vloeistofafscheiding plaatsvindt, waarbij de afgescheiden vloeistof terug in de machine (1) terechtkomt.
2, - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de buitenrotor (6a) een axiale verlenging (17) bezit ter plaatse van de uitlaatopening (4) welke zich rondom deze uitlaatopening (4) uitstrekt bijna tot tegen de behuizing (2) zodat zich tussen de axiale verlenging (17) en de behuizing (2) een ruimte (19) bevindt.
3, - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat in de voornoemde ruimte (19) tussen de axiale verlenging (17) en de behuizing (2) een poreus vloeistofabsorberend materiaal (21) is aangebracht.

B E2017/5672
4. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de buitenrotor (6a) een gedeelte (25) bezit met een conische doorsnede dat aansluit op de axiale verlenging (17) en dat de behuizing (2) voorzien is van een overeenkomstige verlenging (18) die over of rond de axiale verlenging (17) en minstens gedeeltelijk over of rond het conisch gedeelte (25) van de buitenrotor (6a) past, waarbij er een ruimte (19) aanwezig is tussen de verlenging (18) van de behuizing (2) enerzijds en de axiale verlenging (17) van de buitenrotor (6a) en het conisch gedeelte (25) anderzijds.
5. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat minstens een gedeelte van de afgescheiden vloeistof terug in de machine (1) terechtkomt via vloeistofkanalen (20) in de buitenrotor (6a).
6. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens conclusie 2 en 5, daardoor gekenmerkt dat in de axiale verlenging (17) zich een vloeistofkanaal (20) uitstrekt dat uitmondt in de ruimte (19) tussen de behuizing (2) en de axiale verlenging (17).
7. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies 5 of 6, daardoor gekenmerkt dat de vloeistofkanalen (20) in de buitenrotor (6a) naar één of meer van de volgende locaties leiden:

- één of meer injectiepunten (22) naar de ruimte tussen de binnenrotor (6b) en de buitenrotor (6a);

B E2017/5672

- één of meer injectiepunten naar één of meer lagers (10) van de machine (1).
8. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies 5 tot 7, daardoor gekenmerkt dat de buitenrotor (6a) is voorzien van één of meer koelvinnen (23).
9. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de vloeistofkanalen (20) zich minstens gedeeltelijk doorheen de koelvinnen (23) uitstrekken.
10. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies 5 tot 9, daardoor gekenmerkt dat de vloeistofkanalen (20) minstens gedeeltelijk via een vloeistofbuis (24) lopen die op het oppervlak van de buitenrotor (6a) is aangebracht.
11. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat minstens een deel van de afgescheiden vloeistof wordt opgevangen in een reservoir dat zich onder de buitenrotor (6a) in de behuizing (2) bevindt, waarbij de buitenrotor (6a) voorzien is van één of meer radiaal gerichte vingers, ribben of dergelijke langs het buitenoppervlak aan de inlaatzijde (9a), welke tijdens rotoratie van de buitenrotor (6a) doorheen de vloeistof in het reservoir zullen bewegen en alzo vloeistof zullen meenemen zodat deze vloeistof terug in de machine (1) terechtkomt.

B E2017/5672
12. Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat de behuizing (2) aan de buitenzijde, ter plaatse van het reservoir, voorzien is van koelvinnen.
13. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat ter plaatse van het uiteinde (9b) van de binnenrotor (6b) aan de uitlaatopening (4), de binnenrotor (6b) en/of de buitenrotor (6a) voorzien is van schoepen (28) waarlangs het gas passeert alvorens het de machine (1) verlaat via de uitlaatopening (4).
14. ~ Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de buitenrotor (6b) een open structuur heeft met doorgangen (26) voor het aangezogen gas, één en ander zodanig dat gas dat via de inlaatopening (3) aangezogen wordt, via de doorgangen (26) van de open structuur moet passeren alvorens het tussen de binnenrotor (6b) en de buitenrotor (6a) terechtkomt.
15. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens voorgaande conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de buitenrotor (6a) ter plaatse van de inlaatopening (3) voorzien is van een axiale ventilator (27) in de vorm van schoepen die in de open structuur zijn aangebracht.
16. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de vloeistof water of olie is.

B E2017/5672
17. ~ Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de binnenrotor (6b) en de buitenrotor (6a) een conische vorm hebben.
18. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de machine (1) voorzien is van een elektrische motor (13) met een motorrotor (14) en motorstator (15) om de binnenen buitenrotor (6a, 6b) aan te drijven, waarbij de elektrische motor (13) rond de buitenrotor (6b) is aangebracht, waarbij de motorstator (15) de buitenrotor (6a) rechtstreeks aandrijft.
19. - Cilindrisch symmetrische volumetrische machine volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt dat de buitenrotor (6a) dienst doet als de motorrotor (14).
20. - Machine volgens conclusie 19, daardoor gekenmerkt dat de elektrische motor (13) voorzien is van permanente magneten (16) die ingebed zijn in de buitenrotor (14).