NL8203694A

NL8203694A - A FULL-PRESSURE PRESSURE PUMP.

Info

Publication number: NL8203694A
Application number: NL8203694A
Authority: NL
Original assignee: Internorth Inc
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1982-09-23
Publication date: 1983-05-16
Also published as: AU8872382A; GB2107396B; AU558112B2; JPS5879691A; DE3237041A1; GB2107396A; CA1188153A

Description

t .4 ' ’ -1-Eerx volle-druk perspcmp.t .4 '' -1-Eerx full-pressure perspcmp.

De uitvinding heeft betrekking op een perspotp en rreer in bet bijzander op een volle-druk perspotp, In de anderhavige aanvrage wordt een volle-druk perspcnp beschreven die kan worden gebruikt voor bet samenpersen of verpanpen van fluida en die kan oak 5 kan worden gebruikt voor bet saitenpersen of verporpen van fluida en die oak kan worden gebruikt in coribinatie met een warmteponp, zoals beschreven in bet Amerikaanse octrooischrift 4.304..104 van Aanvraagster.The invention relates to a press pot and reenter in this way a full pressure press pot. In the present application a full pressure press pcp can be used which can be used for compressing or pumping fluids and which can also be used for This can be squeezed or disposed of fluids and can also be used in heat pump corbination as described in Applicant's U.S. Patent No. 4,304,104.

terspartpen verscbenen voor het eerst in de Amerikaanse 10 octxooigeschiedenis rond de eeuwwisseling. De cntwikkeling van de perspotp kan worden nagetrckken in de Amerikaanse octrooischriften 3.348.024, 3.795.459, 3776.658 en 3.795.457.terspartpen first appeared in American 10-century history at the turn of the century. The development of the press pot can be found in U.S. Pat. Nos. 3,348,024, 3,795,459, 3,776,658 and 3,795,457.

Over bet algemeen bevatten persponpen een roterende fluidunhuisparp met een statianaire stroonlijn cpneenfouis die 15 uitstrekt vanaf bet midden van het roterende huis tot nabij de maximale binnendiameter van bet roterende huis, zodat de irwendige doorgang van de cpneembuis is gebogen teneinde te botsen tegen de strocni die voorbij de huis gaat. Door een dergelijke opstelling antwikkelt bet gebogen einde van de inwendige doorgang zowel de 20 oantrifugaa].krachtdruk van bet roterende fluidum en de botsende snelbeiddruk van bet fluidum dat voorbij de buis locpt. De cp deze wijze cpgewekte druk, perst bet fluidum door een inwendige doorgang in: cte qpneembuis en uit de afvoer van de poip.In general, press punches include a rotary fluid housing plug with a static cupped line extending from the center of the rotary housing to near the maximum inner diameter of the rotary housing, so that the innermost passage of the compression tube is bent to collide with the strands passing by. the house goes. By such an arrangement, the curved end of the internal passage unwinds both the centrifugal force pressure of the rotating fluid and the colliding rapid-force pressure of the fluid locating past the tube. The pressure thus generated presses the fluid through an internal passage into the compression tube and out of the outlet of the pipe.

Perspcnpen zoals hierboven beschreven kunnen over bet 25 algemeen tevredenstellend werken bij vloeistoffen, doch zij bebben te lijden aan prestatiebeperkin^n in het bijzonder bij gassen, opdat slechts den enkele cpneenfauis in elke trap wordt toegepast.Compression presses as described above can generally be satisfactory in liquids, but they suffer from performance limitations, especially in gases, so that only the single cell tube is used in each stage.

In de anderhavige aanvrage wordt een perspotp beschreven die een ’'volle-druk perspotp" kan worden genoemd, amdat een aantal doorgangen 30 of cpneembuizen wordt gebruikt.In the present application, a press pot is described which may be referred to as a "full pressure press pot", because a number of passages or clamp tubes are used.

Ben belangrijk oogmerk van de uitvinding is bet leveren van een volle-druk perspotp.An important object of the invention is to provide a full-pressure press pot.

Ben ander oogiterk van de uitvinding is het leveren van een 8203694 * -2- volle-druk perspcqp die kan worden gebruikt voor het samenpersen of verpcnpen van fluida of gassen.Another feature of the invention is to provide an 8203694 * -2 full-pressure press pcqp that can be used to compress or compress fluids or gases.

Ben nog ander oogmerk van de uitvinding is het leveren van een volle-druk perspcnp die een gesloten rotor van speciaal 5 ontwerp heeft die een speciaaal cntworpen difffasor of stator omringt.Another object of the invention is to provide a full-pressure press pcn which has a special design closed rotor surrounding a specially designed diffuser or stator.

Ben verder oognerk van de uitvinding is het leveren van een volle-druk perspanp die hoge straalverhoudingen toestaat bij betere aentrifugaalconfessie.A further feature of the invention is the provision of a full pressure press pan that allows high jet ratios at better aentrifugal concession.

Ben verder oogmerk van de uitvinding is het leveren 10 van een volle-druk perspcnp die gebruik maakt van een gesloten en van schoepen voorziene diffuser of stator teneinde mogelijk te maken dat het persprincipe wordt gebruikt voor efficiente onzetting van kinetische energie in druk.A further object of the invention is to provide a full-pressure press pcp using a closed and padded diffuser or stator to allow the press principle to be used for efficient set-up of kinetic energy in pressure.

Deze en andere oogmerken zullen aan de deskundige 15 duidelijk zijn.These and other objects will be clear to the skilled person.

De uitvinding bestaat uit de constructie, opstelling en carribinatie van de verschillende delen van de inrichting, waarbij . de nagestreefde oogmerken warden bereikt zoals hiema ireer in detail zal worden beschreven in de conclusies en weergegeven in de bijgaande 20 tekeningen, waarin:The invention consists of the construction, arrangement and arrangement of the various parts of the device, wherein. the objectives pursued are attained as will hereinafter be described in detail in the claims and set forth in the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 een langsdoorsnede is van een perspcnp volhens de uitvinding, fig. 2 in perspectief een uit elkaar getrokken aanzicht van gedeelten van de ραηρ voor het toelichten van de veiftouding van de stator en de rotor, en 25 fig. 3 in perspectief een uit elkaar getrdkken aanzicht strocroafwaarts met gedeelten er van weggesneden die het statorhuisdeel en de stator illustreren.Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a press according to the invention, FIG. 2 is a perspective view of parts of the ραηρ for explaining the stance of the stator and the rotor, and FIG. 3 is a perspective view. view downstream with sections cut away illustrating the stator housing portion and the stator.

Fig. 1 is een langsdoorsnede van de volle-druk perspamp 10 die van het tweetrapstype is, waarbij duidelijk dient te worden 30 begrepen dat de ραπρ over slechts den trap kan beschikken of over vele trappen indien dat gewenst is. In fig. 1 heeft verwijzingscijfer 12 betrekking qp een buitencmhulsel dat een rotorhuisdeel 14 heeft, een statorhuisdeel, een rotorhuisdeel 18 en een statorhuisdeel 20.Fig. 1 is a longitudinal sectional view of the full-pressure presspamp 10 which is of the two-stage type, it should be clearly understood that the ραπρ can have only one stage or many stages if desired. In Fig. 1, reference numeral 12 refers to an outer shell having a rotor housing portion 14, a stator housing portion, a rotor housing portion 18, and a stator housing portion 20.

Hat rotorhuisdeel 14 bezit een inlaadeinde 22 dat in verbinding is 35 met vloeistof of het gas dat meet worden gepampt of samengeperst.The rotor housing part 14 has a loading end 22 which communicates with liquid or the gas being measured is pumped or compressed.

Zoals uit fig. 1 blijkt heeft het ondereinde van het huisdeel 14 8203694 J ^ -3- een grotere diameter dan het boveneinde.As can be seen from Fig. 1, the bottom end of the housing part 14 8203694 J-3- has a larger diameter than the top end.

Bet boveneinde van het statorhuisdeel 16 is bevestigd aan het ondereinde van het rotorhuisdeel 14 door willekeurige gesehikte middelen. Hat ondereinde van statorhuisdeel 16 heeft een diameter 5 die kleiner is dan het boveneinde daarvan en is bevestigd aan het boveneinde van rotorhuisdeel 18 door willekeurige gesehikte middelen.The upper end of the stator housing part 16 is attached to the lower end of the rotor housing part 14 by any suitable means. The bottom end of stator housing part 16 has a diameter 5 smaller than its upper end and is attached to the top end of rotor housing part 18 by any suitable means.

Op soortgelijke wijze is het ondereinde van het rotorhuisdeel 18 op §βη of andere gesehikte wijze bevestigd aan het boveneinde van het statorhuisdeel 20.Similarly, the lower end of the rotor housing part 18 is attached to the upper end of the stator housing part 20 in some suitable manner.

10 Verwijzingscijfer 24 verwijst in hoofdzaak naar een stator die zich binnen het huis 12 bevindt en in hoofdzaak bestaat uit statorgedeelten 26, 28, 30 en 40. Statorgedeette 26:-amvat een as die naar boven steekt binnen het huis 12 en die is bevestigd aan een willekeurig geschikt steunorgaan 42. Stator 24 bezit oak 15 een asgedeelte 44 dat uit het ondereinde van het huis 12 steekt en dat is aangebracht door een willekeurig geschikt middel of steun 26.Reference numeral 24 primarily refers to a stator located within the housing 12 and consisting essentially of stator portions 26, 28, 30, and 40. Stator portion 26: Includes a shaft that extends upwardly within the housing 12 and is attached to any suitable support member 42. Stator 24 also has a shaft portion 44 protruding from the lower end of the housing 12 and which is provided by any suitable means or support 26.

Voor het duidelijk toelichten van het principe is het boveneinde van rotorhuisdeel 14 weergegeven met een schijf of pcelie 48 die er op is gementeerd, die een band 50 of dergelijke heeft die er caxheen loopt 20 en die wordt aangedreven door een motor 52. Ifet inschakelen van da motor 52 heeft tot gevolg dat het huis 12 wordt geroteerd ten qpzichte van stator, zoals verderop nog in de detail zal worden beschreven. Bbewel het tetorhuisdeel 14 is weergegeven cm te worden geroteerd door een motor 52, zal worden begrepen dat andere gesehikte middelen 25 ock kunnen zijn aangebracht door bet roteren van het rotorhuisdeel.For clarification of the principle, the upper end of rotor housing part 14 is shown with a disc or pcelie 48 mounted on it, which has a belt 50 or the like running around it 20 and which is driven by a motor 52. Turning on The motor 52 causes the housing 12 to be rotated at the stator level, as will be described in detail later. Although the tetor housing portion 14 has been shown to be rotated by a motor 52, it will be appreciated that other pivot means 25 may also be provided by rotating the rotor housing portion.

Ifet rotorhuisdeel 14 roteert ten opzichte van stator-gedeelte 26 en heeft een gesehikte lagering 54 die zich ertussen bevindt. Biet rotorhuisdeel 14 is voorzien van een aantal cp afstand gelegen schroefdelen 56 die zich uitstrekken van het onder- naar 30 het boveneinde daarvan cp een wijze die het beste in fig. 2 zichtbaar is voor het begrenzen van een aantal van (¾) af stand gelegen doorgangen 58. Zoals blijkt uit fig. 2 zijn de boveneinden van de schoepdelen 56 bij het punt 60 geknomd teneinde te helpen bij het efficient naar binnen brengen van fluidum. Elke doorgang is zodanig ontworpen 35 dat een bepaalde dwarsdoorsnedeprogressie wordt gehandhaafd bij het neerwaarts gaan door de doorgang van de inlaat en naar het uitlaat- 8203694 ( *· -4- einde. Aan het inlaateinde van de doorgang treedt een snelle toenarre van het dwarsdoorsnedeoppervlak qp teneinde de strocm te verdelen tot een relatief lage snelheid vanaf de inlaattcestand. Dit wordt gedaan voor het zo klein mogelijk maken van wrijvingsverliezen binnen 5 de doorgang. Voor cmsamendrukbare fluida blijft het doorgangscppervlak constant tot aan het uitlaateinde. De samendrukbare fluida kan een geleidelijk vermindering van het dwarsdoorsnedeoppervlak noodzakelijk zijn am de toegencmen fluidumdichtheid te carapenseren.The rotor housing portion 14 rotates relative to stator portion 26 and has a pivot bearing 54 located therebetween. Beet rotor housing part 14 is provided with a number of spaced screw parts 56 extending from the bottom to the top end thereof in a manner best seen in Fig. 2 for limiting a number of (¾) spaced passages 58. As shown in Figure 2, the upper ends of the blade members 56 are pinched at point 60 to assist in efficient fluid introduction. Each passage is designed to maintain a certain cross-sectional progression as it descends through the passage of the inlet and to the outlet 8203694 (* · -4- end. At the inlet end of the passage, rapid cross-sectional area qp occurs. in order to distribute the flow to a relatively low speed from the inlet side, this is done to minimize friction losses within the passage. For compressible fluids, the passage surface remains constant up to the outlet end. The compressible fluids can gradually reduce the cross-sectional area is necessary in order to carapeze the density of fluid density.

Op deze wijze kan een cptimaal evenwicht worden bereikt tussen toe-10 veer van ccmpressieenergie en parasitaire energieverlosverliezen ten gevolge van de doorgangswrijving (inwendige strocraverliezen), "windage" en lagerweerstand. Dit, en dit is zeer belangrijk, is in tegenstelling tot bekende oentrifugaalzuigontwerpen waarbij de fluidumsnelheid snel hoger wordt en een zeer hoge waarde bereikt 15 bi j de uitlaat van de waaier.In this way, a maximum balance can be achieved between compression energy compression and parasitic energy loss losses due to the passage friction (internal strocra losses), "windage" and bearing resistance. This, and this is very important, is in contrast to prior art centrifugal suction designs where the fluid velocity increases rapidly and reaches a very high value at the impeller outlet.

Het statorgedeelte 28 bevindt zich binnen het stator-huisdeel en is voorzien van een aantal in lengterichting gekrorade schoepdelen 62 die een aantal op afstand gelegen doorgangen 64 begrenzen. Het wordt ook aangeraden, dat een aantal kleinere schcep-20 delen 66 wordt aangebracht voor het doelmatiger verdelen van het fluidum tot lage snelheden in doorgangen 64.' Oak hier kan het dwarsdoorsnedeoppervlak. worden gewijzigd voor het handhaven van lage fluidumsnelheden, zoals bij de waaierdoorgangen.The stator section 28 is located within the stator housing section and includes a plurality of longitudinally crimped vane sections 62 defining a plurality of spaced passages 64. It is also recommended that a number of smaller scoop parts 66 be provided for more efficient distribution of the fluid at low speeds in passages 64. Oak here can cross-sectional area. are modified to maintain low fluid velocities, such as at the impeller passages.

Ifet rotorhuisdee 1 18 bezit een aantal schoepdelen 76 25 dat identiek is aan de schoepdelen 56 en het statorhuisdeel 20 bezit een aantal schoepdelen 62' dat identiek is aan de schoepdelen 60.The rotor housing part 1 18 has a number of blade parts 76 which is identical to the blade parts 56 and the stator housing part 20 has a number of blade parts 62 'which is identical to the blade parts 60.

Gedurende de werking wordt het medium dat moet worden verpatpt of sanengepexst, in de inlaat van het rotorhuisdee 1 14 naar 30 binnen. gebracht met behulp van een willekeurig geschikt middel.During operation, the medium to be pumped or spanned is introduced into the inlet of the rotor housing part 1 14 to 30. brought by any suitable means.

Zoals tevoren werd qpgemerkt, wordt het buitencmhulsel 12 door de motor 52 geroteerd, zodat het fluidum dat aan het stroomopwaartse einde van de doorgangen 58 is tcegevoerd, wordt gebotst tegen de schoepdelen 56 en oentrifugaal naar buiten wordt geperst door de 35 doorgangen 58. Het fluidum wordt uit het strooraafwaartse einde van de doorgangen 58 afgevoerd naar de inlaateinden van de doorgangen 8203694 » *i -5- 64 in het stationaire statorgedeelte 28 dat da kinetische energie van het snel voortbewegende fluidum cmzet in drukenergie door het diffusieproces. Het medium wordt afgevcerd door de doorgangen 64 in de statorgedeelte 26 naar het inlaateinde van de doorgangen 5 in het rotorhuisdeel 18 dat cp zijn beurt het medium afvoert naar de inlaateinden van de doorgangen in het statorgedeelte 40. Cpgemerkt wordt, dat een afdichtorgaan is aangebracht tussen het onderste buitengedeelte van statorgedeelte 28 en het onderste binnengedeelte van het statorhuisdeel 16. Op soortgelijke wijze is een afdichtorgaan 10 70 aangebracht tussen het onderste buitengedeelte van het statorgedeelte 40 en het onderste binnengedeelte van statorhuisdeel 20.As previously noted, the outer sheath 12 is rotated by the motor 52 so that the fluid fed at the upstream end of the passages 58 is impacted against the blade portions 56 and forced outwardly through the passages 58. The fluid is discharged from the radial end of the passages 58 to the inlet ends of the passages 8203694-5 in the stationary stator portion 28 which converts the kinetic energy of the rapidly advancing fluid into pressure energy by the diffusion process. The medium is deflected through the passages 64 in the stator section 26 to the inlet end of the passages 5 in the rotor housing section 18 which in turn discharges the medium to the inlet ends of the passages in the stator section 40. Note that a sealing member is provided between the lower outer section of stator section 28 and the lower inner section of stator housing section 16. Similarly, a sealing member 70 is disposed between the lower outer section of stator section 40 and the lower inner section of stator housing section 20.

Zoals reeds ward cpgemerkt kunnen evenveel trappen van de pcnp warden gebruikt als nodig is, aangezien de potp in axiale richting kan warden "gestapeld" door het leveren van zeer hoge 15 drukverhoudingen. Terwijl het medium door de verschillende trappen van de pcnp gaat, wordt het fluidum achtereenvolgens toenemend samengeperst (in geval van gassen) of het fluidum wordt achtereenvolgens in toenemende mate onder druk gebradit (in het geval van vlceistoffen) voor het bereiken van een doelmatige verpaiping.As already noted, as many stages of the pcnp can be used as needed, since the potp can be "stacked" in the axial direction by providing very high pressure ratios. As the medium passes through the different stages of the pcnp, the fluid is successively compressed (in the case of gases) or the fluid is successively brazed under pressure (in the case of liquids) to achieve efficient transfer.

20 De volle-druk perspartp van de uitvinding maakt het magelijk, door het toepassen van een gesloten en van schoepen voorziene diffuser of stator, cm het persprincipe tee te passen voor efficiente amzetting van kinetische energie in drukenergie. Het blijkt, dat de perspartp van de uitvinding een aantal doorgangen toepast in de stator' die 25 een reeks van perssondes vormen of een reeks van doorgangen die Menken als pitotbuizen. Het ontwerp van de uitvinding waarborgt door het toepassen van het volle-drukprincipe voor het leveren van wainig paracitaire energieverliezen ten cpzichte van de samenpersenergie, dat een meer doelmatige verponping of samenpersing 30 zal cptreden.The full-pressure pressing part of the invention makes it possible, by using a closed and padded diffuser or stator, to fit the pressing principle for efficient conversion of kinetic energy into pressure energy. It has been found that the press part of the invention employs a number of passages in the stator which form a series of press probes or a series of passages which are thought to be pitot tubes. The design of the invention, by applying the full pressure principle to provide slight paracitic energy losses over the compressed energy, ensures that a more efficient pumping or compression will occur.

82036948203694

Claims

1. Full pressure discharge pump, consisting of a rotatable outer casing member consisting of at least a first rotor housing part and at least a first stator housing part attached to the rotor housing part, said rotor housing part and stator housing part having first and second ends, the rotor housing part just having has a smaller diameter at its first end and a larger diameter portion at its second end, which stator housing portion has a slightly larger diameter portion at its first end and a smaller diameter portion at its second end, which second end of the first rotor housing portion is attached to the first end of the first stator housing portion, a stator member located adjacent to the outer housing member, means for rotating the outer housing member relative to the stator means, said stator means having a first stator portion located in the first rotor housing portion, and a second stator portion located within the first sta tor housing section, which first rotor housing section has a first rotor section which rotatably warms the first stator section, the first rotor housing section and first rotor section delimiting a number of remote passages, the second stator section having a number of passages spaced apart, which passages in the rotor housing section and the second stator section have inlet and discharge ends, the discharge ends of the passages in the first rotor housing section communicating with the inlet ends of the passages in the second stator section, which passages in the first rotor housing section extend outwardly from their inlet ends to their discharge ends, said passages in the second stator portion extending inwardly from their inlet ends to their discharge ends, means for supplying fluid to the inlet ends of the passages in the first rotor housing portion, rotation of the outer housing member resulting in fluid being supplied at the inlet ends of the passages in the first rotor housing section are progressively compressed as they pass from the inlet ends of the passages in the first rotor housing section to the discharge ends of the passages in the second stator section, 8203694 -7-

A full-pressure press pump according to claim 1, characterized in that the passages in the first rotor housing part are bounded by a number of vane parts located at a distance from each other and extending between the first rotor housing part and the first rotor part.

Full-pressure press pump according to claim 2, characterized in that the passages in the first stator housing member are delimited by a number of spaced vane sections.

Full pressure press pump according to claim 1, characterized in that the first end a of the first rotor housing member forms the intake end of the doll and in that the inlet ends of the passages in the first rotor housing member occupy substantially the entire intake end of the doll.

Full-pressure press punch according to claim 3, characterized in that the blade parts are rounded in the longitudinal direction.

Full-pressure press pump according to claim 3, characterized in that the passages in the first stator housing part form a number of pitot tubes.

Full-pressure press pump according to claim 3, characterized in that the vane parts in the first stator housing part have diffusers 20.

Full pressure press pump according to claim 3, characterized in that the blade parts in the first impeller member form diffusers.

9. Full pressure press pcn consisting of a ductile outer shell member having at least first and second spaced rotor tube members and first and second spaced stator housing members attached thereto, each of the rotor housing members and the first and second stator housing parts have first and second ends, wherein the second end of the first rotor housing part is attached to the first end of the first stator housing part, while the second end of the first stator housing part is attached to the first end of the second rotor housing part, while the second end of the second rotor housing part is attached to the first end of the second stator housing part, each of the rotor housing parts 35 having a smaller diameter portion at its first end and a larger diameter portion at its second end, each 8203694 ✓ -8 - of the stator housing parts, a part with a larger diameter at its first end and a part with a small diameter a diameter at its second end, a stator member located within the housing members, means for rotating the outer housing members relative to the stator members, the stator members having a first stator portion located in the first rotor housing portion, a second stator portion located within the first stator housing portion, a third stator portion located within the second rotor housing portion, and a fourth stator portion located within the second stator housing portion, the first rotor housing member includes a first rotor portion rotatably surrounding the first stator portion, which first and second rotor housing members define first and second rotor sections extending around the first and third stator sections, said first rotor housing section having a plurality of spaced vane sections extending inwardly therefrom to define a plurality of passages, which second stator section e has a plurality of spaced vane sections formed therein for defining a plurality of passages, the second rotor housing section having a plurality of spaced vane sections extending inwardly therefrom to define the plurality of rotor portions passages, the fourth stator section having a plurality of spaced vane members formed therein to define a plurality of passages, all of the passages having inlet and discharge ends, while the discharge ends of the passages in the first rotor housing section communicate with the inlet ends of the passages in the second stator section, which passages in the first rotor housing portion extend outwardly from the inlet ends to their discharge ends, which passages in the first stator housing member extend inwardly from their inlet ends to their discharge ends, while the discharge ends of the passages in the second stator section communicating with the inlet ends of the passages formed in the second rotor housing part, while the discharge ends of the passages in the second rotor housing part communicate with the inlet ends of the passages in the second stator housing part, means for supplying fluid to the inlet ends of the passages in the first rotor housing part, rotation of the outer housing members causing the fluid to be supplied up to the inlet ends of the passages in the first rotor housing part. progressively increasing in size as it passes through the housing, the passages in the second rotor housing section extend outwardly from their inlet ends to their discharge ends, which passages in the second stator housing section extend inwardly from the inlet ends to the discharge ends. 8203694