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(11) | EP 3 097 973 B1 |
| (12) | EUROPEAN PATENT SPECIFICATION |
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| (54) |
CONTROLLED CAVITATION DEVICE VORRICHTUNG ZUR GESTEUERTEN KAVITATION DISPOSITIF DE CAVITATION CONTRÔLÉE |
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| Note: Within nine months from the publication of the mention of the grant of the European patent, any person may give notice to the European Patent Office of opposition to the European patent granted. Notice of opposition shall be filed in a written reasoned statement. It shall not be deemed to have been filed until the opposition fee has been paid. (Art. 99(1) European Patent Convention). |
TECHNICAL FIELD
BACKGROUND OF THE INVENTION
SUMMARY OF THE INVENTION
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILED DESCRIPTION
- a shaft (11) configured to be coupled with motor means (1), said shaft (11) extending along an axial direction (X-X),
- a housing (20) defining a cylindrical chamber (21) having a inner cylindrical surface (21a), said housing having a fluid inlet port (22) and a fluid outlet port (23),
- a rotor (30) arranged within said cylindrical chamber (21) of said housing (20) and mounted on said shaft (11) to rotate about a rotor axis (X) extending along said axial direction (X-X),
- a fluid inlet conduit (24) coupled to said fluid inlet port (22) for supplying fluid into said cylindrical chamber (21), said fluid inlet conduit (24) having an inlet axis (B) extending along an inlet direction (B-B),
- a fluid outlet conduit (25) coupled to said fluid outlet port (23) for receiving fluid from said cylindrical chamber (21), said fluid outlet conduit (23) having an outlet axis (C) extending along an outlet direction (C-C),
wherein:- said housing (20) comprises:
- a first side wall (26a) and a second side wall (26b) axially spaced from said first side wall (26a),
- a cylindrical body (27) extending axially between said first and second side walls (26a, 26b) and joining said first and second side walls (26a, 26b),
- said rotor (30) comprises:
- a first side surface (31) and a second side surface (32) axially spaced from said first side surface (31),
- a cylindrical peripheral surface (33) extending axially between said first and second side surfaces (31, 32) and joining said first and second side surfaces (31, 32),
- at least two arrays of bores (34) formed in said cylindrical peripheral surface (33), the bores (34) of each array of bores being arranged in a row extending around said cylindrical peripheral surface (33), each bore (33) extending radially into said rotor (30) from said cylindrical peripheral surface (33),
- said cylindrical chamber (21) comprises an inlet cylindrical chamber (28a) formed between said first side surface (31) and said first side wall (26a) and an outlet cylindrical chamber (28b) formed between said second side surface (32) and said second side wall (26b),
- a cavitation zone (35) is defined between said cylindrical peripheral surface (33) of the rotor (30) and said inner cylindrical surface (21a) of the cylindrical chamber (21) of the housing (20),
and wherein:- said inlet direction (B-B) of said inlet axis (B) is perpendicular to said axial direction (X-X) of said rotor axis (X),
- said outlet direction (C-C) of said outlet axis (C) is perpendicular to said axial direction (X-X) of said rotor axis (X),
- said inlet port (22) is positioned in said housing (20) to introduce fluid into said inlet cylindrical chamber (28a) at an axial position spaced apart from said first side surface (31) of the rotor (30),
- said outlet port (23) is positioned in said housing (20) to receive fluid from said outlet cylindrical chamber (28b) at an axial position spaced apart from said second side surface (32) of the rotor (30);
characterized in that:- the axial distance between the fluid inlet port (22) and the first side surface (31) of the rotor (30) is equal to or greater than the axial distance between the first side surface (31) and the second side surface (32) of the rotor (30); and
- the axial distance between the fluid outlet port (23) and the second side surface (32) of the rotor (30) is equal to or greater than the axial distance between the first side surface (31) and the second side surface (32) of the rotor (30).
- said inlet port (22) is positioned in said housing (20) to introduce fluid into said inlet cylindrical chamber (28a) at an axial position adjacent said first side wall (26a) of the housing (20),
- said outlet port (23) is positioned in said housing (23) to receive fluid from said outlet cylindrical chamber (28b) at an axial position adjacent said second side wall (26b) of the housing (20).
- said fluid inlet conduit (24) and said fluid outlet conduit (25) are arranged on the stator (20) such that the fluid supplied through said fluid inlet port (22) and delivered through said fluid outlet port (23) follows within the cylindrical chamber (21) a helical path.
- said inlet axis (B) and said outlet axis (C) are substantially tangential to said helical path.
- said fluid inlet conduit (24) and said fluid outlet conduit (25) are positioned such that said inlet axis (B) and said outlet axis (C) are parallel to and proximate to respective tangential directions to said cylindrical peripheral surface (33) of the rotor (30).
- said fluid inlet conduit (24) and said fluid outlet conduit (25) are positioned such that said inlet axis (B) and said outlet axis (C) are parallel to and proximate to respective tangential directions to said inner cylindrical surface (21a) of the cylindrical chamber (21) of the housing (20).
- said fluid inlet conduit (24) and said fluid outlet conduit (25) have respective first portions (24a, 25a) facing a respective plane passing through said rotor axis (X) and parallel to the corresponding inlet axis (B) and outlet axis (C) and opposite second portions (24b, 25b),
- said second portions (24b, 25b) of the fluid inlet conduit (24) and the fluid outlet conduit (25) join the stator (20) substantially tangentially to the inner cylindrical surface (21a) of the cylindrical chamber (21) of the stator (20).
- the distance (D) between the outlet axis (C) and the rotor axis (X) along a direction (Y-Y) perpendicular to said outlet axis (C) and said rotor axis (X) ranges between 70% and 100% the radial distance (R) between said rotor axis (X) and said cylindrical peripheral surface (33) of the rotor (30).
- the distance (D) between the inlet axis (B) and the rotor axis (X) along a direction (Y-Y) perpendicular to said inlet axis (B) and said rotor axis (X) ranges between 70% and 100% the radial distance (R) between said rotor axis (X) and said cylindrical peripheral surface (33) of the rotor (30).
- said inlet axis (B) intersects a plane (P) passing through said rotor axis (X) and perpendicular to said inlet and outlet axes (B, C) at a distance (D) from said rotor axis (X) between 70% and 100% the radial distance (R) between said rotor axis (X) and said cylindrical peripheral surface (33) of the rotor (30).
- said outlet axis (C) intersects a plane (P) passing through said rotor axis (X) and perpendicular to said inlet and outlet axes (B, C) at a distance (D) from said rotor axis (X) between 70% and 100% the radial distance (R) between said rotor axis (X) and said cylindrical peripheral surface (33) of the rotor (30).
- eine Welle (11), die konfiguriert ist, mit Motormitteln (1) gekoppelt zu sein, wobei sich die Welle (11) entlang einer Achsenrichtung (X-X) erstreckt,
- ein Gehäuse (20), das eine zylindrische Kammer (21) mit einer inneren zylindrischen Oberfläche (21a) definiert, wobei das Gehäuse eine Fluideinlassöffnung (22) und eine Fluidauslassöffnung (23) aufweist,
- einen Rotor (30), der innerhalb der zylindrischen Kammer (21) des Gehäuses (20) angeordnet und auf der Welle (11) montiert ist, um rund um eine Rotorachse (X) zu rotieren, die sich entlang der Achsenrichtung (X-X) erstreckt,
- eine Fluideinlassleitung (24), die zum Zuführen von Fluid in die zylindrische Kammer (21) mit der Fluideinlassöffnung (22) gekoppelt ist, wobei die Fluideinlassleitung (24) eine Einlassachse (B) aufweist, die sich entlang einer Einlassrichtung (B-B) erstreckt,
- eine Fluidauslassleitung (25), die zum Empfangen von Fluid aus der zylindrischen Kammer (21) mit der Fluidauslassöffnung (23) gekoppelt ist, wobei die Fluidauslassleitung (23) eine Auslassachse (C) aufweist, die sich entlang einer Auslassrichtung (C-C) erstreckt,
wobei:- das Gehäuse (20) Folgendes umfasst:
- eine erste Seitenwand (26a) und eine zweite Seitenwand (26b), die axial von der ersten Seitenwand (26a) beabstandet ist,
- einen zylindrischen Körper (27), der sich axial zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand (26a, 26b) erstreckt und die erste und die zweite Seitenwand (26a, 26b) verbindet,
- der Rotor (30) Folgendes umfasst:
- eine erste Seitenfläche (31) und eine zweite Seitenfläche (32), die axial von der ersten Seitenfläche (31) beabstandet ist,
- eine zylindrische Umfangsfläche (33), die sich axial zwischen der ersten und der zweiten Seitenfläche (31, 32) erstreckt und die erste und die zweite Seitenfläche (31, 32) verbindet,
- zumindest zwei Anordnungen von Bohrungen (34), die in der zylindrischen Umfangsfläche (33) gebildet sind, wobei die Bohrungen (34) aus jeder Anordnung von Bohrungen in einer Reihe angeordnet sind, die sich rund um die zylindrische Umfangsfläche (33) erstreckt, wobei sich jede Bohrung (33) ausgehend von der zylindrischen Umfangsfläche (33) radial in den Rotor (30) erstreckt,
- die zylindrische Kammer (21) eine zylindrische Einlasskammer (28a), die zwischen der ersten Seitenfläche (31) und der ersten Seitenwand (26a) gebildet ist, und eine zylindrische Auslasskammer (28b) umfasst, die zwischen der zweiten Seitenfläche (32) und der zweiten Seitenwand (26b) gebildet ist,
- eine Kavitationszone (35) zwischen der zylindrischen Umfangsfläche (33) des Rotors (30) und der inneren zylindrischen Oberfläche (21a) der zylindrischen Kammer (21) des Gehäuses (20) definiert ist,
und wobei:- die Einlassrichtung (B-B) der Einlassachse (B) lotrecht zu der Achsenrichtung (X-X) der Rotorachse (X) ist,
- die Auslassrichtung (C-C) der Auslassachse (C) lotrecht zu der Achsenrichtung (X-X) der Rotorachse (X) ist,
- die Einlassöffnung (22) in dem Gehäuse (20) positioniert ist, um Fluid in die zylindrische Einlasskammer (28a) an einer Achsenposition einzuführen, die von der ersten Seitenfläche (31) des Rotors (30) beabstandet ist,
- die Auslassöffnung (23) in dem Gehäuse (20) positioniert ist, um Fluid aus der zylindrischen Auslasskammer (28b) an einer Achsenposition zu empfangen, die von der zweiten Seitenfläche (32) des Rotors (30) beabstandet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass:- die Achsendistanz zwischen der Fluideinlassöffnung (22) und der ersten Seitenfläche (31) des Rotors (30) größer oder gleich der Achsendistanz zwischen der ersten Seitenfläche (31) und der zweiten Seitenfläche (32) des Rotors (30) ist; und
- die Achsendistanz zwischen der Fluidauslassöffnung (23) und der zweiten Seitenfläche (32) des Rotors (30) größer oder gleich der Achsendistanz zwischen der ersten Seitenfläche (31) und der zweiten Seitenfläche (32) des Rotors (30) ist.
- die Einlassöffnung (22) in dem Gehäuse (20) positioniert ist, um Fluid in die zylindrische Einlasskammer (28a) an einer Achsenposition einzuführen, die benachbart zu der ersten Seitenwand (26a) des Gehäuses (20) ist,
- die Auslassöffnung (23) in dem Gehäuse (23) positioniert ist, um Fluid aus der zylindrischen Auslasskammer (28b) an einer Achsenposition zu empfangen, die benachbart zu der zweiten Seitenwand (26b) des Gehäuses (20) ist.
- die Fluideinlassleitung (24) und die Fluidauslassleitung (25) so auf dem Stator (20) angeordnet sind, dass das Fluid, das durch die Fluideinlassöffnung (22) zugeführt und durch die Fluidauslassöffnung (23) abgeführt wird, innerhalb der zylindrischen Kammer (21) einem spiralförmigen Pfad folgt.
- die Einlassachse (B) und die Auslassachse (C) im Wesentlichen tangential zu dem spiralförmigen Pfad sind.
- die Fluideinlassleitung (24) und die Fluidauslassleitung (25) so positioniert sind, dass die Einlassachse (B) und die Auslassachse (C) parallel zu entsprechenden Tangentenrichtungen zu der zylindrischen Umfangsfläche (33) des Rotors (30) sind und sich diesen annähern.
- die Fluideinlassleitung (24) und die Fluidauslassleitung (25) so positioniert sind, dass die Einlassachse (B) und die Auslassachse (C) parallel zu entsprechenden Tangentenrichtungen zu der inneren zylindrischen Oberfläche (21a) der zylindrischen Kammer (21) des Gehäuses (20) sind und sich diesen annähern.
- die Fluideinlassleitung (24) und die Fluidauslassleitung (25) entsprechende erste Abschnitte (24a, 25a), die einer entsprechenden Ebene zugewandt sind, die durch die Rotorachse (X) und parallel zu der entsprechenden Einlassachse (B) und Auslassachse (C) verläuft, und gegenüberliegende zweite Abschnitte (24b, 25b) aufweisen,
- wobei die zweiten Abschnitte (24b, 25b) der Fluideinlassleitung (24) und der Fluidauslassleitung (25) im Wesentlichen tangential zu der inneren zylindrischen Oberfläche (21a) der zylindrischen Kammer (21) des Stators (20) auf den Stator (20) treffen.
- die Distanz (D) zwischen der Auslassachse (C) und der Rotorachse (X) entlang einer Richtung (Y-Y), lotrecht zu der Auslassachse (C) und der Rotorachse (X), im Bereich von zwischen 70 % und 100 % der Radialdistanz (R) zwischen der Rotorachse (X) und der zylindrischen Umfangsfläche (33) des Rotors (30) liegt.
- die Distanz (D) zwischen der Einlassachse (B) und der Rotorachse (X) entlang einer Richtung (Y-Y), lotrecht zu der Einlassachse (B) und der Rotorachse (X), im Bereich von zwischen 70 % und 100 % der Radialdistanz (R) zwischen der Rotorachse (X) und der zylindrischen Umfangsfläche (33) des Rotors (30) liegt.
- die Einlassachse (B) eine Ebene (P), die durch die Rotorachse (X) und lotrecht zu der Einlass- und Auslassachse (B, C) verläuft, in einer Distanz (D) von der Rotorachse (X) von zwischen 70 % und 100 % der Radialdistanz (R) zwischen der Rotorachse (X) und der zylindrischen Umfangsfläche (33) des Rotors (30) schneidet.
- die Auslassachse (C) eine Ebene (P), die durch die Rotorachse (X) und lotrecht zu der Einlass- und Auslassachse (B,C) verläuft, in einer Distanz (D) von der Rotorachse (X) von zwischen 70 % und 100 % der Radialdistanz (R) zwischen der Rotorachse (X) und der zylindrischen Umfangsfläche (33) des Rotors (30) schneidet.
- un arbre (11) configuré pour être couplé à des moyens de moteur (1), ledit arbre (11) s'étendant le long d'une direction axiale (X-X),
- un logement (20) définissant une chambre cylindrique (21) présentant une surface cylindrique intérieure (21a), ledit logement présentant une ouverture d'entrée de fluide (22) et une ouverture de sortie de fluide (23),
- un rotor (30) disposé dans ladite chambre cylindrique (21) dudit logement (20) et monté sur ledit arbre (11) pour tourner autour d'un axe du rotor (X) s'étendant dans ladite direction axiale (X-X),
- un conduit d'entrée de fluide (24) couplé à ladite ouverture d'entrée de fluide (22) pour fournir le fluide dans ladite chambre cylindrique (21), ledit conduit d'entrée de fluide (24) présentant un axe d'entrée (B) s'étendant dans la direction d'entrée (B-B),
- un conduit de sortie de fluide (25) couplé à ladite ouverture de sortie de fluide (23) pour recevoir le fluide de ladite chambre cylindrique (21), ledit conduit de sortie de fluide (23) présentant un axe de sortie (C) s'étendant dans la direction de sortie (C-C),
dans lequel :- ledit logement (20) comprend :
- une première paroi latérale (26a) et une seconde paroi latérale (26b) éloignée axialement de ladite première paroi latérale (26a),
- un corps cylindrique (27) s'étendant axialement entre ladite première paroi latérale et ladite seconde paroi latérale (26a, 26b) et reliant ladite première paroi latérale et ladite seconde paroi latérale (26a, 26b),
- ledit rotor (30) comprend :
- une première surface latérale (31) et une seconde surface latérale (32) éloignée axialement de ladite première surface latérale (31),
- une surface périphérique cylindrique (33) s'étendant axialement entre ladite première surface latérale et ladite seconde surface latérale (31, 32) et reliant ladite première surface latérale et ladite seconde surface latérale (31, 32),
- au moins deux séries de trous (34) formés dans ladite surface périphérique cylindrique (33), les trous (34) de chaque série étant disposés dans une rangée s'étendant autour de ladite surface périphérique cylindrique (33), chaque trou (33) s'étendant radialement dans ledit rotor (30) à partir de ladite surface périphérique cylindrique (33),
- ladite chambre cylindrique (21) comprend une chambre cylindrique d'entrée (28a) formée entre ladite première surface latérale (31) et ladite première paroi latérale (26a) et une chambre cylindrique de sortie (28b) formée entre ladite seconde surface latérale (32) et ladite seconde paroi latérale (26b),
- une zone de cavitation (35) est définie entre ladite surface périphérique cylindrique (33) du rotor (30) et ladite surface cylindrique intérieure (21a) de la chambre cylindrique (21) du logement (20),
et dans lequel :- ladite direction d'entrée (B-B) dudit axe d'entrée (B) est perpendiculaire à ladite direction axiale (X-X) dudit axe de rotor (X),
- ladite direction de sortie (C-C) dudit axe de sortie (C) est perpendiculaire à ladite direction axiale (X-X) dudit axe du rotor (X),
- ladite ouverture d'entrée (22) est positionnée dans ledit logement (20) pour introduire le fluide dans ladite chambre cylindrique d'entrée (28a) dans une position axiale éloignée de ladite première surface latérale (31) du rotor (30),
- ladite ouverture de sortie (23) est positionnée dans ledit logement (20) pour recevoir le fluide de ladite chambre cylindrique de sortie (28b) dans une position axiale éloignée de ladite seconde surface latérale (32) du rotor (30) ;
caractérisé en ce que :- la distance axiale entre l'ouverture d'entrée du fluide (22) et la première surface latérale (31) du rotor (30) est égale ou supérieure à la distance axiale entre la première surface latérale (31) et la seconde surface latérale (32) du rotor (30) ; et
- la distance axiale entre l'ouverture de sortie du fluide (23) et la seconde surface latérale (32) du rotor (30) est égale ou supérieure à la distance axiale entre la première surface latérale (31) et la seconde surface latérale (32) du rotor (30).
- ladite ouverture d'entrée (22) est positionnée dans ledit logement (23) pour introduire le fluide dans ladite chambre cylindrique d'entrée (28a) dans une position axiale adjacente à ladite première paroi latérale (26a) du logement (20),
- ladite ouverture de sortie (23) est positionnée dans ledit logement (20) pour recevoir le fluide de ladite chambre cylindrique de sortie (28b) dans une position axiale adjacente à ladite seconde paroi latérale (26b) du logement (20).
- ledit conduit d'entrée du fluide (24) et ledit conduit de sortie du fluide (25) sont disposés sur le stator (20) de sorte que le fluide fourni à travers ladite ouverture d'entrée du fluide (22) et délivré à travers ladite ouverture de sortie du fluide (23) suive, à l'intérieur de la chambre cylindrique (21), un trajet hélicoïdal.
- ledit axe d'entrée (B) et ledit axe de sortie (C) sont pratiquement tangentiels au dit trajet hélicoïdal.
- ledit conduit d'entrée du fluide (24) et ledit conduit de sortie du fluide (25) sont positionnés de sorte que ledit axe d'entrée (B) et ledit axe de sortie (C) soient parallèles à, et proches des, directions tangentielles respectives par rapport à ladite surface périphérique cylindrique (33) du rotor (30).
- ledit conduit d'entrée du fluide (24) et ledit conduit de sortie du fluide (25) sont positionnés de sorte que ledit axe d'entrée (B) et ledit axe de sortie (C) sont parallèles à, et proches des, directions tangentielles respectives par rapport à ladite surface cylindrique intérieure (21a) de la chambre cylindrique (21) du logement (20).
- ledit conduit d'entrée du fluide (24) et ledit conduit de sortie du fluide (25) ont des premières parties respectives (24a, 25a) faisant face à un plan respectif passant par ledit axe du rotor (X) et parallèle à l'axe d'entrée (B) et à l'axe de sortie (C) correspondants, et des secondes parties opposées (24b, 25b),
- lesdites secondes parties (24b, 25b) du conduit d'entrée du fluide (24) et du conduit de sortie du fluide (25) relient le stator (20) de manière pratiquement tangentielle à la surface cylindrique intérieure (21a) de la chambre cylindrique (21) du stator (20).
- la distance (D) entre l'axe de sortie (C) et l'axe du rotor (X) dans une direction (Y-Y) perpendiculaire au dit axe de sortie (C) et au dit axe du rotor (X) est comprise entre 70 % et 100 % de la distance radiale (R) entre ledit axe du rotor (X) et ladite surface périphérique cylindrique (33) du rotor (30).
- la distance (D) entre l'axe d'entrée (B) et l'axe du rotor (X) dans une direction (Y-Y) perpendiculaire au dit axe d'entrée (B) et au dit axe du rotor (X) est comprise entre 70 % et 100 % de la distance radiale (R) entre ledit axe du rotor (X) et ladite surface périphérique cylindrique (33) du rotor (30).
- ledit axe d'entrée (B) coupe un plan (P) passant par ledit axe du rotor (X) et perpendiculaire aux dits axes d'entrée et de sortie (B, C) à une distance (D) dudit axe du rotor (X) comprise entre 70 % et 100 % de la distance radiale (R) entre ledit axe du rotor (X) et ladite surface périphérique cylindrique (33) du rotor (30).
- ledit axe de sortie (C) coupe un plan (P) passant par ledit axe du rotor (X) et perpendiculaire aux dits axes d'entrée et de sortie (B, C) à une distance (D) dudit axe du rotor (X) comprise entre 70 % et 100 % de la distance radiale (R) entre ledit axe du rotor (X) et ladite surface périphérique cylindrique (33) du rotor (30).
REFERENCES CITED IN THE DESCRIPTION
Patent documents cited in the description