BE1022810B1

BE1022810B1 - Inrichting

Info

Publication number: BE1022810B1
Application number: BE2015/5130A
Authority: BE
Inventors: Lieve HENDRIKX; DE WALLE Ward Proper Omer VAN
Original assignee: Bep Europe
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-13

Abstract

Een inrichting voor gebruik als een schroefexpander of -compressor, omvattende: een behuizing; ten minste één roteerbaar in de behuizing gemonteerde rotor die langs zijn omtrek voorzien is van een schroefprofiel; een rondom de ten minste één rotor gemonteerd manteldeel dat heen en weer verschuifbaar gemonteerd is in de richting van de as van de rotor; waarbij het manteldeel voorzien is van een sleuf die zich uitstrekt in de richting van de as van de rotor, waarbij ten minste een deel van de sleuf een fluïdumdoorgang vormt ter vorming van een inlaat of een uitlaat; waarbij de inrichting verder instelmiddelen omvat die geconfigureerd zijn voor het instellen van een stand van het manteldeel ten opzichte van de rotor.

Description

Inrichting

Vakgebied

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor gebruik als een schroefexpander of -compressor.

Achtergrond

Enkelvoudige en dubbele schroefexpanders en -compressoren zijn bekend. Hierin worden typisch één of meer stuurschuiven (sliding valves) gebuikt voor het regelen van de volumeratio en/of de capaciteit van de expander.

Samenvatting van de uitvinding

Uitvoeringsvormen van de uitvinding hebben als doel een verbeterde inrichting voor gebruik als een schroefexpander of -compressor te verschaffen, en met name een inrichting die een minder complexe montage toelaat met meer robuuste, gemakkelijk produceerbare stukken.

Een aspect van de uitvinding heeft betrekking op een inrichting omvattende een behuizing; en ten minste één roteerbaar in de behuizing gemonteerde rotor die langs zijn omtrek voorzien is van een schroefprofiel. De inrichting omvat verder een rondom de ten minste één rotor gemonteerd manteldeel dat heen en weer verschuifbaar gemonteerd is in de richting van de as van de rotor. Het manteldeel is voorzien van een sleuf die zich uitstrekt in de richting van de as van de rotor, waarbij ten minste een deel van de sleuf een fluïdumdoorgang vormt ter vorming van een inlaat of een uitlaat. De inrichting omvat verder instelmiddelen die geconfigureerd zijn voor het instellen van een stand van het manteldeel ten opzichte van de rotor.

Door het voorzien van een translerend manteldeel met een sleuf kan de volumeratio en/of de capaciteit van de expander of compressor geregeld worden, waarbij het gebruik van een manteeldeel dat zich uitstrekt rondom de ten minste één rotor een verbeterde opbouw van de expander of compressor toelaat.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is een fluïdumdoorgang voorzien nabij een einde van het schroefprofiel, en is het manteldeel gevormd en gemonteerd om zich in een eerste stand over een eerste lengte (l1) van het schroefprofiel van de rotor uit te strekken, en om zich in een tweede stand over een tweede lengte (l2) van het schroefprofiel van de rotor uit te strekken, welke tweede lengte verschillend is van de eerste lengte, zodanig dat het einde van het schroefprofiel, en dus de fluïdumdoorgang bij dit einde, verschillend is in de eerste en tweede stand. Wanneer de inrichting gebruikt wordt als expander en de fluïdumdoorgang als uitlaat, kan op die manier een expander met volumeratio controle verkregen worden.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm grenst de sleuf aan een uiteinde van het manteldeel, en kan zo op een handige manier de afmetingen van een fluïdumdoorgang ter vorming van een inlaat of uitlaat regelen.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is de sleuf gevormd om in een eerste stand van het manteldeel een eerste fluïdumdoorgang (I1) te creëren, en om in een tweede stand een tweede fluïdumdoorgang (I2) te creëren, welke tweede fluïdumdoorgang verschillend is van de eerste fluïdumdoorgang. Optioneel kan gebruik worden gemaakt van een afsluitdeel voor het afsluiten dan een deel van de sleuf. Op die manier kan een niet afgesloten deel van de sleuf een fluïdumdoorgang vormen. Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm heeft het afsluitdeel een bovenrand en een onderrand die aansluiten op een bovenrand en een onderrand van de sleuf. Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is het afsluitdeel uit één stuk gevormd met of bevestigd aan de behuizing.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is het afsluitdeel beweegbaar gemonteerd voor het creëren van een eerste fluïdumdoorgang in een eerste stand daarvan, en een tweede fluïdumdoorgang in een tweede stand daarvan, welke tweede fluïdumdoorgang verschillend is van de eerste fluïdumdoorgang. Door enerzijds een translerend manteldeel en anderzijds een translerend afsluitdeel te hebben, kan een enkelvoudige expander/compressor met capaciteitscontrole en volumeratio controle worden verkregen. Hierbij kan het afsluitdeel ook gevormd zijn als een rondom de rotor gemonteerd manteldeel dat heen en weer verschuifbaar gemonteerd is in de richting van de as van de rotor. In een dergelijke uitvoeringsvorm kan men het als mantel gevormd afsluitdeel ook beschouwen als het verschuifbaar manteldeel van een uitvoeringsvorm volgens conclusie 1, en kan het als mantel gevormd afsluitdeel samenwerken met een vast of verschuifbaar gemonteerd manteldeel, zie ook de bespreking hieronder van de derde uitvoeringsvorm met verwijzing naar figuren 8, 9 en 10.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is de inrichting een enkelvoudige schroefexpander of -compressor, waarbij de ten minste één rotor bestaat uit één enkele hoofdrotor, en waarbij een eerste en een tweede poortrotor gekoppeld zijn met de hoofdrotor, waarbij tanden van de eerste en tweede poortrotor aangrijpen in groeven van de hoofdrotor. Het manteldeel is dan bij voorkeur voorzien van een eerste en een tweede poortrotorsleuf waardoor respectievelijk de tanden van de eerste en tweede poortrotor steken om samen te werken met de groeven in de hoofdrotor. Typisch is dan een bijkomende sleuf voorzien in het manteldeel, tegenover de eerder beschreven sleuf. Wanneer een afsluitdeel is voorzien is dit afsluitdeel bij voorkeur ingericht om de bijkomende sleuf gedeeltelijk af te sluiten, en waarbij het afsluitdeel voorzien kan zijn van een eerste en een tweede poortrotorsleuf waardoor respectievelijk de tanden van de eerste en tweede poortrotor steken om samen te werken met de groeven in de hoofdrotor. Bij voorkeur heeft de eerste poortrotor een rotatie-as en een rotatievlak, welk rotatievlak loodrecht staat op de rotatie-as van de eerste poortrotor en doorheen de as van de hoofdrotor loopt, en is een rand van de sleuf voorzien in een omtreksegment van het manteldeel, op minder dan 20 graden van het rotatievlak van de eerste poortrotor.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is de inrichting een dubbele schroefexpander of -compressor, waarbij de ten minste één rotor een eerste rotor en een tweede rotor omvat, waarbij de eerste en de tweede rotor assen hebben die evenwijdig zijn, en waarbij de eerste en de tweede rotor gekoppeld zijn met elkaar, waarbij tanden van de eerste rotor aangrijpen in groeven van de tweede rotor. Bij voorkeur strekt het manteldeel zich uit rondom de volledige omtrek van de eerste en tweede rotor, en is de sleuf gevormd in het manteldeel, bij een vooreinde of bij een achtereinde van het manteldeel. Op die manier kan een dubbele expander/compressor met capaciteitscontrole of volumeratio controle worden verkregen. Volgens een andere variant heeft het manteldeel de vorm van een eerste schaal, en is een bijkomend manteldeel voorzien in de vorm van een tweede schaal, waarbij de eerste en tweede schaal zich gezamenlijk uitstrekken rondom de volledige omtrek van de eerste en tweede rotor, en verschuifbaar zijn ten opzichte van elkaar, waarbij de sleuf gevormd is in het manteldeel en een bijkomende sleuf gevormd is in het bijkomend manteldeel. Op die manier kan een dubbele expander/compressor met capaciteitscontrole en volumeratio controle worden verkregen.

Korte figuurbeschrijving

Bovenstaande en andere voordelige eigenschappen en doelen van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zal beter begrepen worden aan de hand van de volgende gedetailleerde beschrijving wanneer deze wordt gelezen in combinatie met de tekeningen in bijlage, waarin:

Figuren 1A, 1B, 1C respectievelijk een eerste perspectivisch aanzicht kijkend naar een achtereinde van de rotor, een tweede perspectivisch aanzicht kijkend naar een vooreinde van de rotor, en een bovenaanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, in een eerste stand van het manteldeel, illustreert;

Figuren 2A, 2B, 2C respectievelijk een eerste perspectivisch aanzicht kijkend naar een achtereinde van de rotor, een tweede perspectivisch aanzicht kijkend naar een vooreinde van de rotor, en een bovenaanzicht van de eerste uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, in een tweede stand van het manteldeel, illustreert;

Figuur 3 een perspectivisch aanzicht van het manteldeel van de eerste uitvoeringsvorm toont; Figuur 4A een perspectivisch aanzicht van een behuizing voor gebruik in de eerste uitvoeringsvorm toont;

Figuur 4B een perspectivisch aanzicht van een behuizing voor gebruik in de tweede en derde uitvoeringsvorm toont;

Figuren 5A, 5B, 5C respectievelijk een eerste perspectivisch aanzicht kijkend naar een achtereinde van de rotor, een tweede perspectivisch aanzicht kijkend naar een vooreinde van de rotor, en een bovenaanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, in een eerste stand van het manteldeel, illustreert;

Figuren 6A, 6B, 6C respectievelijk een eerste perspectivisch aanzicht kijkend naar een achtereinde van de rotor, een tweede perspectivisch aanzicht kijkend naar een vooreinde van de rotor, en een bovenaanzicht van de tweede uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, in een tweede stand van het manteldeel, illustreert;

Figuur 7 een perspectivisch aanzicht van het manteldeel van de tweede uitvoeringsvorm toont; Figuren 8 een perspectivisch aanzicht van een derde uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, in een eerste stand van het manteldeel en afsluitdeel, illustreert;

Figuren 9 een perspectivisch aanzicht van een perspectivisch aanzicht van de derde uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, in een tweede stand van het manteldeel en het afsluitdeel, illustreert;

Figuur 10 een perspectivisch aanzicht van het manteldeel en afsluitdeel van de derde uitvoeringsvorm toont;

Figuren 11A, 11B, 11C, 11D respectievelijk een perspectivisch aanzicht, een langsdoorsnede, een vooraanzicht, en een bovenaanzicht van een vierde uitvoeringsvorm van een dubbele schroefexpander, in een eerste stand van het manteldeel, illustreert;

Figuren 12A, 12B, 12C, 12D respectievelijk een perspectivisch aanzicht, een langsdoorsnede, een vooraanzicht, en een bovenaanzicht van de vierde uitvoeringsvorm van een dubbele schroefexpander, in een tweede stand van het manteldeel, illustreert;

Figuren 13A, 13B, 13C, 13D respectievelijk een perspectivisch aanzicht, een langsdoorsnede, een vooraanzicht, en een bovenaanzicht van een vijfde uitvoeringsvorm van een dubbele schroefexpander, in een eerste stand van het manteldeel, illustreert;

Figuren 14A, 14B, 14C, 14D respectievelijk een perspectivisch aanzicht, een langsdoorsnede, een vooraanzicht, en een bovenaanzicht van de vijfde uitvoeringsvorm van een dubbele schroefexpander, in een tweede stand van het manteldeel, illustreert;

Figuur 15 een perspectivisch aanzicht van een manteldeel van een zesde uitvoeringsvorm toont; en

Figuur 16 een perspectivisch aanzicht van een behuizing voor gebruik in de vierde, vijfde of zesde uitvoeringsvorm toont.

Gedetailleerde uitvoeringsvormen

Een eerste uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, ook genaamd mono-schroefexpander, volgens de uitvinding is geïllustreerd in figuren 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 3, en 4. Het betreft een enkelvoudige schroefexpander met volumeratio controle, dit wil zeggen een expander waarvan de ingang vast is en de uitgang regelbaar is.

De inrichting omvat een behuizing 140 (getoond in figuur 4A), een rotor 110, een manteldeel 120, en instelmiddelen (niet getoond) voor het instellen van een stand van het manteldeel 120 ten opzichte van de rotor 110. De rotor 110 is roteerbaar in de behuizing gemonteerd. De rotor 110 is langs zijn omtrek voorzien van een schroefprofiel 115. Het manteldeel 120 is rondom de rotor 110 gemonteerd en is heen en weer verschuifbaar gemonteerd in de richting van de as AH van de rotor 110.

Het manteldeel 120 is voorzien van een sleuf 121 die zich uitstrekt in de richting van de as AH van de rotor 110, waarbij een deel van de sleuf een fluïdumdoorgang I vormt. Zoals het best te zien is in figuur 3 grenst de sleuf 121 aan een uiteinde 124 van het manteldeel 120. De lengte L van het manteldeel 120 en de lengte l en breedte b van de sleuf 121 kunnen gekozen worden in functie van de gewenste regeling van de volumeratio.

Verder is een afsluitdeel 150 voorzien voor het afsluiten van een deel van de sleuf 121, zodanig dat een niet afgesloten deel van de sleuf een fluïdumdoorgang I, hier een inlaat I, vormt, zie figuur 1C en 2C. Voor de duidelijkheid is het afsluitdeel 150 weggelaten in figuren 1A, 1B, 2A en 2B. Het afsluitdeel 150 heeft een bovenrand 152 en een onderrand 151 die aansluiten op een bovenrand 128 en een onderrand 127 van de sleuf, zie figuren 1C en 3. Op die manier wordt gezorgd voor een goede afdichting tussen het afsluitdeel 150 en het manteldeel 120. De bovenrand 152 en/of de onderrand 151 van het afsluitdeel 150 en de overeenstemmende bovenrand 128 en/of de onderrand 127 van de sleuf 121 kunnen optioneel, gezien in een doorsnede loodrecht op de rotatie-as van de rotor 110, een complementaire profilering hebben. Het afsluitdeel 150 heeft bij voorkeur één schuine rand 153 die de bovenrand 152 en onderrand 151 met elkaar verbindt, waarbij de schuinte van de rand 153 gekozen is in functie van het schroefprofiel 115 van de rotor 110 en bedoeld is om een groef te volgen. Optioneel kan het afsluitdeel 150 uit één stuk gevormd zijn met de behuizing 140 of bevestigd zijn aan de behuizing 140.

Het manteldeel 120 is gevormd en gemonteerd om zich in een eerste stand over een eerste lengte 11 van het schroefprofiel 115 van de rotor 110 uit te strekken, zie figuur 1C, en om zich in een tweede stand over een tweede lengte l2 van het schroefprofiel 115 van de rotor 110 uit te strekken, zie figuur 2C. Op die manier zal het achtereinde van het schroefprofiel 115, en dus de uitlaat, zie fluïdumdoorgang O1 in figuur 1C, en O2 in figuur 2C bij dit achtereinde, verschillend zijn in de eerste stand (figuren 1A-1C) en tweede stand (figuren 2A-C).

Behalve de hoofdrotor 110 zijn een eerste en een tweede poortrotor 130 voorzien welke gekoppeld zijn met de hoofdrotor 110, waarbij tanden 131 van de eerste en tweede poortrotor 130 aangrijpen in groeven 115 van de hoofdrotor 110. Het manteldeel 120 is voorzien van een eerste en een tweede poortrotorsleuf 126, 126’ waardoor respectievelijk de tanden 131 van de eerste en tweede poortrotor 130 steken om samen te werken met de groeven 115 in de hoofdrotor 110. In de getoonde variant is een bijkomende sleuf 121’ voorzien in het manteldeel 120, tegenover de sleuf 121, waarbij het afsluitdeel 150 of een bijkomend afsluitdeel ingericht is om de bijkomende sleuf 121’ gedeeltelijk af te sluiten. Meer algemeen kan per poortrotor 130 een sleuf 121 zijn voorzien. Bij voorkeur zijn de poortrotoren 130 (dit kunnen er ook meer dan twee zijn), en sleuven 121, 121’ symmetrisch aangebracht rondom de hoofdrotor zodat een goed uitgebalanceerde inrichting wordt verkregen.

De eerste poortrotor 130 heeft een rotatie-as AP1 en een rotatievlak dat loodrecht staat op de rotatie-as AP1 van de eerste poortrotor en doorheen de as AH van de hoofdrotor 110 loopt. De rand 127 van de sleuf 121 is voorzien in een omtreksegment van met manteldeel 120, bij voorkeur onder een hoek a van minder dan 20 graden van het rotatievlak van de eerste poortrotor 130, zodanig dat de uitlaat voldoende dicht bij een poortrotor 130 is gelegen.

De eerste uitvoeringsvorm is geïllustreerd voor gebruik als een expander. De vakman begrijpt dat deze ook gebruikt kan worden als compressor, waarbij de inlaat I dan fungeert als uitlaat en de uitlaat O1, O2 fungeert als inlaat.

Een tweede uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander, volgens de uitvinding is geïllustreerd in figuren 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, en 7. Het betreft een enkelvoudige schroefexpander met capaciteitscontrole, dit wil zeggen een expander waarvan de uitgang vast is en de ingang regelbaar is.

De inrichting omvat een behuizing 240 (getoond in figuur 4B), een rotor 210, een manteldeel 220, en instelmiddelen (niet getoond) voor het instellen van een stand van het manteldeel 220 ten opzichte van de rotor 210. De rotor 210 is roteerbaar in de behuizing gemonteerd. De rotor 210 is langs zijn omtrek voorzien van een schroefprofiel 215. Het manteldeel 220 is rondom de rotor 210 gemonteerd en is heen en weer verschuifbaar gemonteerd in de richting van de as AH van de rotor 210.

Het manteldeel 220 is voorzien van een sleuf 121 die zich uitstrekt in de richting van de as AH van de rotor 110. De sleuf 221 strekt zich niet uit tot de uiteinden van het manteldeel en is gelegen nabij het vooreinde van het manteldeel 220 ter vorming van een variabele inlaat I1, I2, zie figuur 5C en 6C. Hoe meer de sleuf 221 zich uitstrekt over het schroefprofiel 215 van de rotor 210, hoe groter de opening: opening I1 in figuur 5C is groter dan opening I2 in figuur 6C. De sleuf 221 is gevormd om in een eerste stand van het manteldeel 220 een eerste fluïdumdoorgang I1 te creëren, en om in een tweede stand een tweede fluïdumdoorgang I2 te creëren, die verschillend is van de eerste fluïdumdoorgang I1. De sleuf 221 heeft een bovenrand 228, een onderrand 227, en een schuine rand 229, zie figuur 7. De schuinte van de rand 229 is bij voorkeur gekozen in functie van het schroefprofiel 215.

Behalve de hoofdrotor 210 zijn een eerste en een tweede poortrotor 230 voorzien welke gekoppeld zijn met de hoofdrotor 210, waarbij tanden 231 van de eerste en tweede poortrotor 230 aangrijpen in groeven 215 van de hoofdrotor 210. Het manteldeel 220 is voorzien van een eerste en een tweede poortrotorsleuf 226, 226’ waardoor respectievelijk de tanden 231 van de eerste en tweede poortrotor 230 steken om samen te werken met de groeven 215 in de hoofdrotor 210. Naast de sleuf 221 kan nog een bijkomende sleuf 221’ voorzien zijn in het manteldeel 220, tegenover de sleuf 221, ter vorming van een bijkomende variabele inlaat.

De eerste poortrotor 230 heeft een rotatie-as AP1 en een rotatievlak dat loodrecht staat op de rotatie-as AP1 van de eerste poortrotor en doorheen de as AH van de hoofdrotor 210 loopt. De rand 227 van de sleuf 221 is voorzien in een omtreksegment van het manteldeel 220, bij voorkeur onder een hoek a van minder dan 20 graden van het rotatievlak van de eerste poortrotor 130.

De tweede uitvoeringsvorm is geïllustreerd voor gebruik als een expander. De vakman begrijpt dat deze ook gebruikt kan worden als compressor, waarbij de inlaat I1, I2 dan fungeert als uitlaat en de uitlaat O fungeert als inlaat.

Een derde uitvoeringsvorm van een enkelvoudige schroefexpander volgens de uitvinding is geïllustreerd in figuren 8, 9, en 10. Het betreft een enkelvoudige schroefexpander met capaciteitscontrole en volumeratio controle, dit wil zeggen een expander waarvan de uitgang en de ingang regelbaar zijn.

De inrichting omvat een behuizing 340 (getoond in figuur 4B), een rotor 310, een manteldeel 320, en instelmiddelen (niet getoond) voor het instellen van een stand van het manteldeel 320 ten opzichte van de rotor 310. De rotor 310 is roteerbaar in de behuizing gemonteerd. De rotor 310 is langs zijn omtrek voorzien van een schroefprofiel 315. Het manteldeel 320 is rondom de rotor 310 gemonteerd en is heen en weer verschuifbaar gemonteerd in de richting van de as AH van de rotor 310.

Het manteldeel 320 is voorzien van een sleuf 321 die zich uitstrekt in de richting van de as AH van de rotor 310. De sleuf 321 strekt zich uit tot een uiteinde 324 van het manteldeel 320, en is hier bedoeld om zowel de tanden 331 van een poortrotor 330 door te laten als voor de vorming van een inlaat I1, I2. De sleuf werkt samen met een afsluitdeel 350 dat verschuifbaar gemonteerd is voor het creëren van een eerste fluïdumdoorgang I1 in een eerste stand daarvan, en een tweede fluïdumdoorgang I2 in een tweede stand daarvan, zie figuren 8 en 9. Het afsluitdeel 350 is hier gevormd als een rondom de rotor gemonteerd manteldeel 350 dat heen en weer verschuifbaar gemonteerd is in de richting van de as AH van de rotor 310.

De sleuf 321 heeft een bovenrand 328, een onderrand 327, en het mantelvormig afsluitdeel 350 heeft een schuifdeel 358 met een bovenrand 351 en een onderrand 352 die aansluiten op respectievelijk de bovenrand 328 en de onderrand 327. Verder heeft het afsluitdeel een schuine rand 353, die bedoeld is om de fluïdumdoorgang I1, I2 te begrenzen en gevormd is volgens het rotorprofiel.

In een voordelige uitvoeringsvorm omvat het mantelvormig afsluitdeel 350 een ring 355 die is afgemeten om aan te sluiten op het uiteinde 324 van het manteldeel 320. De ring 355 is verbonden met een insteekdeel 358, 357, 356 dat in de sleuf 321 steekt. Het insteekdeel omvat het schuifdeel 358, een scheidingsdeel 356 ter vorming van een scheiding tussen de inlaat I1, I2 en de opening voor de tanden 331 van de poortrotor 330, en een ringvormig geleidedeel 356 voor het geleiden van het insteekdeel in de sleuf 321.

Behalve de hoofdrotor 310 zijn een eerste en een tweede poortrotor 330 voorzien welke gekoppeld zijn met de hoofdrotor 310, waarbij tanden 331 van de eerste en tweede poortrotor 330 aangrijpen in groeven 315 van de hoofdrotor 310. Behalve de sleuf 321 kan nog een bijkomende sleuf 321’ voorzien zijn in het manteldeel 320, tegenover de sleuf 321, ter vorming van een bijkomende inlaat I1, I2. De translatie van afsluitdeel 350 laat toe om de inlaat I1, I2 te variëren, en de translatie van het manteldeel 320 laat toe om de uitlaat O1, O2 te variëren.

In de derde uitvoeringsvorm kan het als mantel gevormd afsluitdeel 350 ook beschouwd worden als het verschuifbaar manteldeel van een uitvoeringsvorm volgens conclusie 1. Verder kan het manteldeel 320 ook vast gemonteerd zijn. In een dergelijke uitvoering zal men enkel de inlaat kunnen variëren en niet de uitlaat.

De derde uitvoeringsvorm is geïllustreerd voor gebruik als een expander. De vakman begrijpt dat deze ook gebruikt kan worden als compressor, waarbij de inlaat I1, I2 dan fungeert als uitlaat en de uitlaat O1, O2 fungeert als inlaat.

Figuren 11A-D, en 12A-D illustreren een vierde uitvoeringsvorm van een schroefexpander in de vorm van een dubbele schroefexpander, ook genaamd twin-schroefexpander, volgens de uitvinding. Het betreft een dubbele schroefexpander met volumeratio controle.

De inrichting omvat een behuizing (getoond in figuur 16), een eerste rotor 410a, een tweede rotor 410b, een manteldeel 420, en instelmiddelen (niet getoond) voor het instellen van een stand van het manteldeel 420 ten opzichte van de rotoren 410a,b. De rotoren 410a,b zijn roteerbaar in de behuizing gemonteerd. De rotoren 410a,b zijn langs hun omtrek voorzien van een schroefprofiel 415a,b. Het manteldeel 420 is rondom de rotoren 410a,b gemonteerd en is heen en weer verschuifbaar gemonteerd in de richting van de as AHa,b van de rotoren 410a,b. De eerste en de tweede rotor hebben assen AHa, AHb die evenwijdig zijn, en zijn gekoppeld met elkaar, waarbij tanden van de eerste rotor 410a aangrijpen in groeven van de tweede rotor 410b.

De inlaat I is vast en is gevormd aan een vooreinde van de rotoren 410a, 410b, waarbij een afsluitplaat 460 op een bekende wijze een deel van het vooreinde afdicht. Het manteldeel 420 is voorzien van een sleuf 421 die zich uitstrekt in de richting van de as AHa,b van de rotor 410a,b. De sleuf 421 grenst aan een uiteinde 424 van het manteldeel 420 en is bedoeld om gedeeltelijk de uitlaat O1, O2 te begrenzen. Het manteldeel 420 is gevormd en gemonteerd om zich in een eerste stand over een eerste lengte l1 van het schroefprofiel 415 van de rotoren 410a,b uit te strekken, zie figuur 11B, en om zich in een tweede stand over een tweede lengte l2 van het schroefprofiel 415 van de rotoren 410a,b uit te strekken, zie figuur 12C. Op die manier zal de uitlaat welke gedeeltelijk begrensd is door de sleuf 421 bij het achtereinde van het schroefprofiel 115, zie fluïdumdoorgang O1 in figuur 11D, en O2 in figuur 12D, verschillend zijn in de eerste stand (figuren 11A-11D) en tweede stand (figuren 12A-12D). De sleuf 421grenst aan het achtereinde 424 van het manteldeel 420, en heeft een eerste rand 427 evenwijdig aan de as AHa, een tweede rand 428 evenwijdig aan de as AHb, en twee schuine randen 429a, 429b waarvan de schuinte gekozen is in functie van de schroefprofielen 415a, 415b. Deze randen 427, 428, 429a, 429b begrenzen samen met het uiteinde 424 van het manteldeel 420 de uitlaatopening O1, O2.

De vierde uitvoeringsvorm is geïllustreerd voor gebruik als een expander. De vakman begrijpt dat deze ook gebruikt kan worden als compressor, waarbij de inlaat I dan fungeert als uitlaat en de uitlaat O1, O2 fungeert als inlaat.

Figuren 13A-D, en 14A-D illustreren een vijfde uitvoeringsvorm van een schroefexpander in de vorm van een dubbele schroefexpander, ook genaamd twin-schroefexpander, volgens de uitvinding. Het betreft een dubbele schroefexpander met capaciteitscontrole.

De inrichting omvat een behuizing (getoond in figuur 16), een eerste rotor 510a, een tweede rotor 510b, een manteldeel 520, en instelmiddelen (niet getoond) voor het instellen van een stand van het manteldeel 520 ten opzichte van de rotoren 510a,b. De rotoren 510a,b zijn roteerbaar in de behuizing gemonteerd. De rotoren 510a,b zijn langs hun omtrek voorzien van een schroefprofiel 515a,b. Het manteldeel 520 is rondom de rotoren 510a,b gemonteerd en is heen en weer verschuifbaar gemonteerd in de richting van de as AHa,b van de rotoren 510a,b. De eerste en de tweede rotor hebben assen AHa, AHb die evenwijdig zijn, en zijn gekoppeld met elkaar, waarbij tanden van de eerste rotor 510a aangrijpen in groeven van de tweede rotor 510b.

De inlaat I1, I2 is variabel en is gevormd bij een vooreinde van de rotoren 510a, 510b, waarbij een afsluitplaat 560 op een bekende wijze een deel van het vooreinde afdicht. De inlaat wordt mede begrensd door een sleuf 521 die gevormd is in het manteldeel 520, nabij het vooreinde van het manteldeel 520. De uitlaat O is vast en is gevormd bij een uiteinde 524 van het manteldeel 520. Door het manteldeel 520 te verschuiven in de richting van de assen AHa,b kan de grootte van de inlaat geregeld worden, waarbij de sleuf 521 zich meer of minder over de schroefdelen 515a,b van de rotoren 510a,b zal uitstrekken. De sleuf 521 heeft een eerste rand 527 evenwijdig aan de as AHa, een tweede rand 528 evenwijdig aan de as AHb, en een verbindingsrand 529. Deze randen 527, 528, 529 begrenzen samen met het uiteinde 524 de inlaatopening I1, en door het verschuiven van het manteldeel 520 kan dus de grootte van de inlaat worden geregeld, zie figuren 13D en 14D.

De vijfde uitvoeringsvorm is geïllustreerd voor gebruik als een expander. De vakman begrijpt dat deze ook gebruikt kan worden als compressor, waarbij de inlaat I1, I2 dan fungeert als uitlaat en de uitlaat O fungeert als inlaat.

Figuur 15 illustreert manteldelen 620a, 620b voor een dubbele schroefexpander met capaciteitscontrole en volumeratio controle, dit wil zeggen een expander waarvan de uitgang en de ingang regelbaar zijn, volgens een zesde uitvoeringsvorm. Het manteldeel 620a heeft de vorm van een eerste schaal en het manteldeel 620b heeft de vorm van een tweede schaal. Deze schalen strekken zich gezamenlijk uit rondom de volledige omtrek van de eerste en tweede rotor (deze kunnen identiek zijn aan de rotoren van figuren 11A-D), en zijn verschuifbaar ten opzichte van elkaar. Een sleuf 621a is gevormd in het manteldeel 620a bij een achtereinde van de rotoren zoals in de uitvoering van figuren 11A-D, om een uitlaat te begrenzen, en een sleuf 621b is gevormd in het manteldeel 620b, bij een vooreinde van de rotoren zoals in de uitvoering van figuren 13A-D, om een inlaat te begrenzen.

Ook de zesde uitvoeringsvorm kan gebruikt worden als compressor, waarbij de inlaat I1, I2 dan fungeert als uitlaat en de uitlaat O1, O2 fungeert als inlaat.

Tenslotte illustreert figuur 16 een behuizing 440, 540, 640 die gebruikt kan worden in combinatie met de vierde, vijfde en zesde uitvoeringsvormen die hierboven werden beschreven.

De vakman begrijpt dat de uitvinding niet beperkt is tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen, en dat vele modificaties en varianten mogelijk zijn binnen het kader van de uitvinding, dat enkel bepaald wordt door de hiernavolgende conclusies.

Claims

Conclusies

1. Een inrichting voor gebruik als een schroefexpander of -compressor, omvattende: een behuizing (140; 240; 340; 440; 540; 640); ten minste één roteerbaar in de behuizing gemonteerde rotor (110; 210; 310; 410a,b; 510a,b) die langs zijn omtrek voorzien is van een schroefprofiel (115; 215; 315; 415a,b; 515a,b); een rondom de ten minste één rotor gemonteerd manteldeel (120; 220; 320; 350; 420; 520; 620a,b) dat heen en weer verschuifbaar gemonteerd is in de richting van de as (AH; AHa,b) van de rotor; waarbij het manteldeel voorzien is van een sleuf (121; 221; 321; 421; 521; 621a,b) die zich uitstrekt in de richting van de as van de rotor, waarbij ten minste een deel van de sleuf een fluïdumdoorgang (I; I1, I2; O1, O2) vormt ter vorming van een inlaat of een uitlaat; waarbij de inrichting verder instelmiddelen omvat die geconfigureerd zijn voor het instellen van een stand van het manteldeel ten opzichte van de rotor.
2. De inrichting volgens conclusie 1, waarbij een fluïdumdoorgang voorzien is nabij een einde van het schroefprofiel, en waarbij het manteldeel (120; 320; 420; 620a) gevormd en gemonteerd is om zich in een eerste stand over een eerste lengte (l1) van het schroefprofiel van de rotor uit te strekken, en om zich in een tweede stand over een tweede lengte (l2) van het schroefprofiel van de rotor uit te strekken, welke tweede lengte verschillend is van de eerste lengte, zodanig dat het einde van het schroefprofiel, en dus de fluïdumdoorgang (O1, O2) bij dit einde, verschillend is in de eerste en tweede stand.
3. De inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de sleuf (121; 321; 421; 621a) grenst aan een uiteinde (124; 324; 424; 624a) van het manteldeel.
4. De inrichting volgens conclusie 1, waarbij de sleuf (221; 521) gevormd is om in een eerste stand van het manteldeel (220; 520) een eerste fluïdumdoorgang (I1) te creëren, en om in een tweede stand een tweede fluïdumdoorgang (I2) te creëren, welke tweede fluïdumdoorgang verschillend is van de eerste fluïdumdoorgang.
5. De inrichting volgens conclusie 3, verder omvattende een afsluitdeel (150; 350) voor het afsluiten van een deel van de sleuf (121; 321), een en ander zodanig dat een niet afgesloten deel van de sleuf een fluïdumdoorgang (I; I1, I2) vormt.
6. De inrichting volgens conclusie 5, waarbij het afsluitdeel (150; 350) een bovenrand (152; 352) en een onderrand (151; 351) heeft die aansluiten op een bovenrand (128; 328) en een onderrand (127; 327) van de sleuf.
7. De inrichting volgens conclusie 5 of 6, waarbij het afsluitdeel (150) uit één stuk gevormd is met of bevestigd is aan de behuizing (140).
8. De inrichting volgens conclusie 5 of 6, waarbij het afsluitdeel (350) beweegbaar gemonteerd is voor het creëren van een eerste fluïdumdoorgang (I1) in een eerste stand daarvan, en een tweede fluïdumdoorgang (I2) in een tweede stand daarvan, welke tweede fluïdumdoorgang verschillend is van de eerste fluïdumdoorgang.
9. De inrichting volgens conclusie 8, waarbij het afsluitdeel (350) gevormd is als een rondom de rotor gemonteerd manteldeel (350) dat heen en weer verschuifbaar gemonteerd is in de richting van de as (AH) van de rotor (310).
10. De inrichting volgens één der voorgaande conclusies voor gebruik als een enkelvoudige schroefexpander of -compressor, waarbij de ten minste één rotor bestaat uit één enkele hoofdrotor (110; 210; 310), en waarbij een eerste en een tweede poortrotor (130; 230; 330) gekoppeld zijn met de hoofdrotor (110; 210; 310), waarbij tanden van de eerste en tweede poortrotor aangrijpen in groeven van de hoofdrotor.
11. De inrichting volgens conclusie 10, waarbij het manteldeel (120; 220) voorzien is van een eerste en een tweede poortrotorsleuf (126; 226) waardoor respectievelijk de tanden van de eerste en tweede poortrotor steken om samen te werken met de groeven in de hoofdrotor (110; 210).
12. De inrichting volgens conclusie 10 of 11, waarbij een bijkomende sleuf (321’) is voorzien in het manteldeel (320), tegenover de sleuf (321).
13. De inrichting volgens conclusie 5 en 12, waarbij het afsluitdeel (350) ingericht is om de bijkomende sleuf (321’) gedeeltelijk af te sluiten, en waarbij het afsluitdeel (350) voorzien is van een eerste en een tweede poortrotorsleuf (326) waardoor respectievelijk de tanden van de eerste en tweede poortrotor steken om samen te werken met de groeven in de hoofdrotor (310).
14. De inrichting volgens één der conclusies 10-13, waarbij de eerste poortrotor (130; 230; 330) een rotatie-as (AP1) en een rotatievlak heeft, welk rotatievlak loodrecht staat op de rotatie-as (AP1) van de eerste poortrotor en doorheen de as (AH) van de hoofdrotor (110; 210; 310) loopt, en waarbij een rand (127; 227; 327) van de sleuf (121; 221; 321) voorzien is in een omtreksegment van het manteldeel (120; 220; 320), op minder dat 20 graden van het rotatievlak van de eerste poortrotor.
15. De inrichting volgens één der voorgaande conclusies voor gebruik als een dubbele schroefexpander of -compressor, waarbij de ten minste één rotor een eerste rotor (410a; 510a) en een tweede rotor (410b; 510b) omvat, en waarbij de eerste en de tweede rotor assen (AHa, AHb) hebben die evenwijdig zijn, en waarbij de eerste en de tweede rotor gekoppeld zijn met elkaar, waarbij tanden van de eerste rotor aangrijpen in groeven van de tweede rotor.
16. De inrichting volgens conclusie 15, waarbij het manteldeel (420, 520) zich uitstrekt rondom de volledige omtrek van de eerste en tweede rotor, en waarbij de sleuf (421, 521) gevormd is in het manteldeel, bij een vooreinde of bij een achtereinde van het manteldeel.
17. De inrichting volgens conclusie 15, waarbij het manteldeel (620a) de vorm heeft van een eerste schaal, waarbij een bijkomend manteldeel (620b) is voorzien in de vorm van een tweede schaal; waarbij de eerste en tweede schaal zich gezamenlijk uitstrekken rondom de volledige omtrek van de eerste en tweede rotor, en verschuifbaar zijn ten opzichte van elkaar, waarbij de sleuf (621a) gevormd is in het manteldeel (620a) en een bijkomende sleuf (621b) gevormd is in het bijkomend manteldeel (620b).