NL7904451A - Inrichting voor het uitwisselen van drukenergie van fluidums. - Google Patents

Description

* - 1 - Ν.Ο. 27.858

Cedomir Μ Sliepcevich, te Horman, Oklahoma,

Yer.St.v.Amerika

Inrichting voor het uitwisselen van drukenergie van fluïdums_

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het overbrengen van drukenergie vanaf een eerste fluïdum naar een tweede fluïdum dat een lagere druk bezit, voor het verlagen van de druk van het eerste fluïdum en het verhogen van de druk van het tweede fluïdum. 5

Bij sommige industriële processen zijn alleen in bepaalde delen van de bewerking verhoogde fluïdumdrukken nodig voor het bereiken van de gewenste resultaten, waarna de druk van het onder druk staande fluïdum wordt verlaagd. In andere processen zijn sommige fluïdums die in 10 het proces worden gebruikt beschikbaar bij hoge drukken en andere bij lage drukken, en het is gewenst om de drukenergie tussen deze twee fluïdums uit te wisselen. Bij sommige toepassingen kunnen aanzienlijke bezuinigingen in de bewerking tot stand worden gebracht als drukenergie 15 op efficiënte wijze tussen twee vloeistoffen of tussen pompbare suspensies van vloeistof-vaste stof-mengsels kan worden overgebracht. -Een proces van deze soort is kristal-uitwisseling of smeltpuntomkering bij het ontzouten van zeewater of brak water, bijvoorbeeld zoals beschreven in 20 het Amerikaanse octrooischrift 5*4-3^*74-7·

In dit proces wordt een suspensie van ijs en koolwaterstof onder superatmosferische druk gebracht om de volgorde van bevriezing om te keren, zodat de ijskristallen smelten en de koolwaterstof gedeeltelijk wordt bevro- 25 ren. Daarna wordt het water afkomstig van het smelten van 79 0 4 A 5 1 -I- 2 ψ -* liet ijs van het koolwaterstof gescheiden, welke koolwaterstof voorkomt in de vorm van een suspensie van vaste koolwaterstof deeltjes in de vloeibare koolwaterstof, waarna de druk van de gescheiden fasen wordt verlaagd tot in de nabijheid van de atmosferische druk. Het proces wordt cy- 5 clisch bedreven terwijl de efficiency waarmee het proces kan worden uitgevoerd direkt afhankelijk is van de efficiency waarmee de ingevoerde energie die nodig is voor het in eerste instantie onder druk brengen kan worden teruggewonnen· 10

In het Amerikaanse octrooischrift 3-4-31-74-7 is een inrichting beschreven waarmede drukenergie tussen fluïdum-systemen met relatief hoge en lage druk kan worden uitgewisseld, en waarmee een hoog percentage van de totale energie van de onder druk gebrachte vloeistof kan worden 15 overgebracht naar een vloeistof met lagere druk. De inrichting omvat een rotorsamenstel dat gedurende draaiing beweegt tegen een stilstaande constructie. Het rotosamen-stel bevat een cilindrisch rotorlichaam, draaibaar om zijn hartlijn en bezit platte eindvlakken en een aantal in 20 hoofdzaak evenwijdige boringen die zich in lengterichting vanaf het ene eindvlak naar het andere uitstrekken, waarbij de boringen zich op gelijke afstand van de hartlijn bevinden. Een vrij beweegbaar scheidingsorgaan in elke boring is beweegbaar langs de boring en verdeelt 25 deze in twee kamers.

Een cilindrisch rotorlichaam is in een huis bevestigd welk huis aan zijn tegenover elkaar liggende einden is gesloten door een paar afsluitplaten welke draaiend een centrale as van de rotor ontvangen en een lager daar- 30 voor vormen. Een aantal fluidumkanalen strekken zich door elke afsluitplaat uit op radiale afstand van de hartlijn en staan in verbinding met poorten welke zijn gevormd door een afdichtplaat die is geplaatst tussen elke af-sluitplaat en het aangrenzende eindvlak van de rotor. Elke 35 afdichtplaat is vastgespied aan zijn afsluitplaat en steunt 7904451 t * « 3 afdichtend tegen het eindvlak van de rotor voor het vergemakkelijken van de intermitterende en periodische verbinding tassen de poorten die zijn gevormd door de afdicht-platen en de boringen die zich uitstrekken door het rotor-lichaam. 5

Tijdens het in bedrijf zijn worden bronnen van fluïdum onder hoge en lage druk verbonden met twee of meer verschillende fluïdumkanalen in een af sluitplaat terwijl tweede bronnen van fluïdum onder hoge en lage druk worden verbonden met twee of meer verschillende kanalen in de 10 tweede afsluitplaat aan het tegenoverliggende einde van het rotorsamenstel. Door de intermitterende verbinding tussen de boringen van de rotor en de met elkaar in lijn liggende poorten in de afdichtplaten en de fluïdumkanalen in de afsluitplaten, ontvangt, als een van de rotorboringen 15 in lijn ligt met een poort in de afdichtplaat, deze respectievelijk fluïdum onder hoge of onder lage druk of voert deze een dergelijk fluïdum af, welk fluïdum inwerkt op het vrij beweegbare scheidingsorgaan dat is geplaatst in de betreffende boring. Tegelijkertijd staat dezelfde 20 boring door de rotor in lijn met een poort in de afdichtplaat aan het andere einde van het rotorliehaam, welke poort natuurlijk in verbinding staat met een van de fluïdumkanalen door de af dekplaat aan dat einde van het samenstel.

Er zal dus fluïdum in dezelfde boring in de rotor worden 25 binnengeleid vanaf het tegenoverliggende einde daarvan zodat dit werkt op het scheidingsorgaan in die boring aan de zijde daarvan welke ligt tegenover de zijde waarop fluïdum werkt dat de boring binnenkomt vanaf het tegenoverliggende einde van het rotorliehaam. 30

Door op geschikte wijze de intermitterende en periodische verbindingen tassen elke rotorboring met bronnen van hoge en lage druk te synchroniseren, kan er voor worden gezorgd dat de drukenergie via het beweegbare scheidingsorgaan in elk van de boringen wordt overgebracht zo- 35 danig dat druk van het fluïdum dat onder relatief lage druk 7904451 4 staat in een einde van de boring wordt verhoogd terwijl de druk van het fluïdum dat onder hoge druk staat in het andere einde van de boring wordt verlaagd.

Het scheidingsorgaan wordt gemakkelijk verplaatst zodat het overbrengen van drukenergie zeer efficiënt is. 5

Bovendien wordt bij het systeem geen gebruik gemaakt van gebruikelijke kleppensystemen welke verstopt kunnen raken door meegesleept materiaal dat zich in de vloeistoffen bevindt, of zelfs door suspensies als deze worden gebruikt als fluïdums waartussen drukenergie moet worden overge- 10 bracht.

Pogingen zijn aangewend om de inrichting te verbeteren om tegemoet te komen aan de moeilijkheid voor het verschaffen van efficiënt en gelijkmatig werkende afdicht-organen tussen de bewegende rotorconstructie en de afdek- 15 platen, welke moeilijkheid onder andere ontstaat doordat de af dicht organen periodisch en afwisselend in verbinding staan met fluïdums met hoge en lage druk. De booropeningen bewegen snel in en buiten verbinding met een poort in de stilstaande afdekplaat of statorblok aan het einde van het 20 rotorsamenstel, terwijl het nodig is om praktisch ogenblikkelijk een verbinding tot stand te brengen om fluïdumstro-ming in de rotorboring te vergemakkelijken en vervolgens praktisch ogenblikkelijk een dergelijke verbinding te verbreken zonder verlies aan fluïdum tussen de met elkaar in 25 aanraking staande vlakke oppervlakken.

Het probleem is dus toegespitst op het feit dat fluïdums met relatief hoge en relatief lage druk afwisselend worden geleid in en worden geleid uit dezelfde boring in de rotor naar verschillende poorten terwijl de af dicht- 30 constructie noodzakelijkerwijze onderworpen is aan fluctuerende krachten gedurende elke cyclus van de rotor omdat de poorten door de af dichte ons tructie worden gebruikt voor het afwisselend doorlaten van fluïdum onder hoge druk en dan fluïdum onder lage druk. 35

Verbeterde afdichtplaatconstructies voorzien van 7904451 5 poorten met variërende oppervlakte, afmeting en vorm, en met bepaalde ontlaste gebieden gevormd in de tegenoverliggende platte oppervlakken van dergelijke afdiebtplaten op plaatsen tussen de poorten zijn voorgesteld in imerikaanse octrooischriften 3.582.090 en 3.9Ί0.587. In elk van deze 5 constructies is bet toch nog noodzakelijk geacht om als een deel van de afdichtplaateonstructies vele 0-afdicht-ringen rond de verschillende poorten vast te houden; tengevolge van de ietwat asymmetrische vorm van sommige van de poortvormen zijn echter de vormen van dergelijke af- 10 dichtringen noodzakelijkerwijze ook asymmetrisch. De af-dichtplaten die tot nu toe zijn voorgesteld hebben bovendien bij bepaalde draaisnelheden van de rotor en leiding-drukken in het systeem efficiënter gewerkt en met minder op het systeem uitgeoefende wrijvingskracht dan onder an- 15 dere werkomstandigheden. Het is dus nodig geweest om de afdiehtplaten zodanig te ontwerpen dat deze een goede afdichting geven gedurende de draaiingscyclus van de rotor onder de meest stringente omstandigheden. Het gevolg is geweest dat een betrekkelijk hogere wrijvingswe er stand op 20 het systeem wordt uitgeoefend en een grotere slijtage van de afdiehtplaten optreedt gedurende bepaalde perioden tijdens de draaiingscyclus van de rotor in vergelijking met andere perioden als de afdiehtplaten een afdichting tot stand moesten brengen onder drukomstandigheden waarbij de 25 fluïdumkrachten die werken op tegenover elkaar liggende zijden van de afdiehtplaten praktisch in evenwicht met elkaar stonden.

Volgens de uitvinding wordt een inrichting verschaft voor het uitwisselen van drukenergie tussen een 30 fluïdum met een relatief hoge druk en een fluïdum met een relatief lage druk, waarbij de inrichting een rotorsamen-stel bevat dat draaibaar is om een draaiingsas, waarbij het samenstel een aantal langs de omtrek op afstand van elkaar liggende leidingen bevat, waarbij in elke leiding 35 een aaiaal verplaatsbaar scheidingsorgaan is aangebracht 790 4 45 1 6 dat elke leiding in twee compartimenten verdeelt, terwijl in de nabijheid van elk axiaal einde van bet rotorsamen-stel een afdichtplaat is geplaatst voorzien van een aantal fluidumkanalen daardoorheen terwijl een statorblok axiaal buiten elke afdichtplaat is geplaatst en is voorzien van 5 tenminste twee kanalen daardoorheen, waarbij de kanalen van een blok elk in drukverbin&ing staat met die van het andere blok via een fluidumkanaal in de afdichtplaat en een van de leidingen, waarbij de afdichtplaten zwevend zijn bevestigd zodat zij een beperkte axiale beweging ten 10 opzichte van het rotorsamenstel kunnen maken of ten opzichte van het aangrenzende statorblok, terwijl zij in afdichtende aanraking staat met het aangrenzende statorblok of rotorsamenstel. Een dergelijke constructie is mechanisch eenvoudig en zeer efficiënt voor wat betreft de afdichting 15 tegen de ontsnapping en het verlies van de fluidums die worden behandeld door de inrichting, terwijl de constructie relatief minder vermogen vereist om te werken. De constructie is eenvoudiger, goedkoper, bereikt een betere druk-balans over de afdichtplaten, is in staat om efficiënt te 20 werken vanaf nuldruk tot de gewenste druk, en is in staat om met volle snelheid te starten in plaats dat een geleidelijke opbouw nodig is.

De afdichtplaten die worden toegepast aan tegenover elkaar liggende einden van het rotorsamenstel en die 25 in lengterichting iets kunnen verschuiven, kunnen losjes zijn bevestigd aan het aangrenzende statorblok, maar zijn bij voorkeur voor het uitvoeren van een beperkte axiale beweging bevestigd aan het rotorsamenstel zodanig dat zij daarmede kunnen draaien, bijvoorbeeld door middel van drie $0 op onderling gelijke hoekafstand aangebrachte pennen en daarmee samenwerkende uitsparingen.

Een aantal leiding ontvangende uitsparingen kunnen zijn gevormd in de betreffende afdichtplaat, waarbij elk van deze uitsparingen in verbinding staan met een van de 55 poorten die uitmonden in de afdichtplaat aan de zijde van 7904451 7 het statorblok. Elis leiding ontvangende uitsparing ontvangt een einde van een van de langwerpige fluïdum transporterende leidingen zoals hiervoor beschreven. De pennen worden bij voorkeur gedragen door platen aan het einde van het rotorsamenstel en bezitten afgeronde vrije einden grenzend 5 aan halsdelen waardoor de afdichtplaten iets kunnen kantelen of scheefstaan.

In tegenstelling met - inrichtingen voor energie-uitwisseling met rotors en afdichtplaten bekend uit de stand van de techniek, wordt bij de inrichting volgens de 10 uitvinding gebruik' gemaakt van zwevende afdichtplaten welke een kantelende beweging kunnen ondergaan gedurende de draaiing, welke afdichtplaten af dichtend samenwerken met de statorblokken, zodat de afdichtplaten worden gehouden op een meer gelijkmatige contactdruk tijdens de draaiing 15 van het rotorsamenstel.

TTerder is er aanzienlijk minder behoefte aan 0-ringafdichtingen en zijn er aanzienlijk minder van dergelijke afdichtingen nodig voor de afdichtconstructie verbonden met een rotor, waarbij zelfs alle 0-ringafdichtingen 20 kunnen worden weggelaten. De inrichting kan gemakkelijker worden aangedreven dan bekende inrichtingen, en bezit minder onderdelen terwijl grotere toleranties mogelijk zijn tussen onderling bewegende eonstructiedelen, terwijl toch een bevredigende afdichtaanraking tussen de onderlinge 25 draaiende delen kan worden gehandhaafd. Ook zijn er bij de inrichting volgens de uitvinding geen wijzermeters nodig voor het instellen van de oorspronkelijke belasting van de afdichtplaten.

De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet 30 aan de hand van de tekening waarin bij wijze van voorbeeld enige uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding zijn weergegeven.

Eig. 1 geeft een lengtedoorsnede weer door een einddeel van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens 35 de uitvinding, waarbij het andere einddeel een spiegelbeeld 7904451 8 is van het deel weergegeven in fig. 1.

Fig. 2 geeft een doorsnede weer volgens de lijn II-II in fig. 1.

Fig. 3 geeft op vergrote schaal een doorsnede weer volgens de lijn III-III in fig. 2. 5

Fig. 4 geeft een eindaanzicht weer van een van de afdichtplaten van de inrichting.

Fig. 5 geeft een eindaanzicht weer van het andere einde van de afdichtplaat weergegeven in fig. 4.

Fig. 6 geeft schematisch op vergrote schaal een 10 dwarsdoorsnede weer door delen van een van de afdichtplaten en een van de statorblokken van de inrichting en geeft hun onderlinge stand weer op een tijdstip gedurende de werking van de inrichting.

Fig. 7 geeft eenzelfde aanzicht weer als fig. 6 15 waarbij de onderlinge stand van de afdichtplaten en het statorblok op een ander tijdstip wordt weergegeven gedurende de werking van de inrichting.

In fig. 1 bevat de daarin weergegeven inrichting voor het uitwisselen van energie een in hoofdzaak cilin- 20 drisch rotorhuis 10, dat een rotorsamenstel 12 omgeeft.

Andere vormen en huisconstructies kunnen ook worden toegepast. Een paar in hoofdzaak identieke statorbloksamenstel-len 14 zijn bevestigd elk aan een open einde van het rotorhuis 10 door middel van schroefdraadbouten 16. Zoals hier- 25 boven aangegeven is in fig. 1 het rechter eindgedeelte van de inrichting niet weergegeven omdat dit een spiegelbeeld is van het weergegeven linker eindgedeelte van de inrichting, zodat beschrijving en weergave van het rechter eindgedeelte niet nodig is. 50

Het rotorsamenstel 12 bevat langwerpige kanalen voor het overbrengen van fluidumdruk in de vorm van een aantal boringsbuizen door de rotor die zich in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar uitstrekken en die radiaal op gelijke afstand zijn geplaatst om een centrale dr^aiingsas, terwijl 35 zij langs de omtrek op onderling gelijke afstand van elkaar 7904451 9 liggen. In de weergegeven uitvoeringsvorm zijn negen dergelijke rotorboringsbuizen aangebracht waarbij drie van deze buizen 18, 20 en 22 in fig. 1 zijn weergegeven. In het algemeen verdient een oneven aantal boringsbuizen de voorkeur. 5

Een fluïdumverplaatsingsorgaan 24 is axiaal schuifbaar in elke rotorboringsbuis en verdeelt elke buis in een paar compartimenten. De uitvoering van het orgaan 24 kan variëren maar deze moet wel zodanig zijn dat het de noodzakelijke beweegbaarheid bezit terwijl fluidumlekkage over 10 het orgaan tot een minimum wordt beperkt.

Het rotorsamenstel 12 bevat verder een paar in hoofdzaak schijfvormige rotoraandrijfplaten 26 die zijn geplaatst aan tegenover elkaar liggende eindm van het rotorsamenstel 12 en die een aantal langs de omtrek op af- 15 stand van elkaar liggende gaten bezit waardoorheen de verschillende rotorboringsbuizen zich schuifbaar uitstrekken, zoals weergegeven in fig. 1, waarbij in elke plaat 26 voor elke buis een gat is aangebracht.

Elke rotoraandrijfplaat 26 bevat een centraal naaf- 20 gedeelte 28 dat past rondom en wordt vastgehouden door middel van een wig 29 op een centrale as 50 waardoor de rotoraandrijfplaten kunnen draaien met de as. De rotoraandrijfplaten 26 worden in een axiale positie op de as 50 gehouden door vergrendelingsmoeren 34 die zijn geschroefd 25 op delen 52 met verkleinde diameter van de as. Door verwijdering van de vergrendelingsmoeren 54· kunnen de platen 26 worden verwijderd als het gewenst is om de inrichting te demonteren.

Elk van de rotoraandrijfplaten 26 draagt ook drie 50 rotorafdichtingsaandrijfpennen 40 welke in de omtrek op een hoekafstand van 120° op afstand van elkaar liggen. De pennen bezitten elk een basisdeel 40a welke is bevestigd in een ontvangende opening in de betreffende aandrijf plaat 26 en een afgerond buiteneindgedeelte 40b verbonden met 55 het basisgedeelte 40a via een halsgedeelte 40c.

79044?! 10

Op een centrale plaats op de as 30 is door middel van een wig 4-3 een rotoraandrijfkettingwiel 44 gespied met een aantal langs de omtrek liggende kettingwieltanden 4-6, waarbij de rotorboringsbuizen 26 zich uitstrekken door openingen op langs de omtrek op afstand van elkaar liggen- 5 de plaatsen rondom de centrale naaf 4-5 van het kettingwiel, waarbij de openingen zodanige afmetingen bezitten dat de rotorboringsbuizen iets in axiale richting kunnen schuiven.

Het kettingwiel 44 wordt in zijn centrale positie op de as 30 vastgehouden door middel van een paar vergrendelings- 10 moeren 50 en 52. In het rotorhuis 10 is een omtreksopening 54- gevormd bij de axiale plaatsing van het kettingwiel 44 voor het doorlaten van een aandrijfketting vanaf een geschikt uitwendig drijf werktuig.

Hier kan worden opgemerkt dat bij andere uitvoe- 15 ringsvormen van de uitvinding de as 30 en het aandrijf kettingwiel 44 kunnen zijn weggelaten en andere soorten aandrijvingen voor het rotorsamenstel worden toegepast. Een omtreksaandrijving met geschikte lagers kan bijvoorbeeld worden gebruikt, zoals een inwendige hydraulische aandrij- 20 ving welke gebruik maakt van een deel van de fluidumdruk van de onder druk staande fluïdums die worden gevoerd naar de inrichting.

Een paar identiek geconstrueerde rotorafdichtpla-ten, welke in het algemeen zijn aangeduid door het verwij- 25 zingsgetal 56» zijn geplaatst aan tegenover elkaar liggende einden van het rotorsamenstel 12 en binnen het rotorhuis 10. Elke afdichtplaat 56 heeft een in hoofdzaak schijfachtige vorm met een cilindrische buitenomtreksoppervlak 58 en een paar tegenover elkaar liggende in hoofdzaak even- 30 wijdige vlakke eindoppervlakken 60 en 62, waarbij het oppervlak 60 ligt tegenover de aangrenzende rotoraandrijf-plaat 26 en een aantal buis ontvangende uitsparingen 64 bezit die daarin uitmonden. Elk van de leiding ontvangende uitsparingen 64 heeft een voldoende grote diameter om los- 35 jes het eindgedeelte van een van de rotorboringsbuizen 79 o 4 4c t 11 18-22 te ontvangen.

Drie aandrijf penuitsparingen 66 zijn gevormd in de afdichtplaat vanaf het oppervlak 60, en zijn zodanig geplaatst dat de vrije buiteneinden van de aandrijf pennen 40 die worden gedragen door de aandrijf platen 26 daarin worden 5 ontvangen. Omdat elke aandrijfpen 40 zich niet meer dan ongeveer de helft over de totale diepte van zijn uitsparing 66 uitstrekt is enige heen en weer gaande beweging van de betreffende afdichtplaat 56 langs de aandrijfpennen mogelijk. Bovendien staat het bolvormige buitenste vrije 10 einde van elk van de aandrijf pennen 40, in combinatie met de verkleinde diameter van het halsgedeelte 40c daarvan, enige draaiende of kantelende beweging van de betreffende afdichtplaat 56 over de aandrijf pennen toe.

Elk van de afdichtplaten 56 bezit een centrale 15 boring 68, welke een diameter bezit die iets groter is dan de buitendiameter van het vernauwde eindgedeelte 32 van de as 30 welke daar doorheen loopt, zodat draaiende of kantelende bewegingen van de afdichtplaten 56 ten opzichte van de hartlijn van de as 30 mogelijk is. In andere uitvoerings- 20 vormen van de uitvinding, welke geen centrale as bevatten, zoals een langs de omtrek aangedreven rotorsamenstel, is het toch gewenst dat de afdichtplaten de kantelende beweging ten opzichte van de draaiingsas van het rotorsamenstel kan ondergaan. 25

Om een af dichtende aangrijping tussen het einde van elk van de rotorboringsbuizen en de betreffende rotoraf-dichtplaat 56 waarin een dergelijke buis wordt ontvangen te waarborgen, bezit elke buis een iets gestuikte uitwendige schouder 18b welke aanliggend aan een ringvormige 30 groef 18c in de rotorboringsbuis is geplaatst, in welke groef een Parker-ring is geplaatst en een ringvormige 0-ringafdichting 70 met een voldoend grote buitendiameter om afdichtend te steunen tegen de wanden van de respectievelijke leiding ontvangende uitsparing 64. Deze construe- 35 tie maakt het handhaven van een afdichtende aanraking tus- 7904451 12 sen het eindgedeelte van elk van de rotorbuizen en de daarbij behorende afdichtplaten 56 mogelijk, ondanks kantelende beweging ten opzichte van de leidingen die deze ontvangt, of axiale schuifbeweging van of de afdichtplaat of de leidingen· Andere soorten buisafdichtingconstructies kunnen 5 worden gebruikt als aanvulling op die weergegeven en beschreven.

Een spiraalvormige drukveer 72 is geplaatst tussen het einde van elk van de rotorboringsbuizen en de bodem van de uitsparing 64 daarvan. De samenwerking van de druk- 10 veren 72 die aan tegenovern elkaar liggende einden van de verschillende rotorboringsbuizen zijn geplaatst drukt de afdichtplaten 56 veerkrachtig axiaal naar buiten vanaf het rotorsamenstel 12.

Het oppervlak 62 van elk van de afdichtplaten 56 15 draagt een verhoogd ringvormig steun- en afdichtoppervlak 74 (zie fig. 4) dat negen langwerpige, gebogen of niervormige poorten 76 bevat die langs de omtrek op onderling gelijke afstand van elkaar rondom het oppervlak 74· zijn geplaatst en op gelijke afstand zijn geplaatst van de een- 20 trale .rotatieas van het rotorsamenstel 12.

Zoals weergegeven in de fig. 1 en 5 is elk van de poorten 76 direct tegenover een van de leiding ontvangende uitsparingen 64, die in de tegenoverliggende zijde van de afdichtplaat zijn gevormd, geplaatst terwijl zij daarmee 25 in verbinding staan. Wat kan worden genoemd eilanden 78 scheiden de poorten 76 alsmede de leiding ontvangende uitsparingen 64 van elkaar.

Aan de tegenover liggende einden van het rotorhuis 10 is het huis afgesloten door een paar identiek geconstru- 50 eerde in hoofdzaak schijfvormige statorblokken welke een cilindrisch omtrekoppervlak 82 bezitten, een uitwendig oppervlak 84 en een inwendig oppervlak 86 dat is gekeerd naar de nabij liggende afdichtplaten 56. De statorblokken 80 zijn elk aan het rotorhuis 10 bevestigd door middel van 55 het aantal bouten 16 die lopen door boutontvangende borin- 7904451 13 gen 90 in de nabijheid Tan bet omtreksoppervlak van bet statorblok en welke in lijn liggen met van schroefdraad voorziene boringen 92 in bet rotorhuis 10·

Om bet rotorsamenstel 12 draaiend te ondersteunen is elk van de statorblokken 80 voorzien van een betrekke- 5 lijk grote centrale boring 94- daarin welke een lagerbus 96 ontvangt waarin de tegenover elkaar liggende einden van de as 30 draaiend zijn gelagerd. De as draagt snapringen 95 rondom zijn tegenoverliggende einddelen in de nabijbeid van de statorblokken ter voorkoming van axiale verschuiving 10 van de as.

Een tweede belangrijke functie van de statorblokken 80 is bet vergemakkelijken van bet overbrengen van fluïdum met hoge en lage druk vanaf uitwendige bronnen naar de poorten 76 in de afdicbtplaten 56 en vandaar, via de 15 uitsparingen 64, naar de verscheidene rotorboringsbuizen.

Toor dit doel is elk statorblok voorzien van een paar inwendig van schroefdraad voorziene fluïdumkanalen 97 en 98 welke naar binnen toe uitsteken in bet statorblok vanaf bet uitwendige oppervlak 84 en welke aan bun binneneinden 20 in verbinding staan met tegenboringen respectievelijk 99 en 100. Zoals weergegeven in fig. 3 zijn twee van de paren boringen-tegenboringen in elke statorblok 80 aangebracht en liggen deze daaromheen onder een hoekafstand van 180° van elkaar. 25

Een verhoogd ringvormig ondersteunings- en afdicht-oppervlak 102 is aangebracht op en steekt uit van bet vlak van bet inwendige oppervlak 86 van elke statorblok en is voorzien van een paar langwerpige gebogen fluidumverdeel-poorten 104 en 106 die in verbinding staan met de tegen- 30 boringen respectievelijk 99 en 100. De fluidumverdeelpoor-ten 104 en 106 liggen op gelijke afstand van de draaiings-as van bet rotorsamenstel 12 en zijn gebogen over cirkelbogen beschreven door stralen die zich uitstrekken vanaf de draaiingsas van bet rotorsamenstel terwijl zij op de- 35 zelfde afstand zijn geplaatst van de draaiingsas van bet 7904451 14 rotorsamenstel 12 als de poorten 76 in de afdichtp laten.

Als dus de afdichtplaten 56 van het rotorsamenstel 12 draaien komen de poorten 76 intermitterend en periodisch in lijn met elk van de gebogen fluidumverdeelpoorten 104 en 106. Verwijzend naar fig. 5 kan worden gezien dat ei- 5 landen 108 en 110 de aangrenzende einden van de twee flui-dümverdeelpoorten 104 en 106 van elkaar scheiden. Een hoekige fluidumaftapopening 111 is gevormd in elk van de sta-torblokken 80 aan tegenover elkaar liggende einden van elk van de gebogen fluldumverdeelpoorten 104 en 106. Zoals 10 weergegeven in fig. 4 bevat elke hoekige fluïdumaftapopening 111 een been 112 dat zich uitstrekt vanaf het bodem-gedeelte van de betreffende gebogen verdeelpoort In hoofdzaak evenwijdig aan het binnenoppervlak 86 van het betreffende statorblok welk been onder rechte hoeken een tweede 15 been 114 snijdt dat uitmondt in een van de betreffende eilanden 108 en 110.

Bij de werking van de beschreven inrichting zijn de statorblokken 80 aan tegenover elkaar liggende einden van het samenstel in eerste instantie verbonden met twee 20 procesfluidums welke verschillende drukken bezitten en waartussen drukenergie moet worden overgebracht. Ter vergemakkelijking van de beschrijving zullen de twee fluidums worden aangeduid als vloeistoffen 1 en B, waarbij zal worden aangenomen dat deze vloeistoffen respectievelijk een 25 druk hebben van P2 en P^. De druk P^ van vloeistof B is aanzienlijk groter dan de druk ?2 van vloeistof A. Ieder van de vloeistoffen of beide vloeistoffen kunnen bestaan uit een suspensie.

Zoals hiervoor aangegeven is de constructie die 30 als kenmerkend van het linkere inde van de inrichting is weergegeven, zoals weergegeven in fig. 1, in het rechter-einde van de inrichting, dat niet is weergegeven, hetzelfde, waarbij de verdeelpoorten gevormd in het ondersteunings-en afdichtoppervlak van het statorblok aan het rechtereinde 55 van de inrichting in lengterichting in lijn liggen met de 7904451 * i 15 verdeelpoorten 104 en 106. Als dus op de momenten waarop een of meer van de rotorboringsbuizen in verbinding staan met de poort 104 of 106 in het ene statorblok aan het lin-kereinde, zal dezelfde rotorboringsbuis of buizen in verbinding staan met de overeenkomstige poorten in het stator- 5 blok geplaatst aan het rechtereinde van de inrichting.

De vloeistof A, waarvan kan worden aangenomen dat deze afkomstig is uit een industrieel proces, wordt via een leiding verbonden met het kanaal voor het fluïdum met lage druk 97 in het statorblok 80. De vloeistof A is direct 10 via de tegenboring 99 verbonden met de verdeelpoort 104 met lage druk. De daarmee in lijn liggende verdeelpoort in het statorblok 80 aan het tegenoverliggende einde van de inrichting staat via zijn tegenboring en inwendig van schroefdraad voorziene fluïdumkanaal en via nog een leiding, 15 in verbinding met een zone met betrekkelijk lage druk bij een druk Pg* die iets lager is dan de druk Pg van de vloeistof A. In vele gevallen zal de druk Pg' de atmosferische druk zijn,

De tweede gebogen verdeelpoort 106 gevormd in het 20 statorblok 80 aan de tegenoverliggende einden van de inrichting is via zijn verbindende tegenboring en fluïdumkanaal verbonden met de bron van de vloeistof B met hoge druk, welke een druk P,j bezit. Het kanaal 98 voor vloeistof met hoge druk in het weergegeven linker statorblok 25 80 en zijn daarmee in verbinding staande tegenboring 100 en de verdeelpoort 106 voor hoge druk, zijn verbonden met een geschikt middel voor het opsluiten of begrenzen van fluïdum, welk middel een fluïdum onder een druk P^' kan houden die iets lager is dan de druk P^, en waarin fluïdum 30 onder druk kan worden gepompt vanuit het afvoerkanaal 98 voor fluïdum met hoge druk.

Het rotorsamenstel 12 wordt dan om de hartlijn van de as 30 gedraaid, zodat de langs de omtrek op afstand van elkaar liggende poorten 76 in elk van de afdichtplaten 56 35 elk periodisch en achtereenvolgens in verbinding worden ge- 7904451 16 "bracht met de gebogen verdeelpoorten 104 en 106 in het aangrenzende statorblok 80. Uit fig. 3 t/m 5 blijkt dat verscheidene pindavormige poorten 76 in het statorblok 56 gelijktijdig in verbinding kannen staan met een van de aanzienlijk grotere langwerpige gebogen verdeelpoorten 5 tijdens draaiing van het rotorsamenstel, zodat de negen rotorboringsbuizen, aangeduid door buisvormige organen 18, 20 en 22, achtereenvolgens axiaal in lijn worden gebracht met de grote gebogen verdeelpoorten 104 en 106 gevormd in die zijde van het statorblok 80 die is gekeerd naar de af- 10 dichtplaat 56.

Op het moment dat een van de rotorboringsbuizen axiaal in lijn ligt met een van de grote gebogen verdeelpoorten en de daarmee overeenkomende tegenboring en het daarmee overeenkomende fluïdumkanaal in het statorblok 80, 15 bevinden deze delen zich in onderlinge posities zoals bijvoorbeeld weergegeven in fig. 1 door de leiding 18, de tegenboring 100 en het fluïdumkanaal 98. Op dit moment stroomt de vloeistof B met een betretkelijk hoge druk in het buisvormige orgaan 18 vanaf het rechtereinde van de 20 inrichting en drijft deze het scheidingsorgaan naar links waardoor de vloeistof aan de tegenoverliggende zijde van dit scheidingsorgaan wordt verplaatst. Deze vloeistof is de vloeistof 1 vanuit de bron van vloeistof met lage druk die eerder in de rotorboringsbuis 18 is aangevoerd in de 25 draaiingscyclus toen deze rotorboringsbuis axiaal in lijn lag met de gebogen verdeelpoort 104 in het statorblok 80 met lage druk.

Pluïdum vanuit het hiervoor beschreven fluïdum insluitend middel is tegelijkertijd in verbinding gebracht 30 met het andere einde van de buis 18 en oefent een druk P^' uit op de vloeistof die zich dan in de buis bevindt, welke druk lager is dan de druk P^ van vloeistof B zodat het scheidings orgaan 24 naar links wordt bewogen, waarbij het fluïdum A via de poort 76 in de afdichtplaat 56 en via de 35 verdeelpoort 106 en de daarmee verbonden tegenboring 100 7904451

V

en liet afvoerkanaal 98 voor fluïdum met doge druk wordt afgevoerd. Het laatste kanaal is verbonden met Het fluïdum insluitend middel welke een fluïdum op een voorafbepaalde verhoogde druk kan houden en waarin fluïdum onder druk kan worden gepompt vanuit het afvoerkanaal voor fluïdum met 5 hoge druk.

lis het rotorsamenstel 12 draait om de rotorborings-buis 18 via de vlakaf dichting 56 in verbinding te brengen met de verdeelpoort 104 voor fluïdum met lage druk, en dientengevolge met de tegenboring 99 en het inlaatkanaal 10 97 voor fluïdum met lage druk, bevindt het scheidingsor-gaan 24 zich in het linker eindgedeelte van de rotorborings-buis 18. De buis 18 wordt rechts van het orgaan 24 gevuld met de vloeistof B, die zich dan op een druk P^ bevindt die lager is dan zijn oorspronkelijke druk P^ en hoger dan 15 de druk P^' tengevolge van overdracht van drukenergie naar de vloeistof 1 die is afgevoerd via de afvoerleiding 98 voor vloeistof met hoge druk. Ook juist voor dit ogenblik wordt het-uiterste linkereinde van de buis 18 en de poort 76 waarmee dit in verbinding staat, gevuld met de vloei- 20 stof 1 met de druk P^1 die lager is dan P^ maar hoger dan P2.

Als een dergelijke verbinding tussen de buis 18 en het kanaal 97 plaatsvindt, kan de vloeistof 1 met betrekkelijk lage druk bij een druk het fluïdumkanaal 97 bin- 25 nenstromen en lopen in de buis 18, waarvan het tegenoverliggende einde dan in verbinding zal staan met de overeenkomstige poorten en kanalen aan het andere einde van de inrichting. De vloeistof B rechts van het orgaan 24 zal in druk worden verlaagd en via de afdichtplaat en het stator- 50 blok worden afgevoerd naar de relatief lage drukzone bij een druk van die lager zal zijn dan de druk van de vloeistof A die op dat moment het linkereinde van de buis 18 binnenstroomt. Het orgaan 24 zal dus naar rechts worden gedreven waardoor de vloeistof B uit de inrichting zal wor- 35 den afgevoerd terwijl de buis 18 opnieuw zal worden gevuld 7904451 18 met de vloeistof A en de cylcus wordt herhaald. Het onder druk brengen van de vloeistof A begint op het moment als de buis 18 is teruggedraaid in de positie weergegeven in fig. 1 in welke positie deze buis aan het rechtereinde in verbinding staat met het hoge drukafvoerkanaal 98 en hoge 5 drukvloeistof B ontvangt.

Eenzelfde cyclus als die welke is beschreven aan de hand van de buis 18 wordt door elk van de negen rotor-boringsbuizen achtereenvolgens ondergaan gedurende elke draaiing van het rotorsamenstel. De verdeelpoorten in het 10 statorblok aan de rechterzijde van de inrichting kan ook worden aangeduid met een lage drukverdeelpoort en een hoge drukverdeelpoort omdat de ene een relatief hoge druk "ziet” bij lading van de vloeistof B en de ander een relatief lage druk als deze vloeistof wordt afgevoerd. 15

Deze werking van een inrichting van de algemene soort wordt in meer bijzonderheden uiteengezet in het Amerikaans octrooischrift 3 »4*31·74-7· Het netto effect is dat een aanzienlijk deel van de drukenergie van hoge druk fluïdum wordt overgebracht naar een relatief lage druk 20 fluïdum.

Zoals in bijzonderheden is uiteengezet in de Amerikaanse octrooischriften 5.582.090 en 5.910.587 is een belangrijke faktor voor de effectiviteit waarmee de inrichting van deze soort kan worden bedreven de efficiency en 25 wijze van werking van de afdichtplaten welke fluïdumafdichtingen handhaven tussen het rotorsamenstel en de stator-blokken. Het zal duidelijk zijn dat bij de inrichting volgens de uitvinding afdichting in eerste instantie wordt verkregen door afdichtende aanraking tussen het ringvormige 30 afdicht- en steunoppervlak 74- en bet daarnaar toegekeerde ringvormige af dicht- en steunoppervlak 102 van elk statorblok welke de gebogen verdeelpoorten 104 en 106 dragen.

Om een goede afdichting tot stand te brengen is het van wezenlijk belang dat de afdichtplaten 56 steunen tegen de 35 statorblokken 80 met een kracht die voldoende groot is om 7904451 19 oppervlakken 74- en 102 plat tegen elkaar in af dichtende aanraking te houden gedurende de gehele tijd dat het rotor-samenstel 12 draait. (Onder "afdichtende aanraking” wordt hier verstaan een zodanige "aanraking” dat enige lekkage» tengevolge van de ontwikkeling en aanwezigheid van een 5 stabiele vloeistoffilm tussen afdichtoppervlakken, doelbewust kan plaatsvinden gedurende de werking van de inrichting. ) Zoals meer in bijzonderheden is uiteengezet in de Amerikaanse octrooischriften 3*582.090 en 3.910.587» moet geen kracht die groter is dan nodig is om een dergelijke 10 afdichtingsaanraking te handhaven worden uitgeoefend, omdat dit de tegen de draaiing van het rotorsamenstel 12 in werkende remkrachten zou doen toenemen en de efficiency en ook de effectieve levensduur van de afdichtplaten zou doen af nemen. 15

Verschillende voorstellen zijn gedaan voor het wijzigen van de oppervlakte, vorm en onderlinge afstand van die poorten en kanalen die zijn gevormd in de afdichtplaten en in de statorblokken, voor het verbeteren van de efficiency van het systeem en voor het verlengen van de levensduur 20 van de afdichtplaten. Sommige van deze constructies zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.582.090 en 3.910.587. In het algemeen is de basis die aan dergelijke voorstellen ten grondslag ligt het veranderen van de opper-_ vlakken van de afdichtplaat waarop de verschillende fluïdum- 25 drukken kunnen werken op verschillende tijden gedurende de draaiing van de rotor zodat de krachten die werken op tegenover elkaar liggende zijden van de afdichtplaat worden gevarieerd in samenhang met de verandering van de fluïdum-drukomstandigheden, om te pogen de minimale netto kracht 30 te bereiken die kan afhangen van het zo continu mogelijk handhaven van een afdichtingsaanraking tussen de afdichtplaat en het statorblok.

Door de vorm van de poorten en van de eilandgebieden te wijzigen wordt de grootte van de krachten die werken 35 op tegenover elkaar liggende zijden van de afdichtplaat zo- 7904451 20 danig veranderd dat de netto kracht die werkt om de af-dichtplaat in de statorblok te drukken tot een minimum wordt "beperkt. De moeilijkheden om de krachten onbalans over de afdichtplaat gedurende de gehele draaiing van het rotorsamenstel tot een minimum terug te brengen zijn voor 5 een groot gedeelte het gevolg van het feit dat gedurende een stap van zijn draaiingscyclus de afdichtplaat wordt onderworpen aan relatief hoge druk en op een ander ogenblik aan een relatief lage druk.

Verwijzend naar de stand van het rotorsamenstel 12 10 weergegeven in fig. 1, wordt, als de rotorboringsbuis 18 in lijn ligt via de uitsparing 64 en de gebogen poort 76 met de gebogen verdeelpoort 106 voor hoge druk fluïdum in het statorblok 80, de vloeistof 1 daaruit afgevoerd door de kracht die werkt op het scheidingsorgaan 24 tengevolge 15 van de vloeistof B met relatief hoge druk die dan naar het rechtereinde van de buis 18 wordt gevoerd. De vloeistof A wordt via het hoge druk kanaal 98 afgevoerd naar een kamer (niet weergegeven) waarin de vloeistof wordt ingesloten.

Op dat moment zal de vloeistof A een druk 1 bereiken, 20 die hoger is dan zijn oorspronkelijke leidingdruk P2» en die gemakkelijkheidshalve hierna zal worden aangeduid met P^, dat wil zeggen P^f is identiek met P^. De vloeistof A oefent dus de druk P^ uit op het daaraan blootgestelde oppervlaktegebied bij de bodem van de leiding ontvangende 25 uitsparing 64. Dit gebied is een gebied dat gelijk is aan de som van de gebieden A^ en A2 weergegeven in fig. 5.

Anders gezegd, de oppervlakte waarop de druk P^ werkt is het verschil tussen de oppervlakte van de uitsparing 64 en de oppervlakte van een van de gebogen poorten 76. De 50 "klem”-kracht die werkt op bij deze plaats op de af dichtplaat, en die de neiging heeft om deze afdichtplaat te drukken in de richting van het statorblok aan de tegenoverliggende zijde daarvan, is daarom P^CA^+Ag).

Aan de tegenoverliggende zijde van de afdichtplaat 35 56 werkt een "openings"-kracht voortkomende uit de druk 7904451 ·*. » die wordt uitgeoefend door de vloeistof A, tegen het verhoogde ringvormige steun- en afdichtoppervlak 74 en heeft de neiging om de afdichtplaat van het statorblok 80 af te bewegen. Een toeneming van de kracht welke optasedt bij elke gebogen poort 76 en het daarbij behorende eiland 98 5 dat daaraan voorafgaat beide lopen over de hoge druk poort 106 is ongeveer gelijk aan de druk P^ vermenigvuldigd met een oppervlakte A^ van het eiland 78 over de hoge druk poort 106, plus ongeveer de helft van het produkt van de druk P^ vermenigvuldigd met een oppervlakte A^; de opper- 10 vlakten A^ en A^ zijn weergegeven in fig. 4.

Om te maken dat de afdichtplaat 56 zijn afdichtende aanraking met het statorblok 80 behoudt moet de klemkracht groter zijn dan de openingskracht Fg» maar net een bedrag dat zo klein mogelijk is, zodat overmatige remming niet 15 wordt uitgeoefend op het rotorsamenstel 12 waardoor de energie die nodig zou zijn om het rotorsamenstel te draaien zou moeten worden vergroot. Pit wordt bereikt door op selectieve wijze de oppervlakten A^ en A^_ te regelen door een geschikte constructie en afmeting van het ringvormige on- 20 dersteunings- en afdichtoppervlak 74 en de afstand tussen de boogvormige poorten 76.

Als het rotorsamenstel 12 en de afdichtplaat 56 verder worden gedraaid, draaien de poort 76, de uitsparing 64 en de buis 18 buiten verbinding met de hoge druk verdeel- 25 poort 106 en in lijn met het eiland 108 tussen de poorten 106 en 104. Het eiland 78 voor de poort 76 beweegt ook in lijn met het eiland 108 van het statorblok 80. Pe vloeistof A die achterblijft in het linker eindgedeelte van de buis 18 en in de leiding ontvangende uitsparing 64 en de daar- 50 mee in lijn liggende poort 76 wordt dus in de poort 76 en uitsparing 64 vastgehouden bij de druk P^, en blijft deze druk uitoefenen op de oppervlakten A^ en zoals hiervoor beschreven. Op dit moment werkt er dus een klemkracht = P1 = P4(i1+A2). 35

Pe vloeistof A blijft ook druk uitoefenen tegen het 7904451 22 ondersteunings- en afdichtoppervlak 74- aan de tegenoverliggende zijde van de afdichtplaat 56 en romdom de poort 76. Als een poort 76 en het aangrenzende eiland 78 zich hoven het eiland 108 bevinden wordt echter de openings-kracht die wordt uitgeoefend tegen de afdichtplaat van- 5 af het rotorhlok ongeveer 1/2 P^/A^+A^). (Zie Amerikaanse octrooischriften 5*582.090 en 3*910.587).

De openingskracht is dus op dit moment aanzienlijk kleiner dan die (5^) die werkt als de poort en de eilanden 78 die daaraan grenzen in lijn liggen met de 10 poort 106.

Bij verdere draaiing nadert de poort 76 de lage druk verdeelpoort 104 en loopt over het heen 114 van de hoekige fluidumaftapopening 111 die zich uitstrekt naar de lage druk fluidumverdeelpoort. Deze stand is weergegeven 15 links in fig. 6. De rechterpoort 76 in fig. 6 is reeds bewogen hoven de lage druk verdeelpoort 104 en staat daarmee in verbinding.

Op dit moment kan de vloeistof A met een druk lopen door de aftapopening 111 in de poort 104 zoals door 20 pijlen in fig. 6 is weergegeven, omdat de druk P^ aanzienlijk hoger is dan de druk van de vloeistof A, die via de poort 104 is binnengeleid. Het aftappen van de vloeistof A verlaagt de effectieve druk van de vloeistof A die is opgesloten in de linkerpoort 76 en verlaagt dus de klem- 25 kracht. De aftapsnelheid via de opening 111 neemt toe vanaf het tijdstip als de achterrand van het eiland 78, zoals weergegeven door de streepli^n B in fig. 6 eerst begint de af tapopening 111 vrij te geven totdat een volledige verbinding is bereikt. 30 7904451 23

De dikte van de eilanden 78 is in hoofdzaak gelijk aan de dikte van dat deel van liet afdichtoppervlak 102 dat het heen 114 scheidt van de poort 104. Als dus de genoemde volledige verbinding bestaat begint het eiland 78 voor de poort 76 te bewegen over de poort 104, waarbij 5 de stand van de voorrand van het eiland is weergegeven door de streeplijn C.

Als de linkerpoort 76 op de beschreven wijze beweegt wordt de druk, die door de vloeistof A wordt uit-geoefend op de oppervlakten A1 en A eerst Terlaagd) 10 met een daaruit voortvloeiende verlaging van de klem-kracht welke de neiging heeft om de afdichtplaat 36 naar het statorblok 80 te drijven. Deze afname in de klem-kracht tot een klemkracht F^. [gelijk aan P^CA^+A^)] vindt plaats met een geleidelijk toenemende snelheid. Direkt na 15 het afnemen in druk uitgeoefend door de ingesloten vloeistof A, begint de vloeistof A bij de druk ?2 d.e P°°rt 104 te werken op een deel van de oppervlakte A^ van de aan de statorblokzijde liggende zijde van het eiland 78.

Omdat de druk P2 aanzienlijk lager is dan de druk P^, is 20 het uiteindelijke resultaat een verlaging van de openings-kracht. Met andere woorden, als op dit moment de druk in de linker poort 76 is verlaagd tot een of andere druk P die ligt tussen en ?£, zal de werkende klemkracht Ρχ (A^+A^) zijn, die lager is dan F^ of F^, terwijl de ope- 25 ningskracht bij benadering

Px^AyA5^ PxA4 + PxA5 , zal zijn die kleiner is dan de 2 2 openingkracht F^. Als de druk van de vloeistof in de poort 76 gelijk is gemaakt aan de druk P2 in de poort 104, wordt de klemkracht F^ = <ie openings- 30 kracht wordt Fg = P^A^-A,.) -^2^4 ^2^5* •f· *f 2 2

Als de af tapopening 111 niet zou zijn aangebracht, zou het effect zijn een plotselinge verlaging van de ope-ningskracht die werkt aan de zijde van de afdichtplaat 56 79 0 445 1- 24 die is gekeerd naar het statorblok op het moment als het eiland 78 zou beginnen te bewegen over de lage drukver-deelpoort 104 waarbij geen compenserende verlaging in de kleinkracht F^, die de neiging heeft om de afdichtplaat tegen het statorblok te bewegen aanwezig is. Dit zou op 5 zijn beurt leiden tot een plotselinge toeneming in de remming die wordt uitgeoefend op het rotorsamenstel 12.

De aftapopening 111 vermindert dus een plotselinge toeneming in het krachtverschil over de afdichtplaat doordat de druk, die wordt uitgeoefend door de vloeistof A op 10 de oppervlakten en wordt verlaagd, en vergemakkelijkt een automatische instelling van de hoogte van de klemkracht op de afdichtplaat en balancering met de tegenwerkende openingskracht.

Een zelfde werking vindt plaats als elk van de 15 verscheidene poorten 76 en de betreffende eilanden 78 daaraan voorafgaande achtereenvolgens in voorwaartse richting bewegen over eerst de aftapopening 111 en vervolgens de poort 104.

Er wordt voor gezorgd dat de tegengestelde wer·^ 20 king plaats vindt op het moment dat elke poort 76 en het eiland 78 dat daaraan vooraf gaat de hoge drukpoort 106 naderen, zoals weergegeven in de fig. 7· Voordat deze aankomen bij* de weergegeven positie, is de poort 76 bewogen over de poort 104 en is gevuld met de vloeistof A met de 25 druk 1?2· Daarna, en als de poort 76 en het daarbij behorende daaraan voorafgaande eiland 78 beginnen te bewegen over het eiland 110 in het oppervlak 102 van het statorblok 80, oefent de vloeistof A dr druk uit tegen de oppervlakten A^ en A£, zodat een klemkracht F^ werkt die 30 gelijk is aan P2(A^+A2) en dus dezelfde is als F^. Aan de tegenover liggende zij'de van de afdichtplaat 56 wordt tegelijkertijd een openingskracht Fg uitgeoefend tegen de afdichtplaat, welke gelijk is aan "P^k^ ^2^4 * ^s “2 + “2 poort 76 en het eiland 78 de hoge druk-verdeelpoort 106 35 7904451 V. · 25 naderen, beweegt het eiland 78 eerst over het open boveneinde van het aftap op eningsb een 114-. De oppervlakte van het open einde van het been 114- is zeer klein, zodat de kracht die wordt nitgeoefend op het eiland 78 dat dan di-rekt over de aftapopening beweegt ook zeer klein is en 5 een onbeteker/ effect heeft op de totale grootte van de openingskracht die werkt direkt voor het moment dat het eiland beweegt over de aftapopening 111.

Nadat het eiland 78 de aftapopening 111 heeft gepasseerd, welke opening in verbinding staat met de hoge 10 druk-verdeelpoort 106, begint de poort 76, die zich achter dit eiland bevindt, te bewegen over de aftapopening met als gevolg dat de vloeistof A met een druk P^ wordt afgetapt in de poort 76 waarbij de druk die werkt op de oppervlakten A^ en A^ toeneemt. Sen opbouw van de druk 15 op deze plaats begint op het moment als de achterrand B van het eiland 78 eerst de aftapopening 111 begint vrij te geven. De druktoename gaat door totdat het eiland 78 de poort 106 geheel is gepasseerd waarbij zijn oppervlak in hoofdzaak geheel is blootgesteld aan de druk P^, als 20 een toename in de openingskracht plaats vindt. De toename in de openingskracht wordt tegengewerkt door de opbouw van de druk die wordt uitgeoefend tegen de oppervlakten A^j en A^, waardoor de klemkracht wordt vergroot.

Het voorgaande heeft betrekking op de verandering 25 in klem- en openingskrachten die werken op de afdicht-plaat 56 aan het linker einde van het rotorsamenstel 12 als het rotosamenstel een draaiing ondergaat, waarbij speciaal is verwezen naar de rotorboringsbuis 18 en de hoge en lage drukverdeelpoorten 106 en 104-. Dezelfde 30 fluctuatie in klem- en openingskrachten vinden vanzelfsprekend plaats bij het statorblok 80 en de afdichtplaat 56 die zijn geplaatst aan het rechter einde van de inrichting, waar de vloeistof B wordt verdeeld via de hoge en lage druk-verdeelpoorten 106 en 104-, welke in lijn liggen 35 met de overeenkomstige poort voor de vloeistof A aan het 7904451 26 linker einde.

Opgemerkt wordt dat het mogelijk is om bij andere uitvoeringsvormen van de uitvinding de aftapopeningen te laten uitstrekken tot andere uitwendige plaatsen op de betreffende statorblokken en deze daar te verbinden met 5 de betreffende openingen via capillaire buizen of dergelijke die zijn aangebracht in de respectievelijk ho§£ of lage druk-leidingen die schroevend zijn verbonden met de hoge en lage druk-kanalen 97 en 98.

Hoewel de gewenste werking die wordt toegeschre- 10 ven aan de openingen 111 zijn beschreven als plaats te vinden bij openingen die zijn aangebracht aan die einden van.de fluïdum-verdeelpoorten die stroomopwaarts liggen in de draaiingsrichting van het rotorsamenstel 12 en de daarmee verbonden afdichtplaten 56, zijn dergelijke aftap- 15 openingen in identieke vorm ook aangebracht aan de tegenover liggende einden van elk van de fluïdum-verdeelpoorten in de statorblokken. Deze dubbele openingenconstructie maakt het moge lijk het rotorsamenstel 12 in elke richting naar keuze te laten draaien, en, hetgeen belangrijker is, 20 maakt het mogelijk dat de statorblokken aan tegenover elkaar liggende einden van de inrichting uitwisselbaar kunnen worden gebruikt zonder dat het nodig is om voor een bepaalde draaiingsrichting een rechter statorblok en een linker statorblok te kiezen en op juiste wijze te beves- 25 tigen.

Zoals vermeld zijn de afdichtplaten 56 zodanig bevestigd op het rotorsamenstel 12 dat deze een beperkte axiale zwevende beweging kunnen uitvoeren. Opgemerkt wordt dat geen 0-ring afdichtingen of dergelijke veerkrachtige 30 afdichtorganen zijn aangebracht op een of andere plaats in de met elkaar in aanraking staande ondersteunings- en afdichtoppervlakken of uit een statorblok en een afdicht-plaat bestaand stel. Alleen een enkele normale ringvormige 0-ring afdichting is nodig om elk einde van elke rotor- 35 boringsbuis waar deze uitsteekt in zijn uitsparing 64.

7904451 27

Door het aanbrenger, yan afdichtingen op deze plaats en door de verschillende rotorboringsbuizen in hun respectievelijk leiding ontvangende uitsparingen te bevestigen, kunnen de afdichtplaten enige vrije beweging uitvoeren over en ten opzichte van de verschill-ebde rotor- 5 boringsbuizen. Omdat er drie rotorafdichtaandrijfpennen 40 zijn die over de omtrek over een hoekafstand van 120° ten opzichte van elkaar liggen is vrije kantelende beweging van de afdichtplaten ten opzichte van de hartlijn van de as 30 mogelijk, en dus ten opzichte van de ver- 10 schillende rotorboringsbuizen die uitsteken in elke af-dichtplaat, zonder dat zij scheef komen te liggen of in aanraking komen of worden geklemd tegen elk van deze rotorboringsbuizen. Deze mogelijkheid van zweving van de afdichtplaten 56, gecombineerd met de kleine statische 15 belastingskracht die wordt uitgeoefend op de afdichtplaten door de spiraalveren 72 zorgt ervoor dat het verhoogde ringvormige ondersteunings- en afdichtoppervlak 74 welke wordt gedragen aan de zijde van elke afdichtplaat die is gekeerd naar het statorblok 80 zelf instellend en 20 zelf :compenserend kan zijn als deze slijtage ondergaat, in het bijzonder als een dergelijke slijtage op een ongelijkmatige wijze rondom het gehele ringvormige afdichtoppervlak plaats vindt.

Het is gebleken dat het aanbrengen van een oneven 25 aantal, en bij voorkeur negen, gelijke afmetingen bezittende, op onderling gelijke afstand liggende boogvormige pinda-vormige poorten 76, ten opzichte van een ander aantal van dergelijke poorten, een belangrijke factor is met betrekking tot de gelijkmatigheid waarmee de inrichting 30 volgens de uitvinding kan worden bedreven. Waarom dit aantal voordelig zou zijn wordt niet geheel begrepen.

Gemeend wordt echter dat het feit dat op elk tijdstip gedurende draaiing van het rotorsamenstel 12, hetzelfde totale aantal poorten 76 of een deel daarvan, dat in ver- 35 binding staat met de hoge druk-verdeelpoort 106 in verbin- 7904451 28 ding zal staan met de lage druk-verdeelpoort 104, en dat dit aantal constant zal zijn gedurende elke verregaande draaiingscyclus van het rotorsamenstel 12, en dat dit ervoor zorgt dat geen opstuwingen ontstaan in de toevoer van de fluïdum met lage en hoge druk naar het samenstel. 5

Dit is zo omdat de capaciteit voor mediumstroming door hoge en lage druk-verdeelpoorten constant blijft en ongewijzigd gedurende de gehele bewerking. Deze resultaten zijn niet verkregen bij gebruik van een ander aantal poorten 76 en daarmee verbonden rotorboringsbuizen, hoewel de 10 inrichting dan toch nog werkt.

Gedurende de werking van de inrichting voor het uitwisselen van energie worden de afmetingen en vormen van de poorten en de draaisnelheid van het rotorsamenstel zodanig gekozen dat de periode dat de poorten in verbin- 15 ding staan met de rotorboringsbuizen en fluïdum daarin afvoeren op optimale · wijze is afgestemd op de tf.jd waarin het scheidingsorgaan door de buis beweegt zodat de efficiency zo hoog mogelijk is en de strooffl-en druk-golven tot een minimum worden teruggebracht. 20

Hoewel de inrichting is beschreven aan de hand van het overbrengen van drukenergie tussen vloeistoffen of suspensies, kan de inrichting op gelijke wijze worden toegepast voor gassen of dampen.

7904451

Claims (12)

1. Inrichting voor het uitwisselen van drukenergie tussen een fluiïdum met een relatief hoge druk en een fluïdum met een relatief lage druk, welke inrichting een rotorsamenstel bevat dat draaibaar is om een draaiingsas, 5 welk samenstel een aantal langs de omtrek op afstand van elkaar liggende leidingen bevat, waarbij in elke leiding een axiaal verplaatsbaar scheidingsorgaan is aangebracht welke elke leiding in twee compartimenten verdeelt, terwijl een afdichtplaat in de nabijheid van elk axiale einde 10 van het rotorsamenstel is geplaatst en is voorzien van een aantal fluïdumkanalen daardoorheen en een statorblok is geplaatst axiaal aaii de buitenzijde van elke afdichtplaat en is voorzien van ten minste twee kanalen daardoorheen, waarbij de kanalen van een blok elk in drukverbinding 15 staat met die van het andere blok via een fluïdumkanaal in de afdichtplaat en een van de leidingen, met het kenmerk, dat de afdichtplaten (56) zwevend zijn bevestigd zodat zij een beperkte axiale beweging ten opzichte van het rotorsamenstel (12) of van het nabij liggende 20 statorblok (14) kunnen maken, terwijl zij in af dichtende aanraking staan met het aangrenzende statorblok respectievelijk rotorsamenstel.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afdichtplaten (56) draaibaar zijn 25 met het rotorsamenstel (12).

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afdichtplaten (56) en het rotorsamenstel (12) zijn voorzien van met elkaar samenwerkende zich in axiale richting uitstrekkende aandrijfpennen (40) 30 en uitsparingen (66).

4. Inrichting volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat de aandrijf pennen zijn voorzien van afgeronde einddelen (40b) aan het einde dat grijpt in de uitsparingen en van smalle halsdelen (40c) grenzend aan 35 de afgeronde einddelen. 7904451 s * *

5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat drie met elkaar samenwerkende pennen en uitsparingen voor elke afdichtplaat zijn aangebracht, waarbij de pennen en uitsparingen langs de omtrek op een hoekafstand van 120° van elkaar liggen. 5

6. Inrichting volgens conclusie 2, 3» 4- of 5» met het kenmerk, dat de afdichtplaten veerkrachtig in axiale richting worden gedrukt in de richting van de aangrenzende statorblokken.

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclu- 10 sies, met het kenmerk, dat het rotorsamen- stel een aantal langs de omtrek op afstand van elkaar liggende buizen (18, 20, 22) bevat welke in een ringvormige rij zijn bevestigd op en lopen door twee aandrijfplaten (26) die axiaal op afstand liggen van de einden van de 15 buizen, terwijl de einden van de buizen zijn geplaatst in buis ontvangende uitsparingen (64) in de afdichtplaten en de buis ontvangende uitsparingen in verbinding staan met de kanalen (76) in de afdichtplaten.

8. Inrichting volgens conclusies 6 en 7, m e t 20 het kenmerk, dat veren (72) zijn geplaatst in de uitsparingen (64) tussen de einden van de buizen en de einden van de uitsparingen, voor het drukken van de afdichtplaten in de richting van de statorblokken.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, m e t 25 het kenmerk, dat de rotor een centrale, axiale, aandrijfas (30) bevat die is gespied (bij 28, 29) op de genoemde aandrijfplaat (26) en is bevestigd in draaile- gers (96) in de statorblokken (14) terwijl een aandrijf-kettingwiel (44) is gespied op genoemde aandrijfas, waar- 30 bij de genoemde buizen (18, 20, 22) lopen door gaten in het aandrijfkettingwiel.

10. Inrichting volgens een der conclusies 2 tot en met 9? met het kenmerk, dat de afdichtplaten een ringvormig axiaal uitstekend ondersteunings- 35 en afdichtoppervlak (74) bezit dat aanligt tegen het sta- 7904451 & torblok (14) waarbij het onderstennings- en afdichtopper-vlak is voorzien van nier-vormige poorten die in aanraking staan met het daarnaar toegekeerde oppervlak (102) van de statorblokken (14).

11. Inrichting volgens conclusie 10, iet 5 het kenmerk, dat het tegenover de poorten liggende oppervlak (102) van de statorblokken is voorzien van boogvormige verdeelpoorten (104, 106), waarbij deze poorten in verbinding staan met boringen (97, 98) voor het vormen van de kanalen door de statorblokken terwij'l af- 10 tapkahalen (111, 112, 114) in verbinding staan met de gebogen verdeelpoorten bij' een plaats op het oppervlak (104) die stroomopwaarts ligt ten opzichte van de verdeelpoorten in de draaiingsrichting van de afdichtplaten.

12. Inrichting volgens een der voorgaande conclu- ^ sies, met het kenmerk, dat er negen leidingen in het rotorsamenstel zijn aangebracht. i » « « » • · « « « 7904451