DE10036368B4

DE10036368B4 - Gas cooler for a compressor unit

Info

Publication number: DE10036368B4
Application number: DE2000136368
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Turek; Ulrich Kathol
Original assignee: Atecs Mannesmann GmbH
Current assignee: Atecs Mannesmann GmbH
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: DE10036368A1

Abstract

Gaskühler für eine Verdichteranlage mit einem zylindrisch ausgebildeten Gehäuse und darin in Längsrichtung angeordneten Rohrbündeln mit parallel liegenden, von einer Kühlflüssigkeit durchströmbaren Rohren, wobei die Rohrbündel in eine Kühlflüssigkeitskammer münden und das Gehäuse auf der Mantelfläche mindestens eine mit je einem Stutzen versehene Gaseintritts- und Gasaustrittsöffnung aufweist und sowohl der Eintritts- als auch der Austrittsstutzen mit einer Zu- bzw. Abführleitung verbindbar ist,
wobei der Querschnitt des Eintrittsstutzens entlang des Strömungsweges ausgehend vom Anfangsquerschnitt ohne Sprungstelle fortlaufend zunimmt und jeder dieser Querschnitte durch zwei Achsen festgelegt ist, wovon eine Achse (HA1) parallel zur Längsachse des Gehäuses liegt und eine zweite Achse (HA2) senkrecht auf der ersten Achse (HA1) steht,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hauptachse 1 (HA1) entlang des Strömungsweges (12) ausgehend vom Anfangsquerschnitt (23) zumindest über einen bestimmten Abschnitt fortlaufend anwächst, während die Hauptachse 2 (HA2) alternativ fortlaufend kleiner wird oder gleich bleibt oder anwächst und der Endquerschnitt...Gas cooler for a compressor unit with a cylindrically shaped housing and therein longitudinally arranged tube bundles with parallel, through which a liquid flowed through tubes, the tube bundles open into a cooling liquid chamber and the housing has on the lateral surface at least one provided with a nozzle gas inlet and gas outlet opening and both the inlet and the outlet nozzle is connectable to a supply and discharge line,
wherein the cross section of the inlet nozzle increases continuously along the flow path starting from the initial cross section without discontinuity and each of these cross sections is defined by two axes, one axis (HA1) being parallel to the longitudinal axis of the housing and a second axis (HA2) being perpendicular to the first axis ( HA1),
characterized,
the main axis 1 (HA1) continuously increases along the flow path (12) starting from the initial cross section (23) at least over a certain section, while the main axis 2 (HA2) alternatively becomes progressively smaller or remains the same or increases and the final cross section ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaskühler für eine Verdichteranlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a gas cooler for one Compressor plant according to the preamble of claim 1.

Ein gattungsbildender Gaskühler ist aus der DE 35 13 936 C2 bekannt. Er besteht aus einem zylindrisch ausgebildeten Gehäuse und darin in Längsrichtung angeordneten Rohrbündeln mit parallel liegenden von einer Kühlflüssigkeit durchströmbaren Rohren. In einem Endbereich des Gehäuses münden die Rohrbündel in eine Kühlflüssigkeitskammer. Die Mantelfläche des Gehäuses weist eine je mit einem Stutzen versehene Gaseintritts- und Gasaustrittsöffnung auf. Sowohl der Eintritts- als auch der Austrittsstutzen sind mit einer Zu- bzw. Ableitung verbunden. Im Regelfall ist der Querschnitt des Eintrittsstutzens entlang des Strömungsweges konstant, wobei jeder Querschnitt durch zwei Achsen festgelegt ist, wovon eine Achse (Hauptachse 1) parallel zur Längsachse des Gehäuses liegt und eine zweite Achse (Hauptachse 2) senkrecht auf der erstgenannten Achse (Hauptachse 1) steht. A generic gas cooler is from the DE 35 13 936 C2 known. It consists of a cylindrically shaped housing and longitudinally arranged tube bundles with parallel through which a cooling liquid can flow. In one end region of the housing, the tube bundles open into a coolant chamber. The lateral surface of the housing has a gas inlet and gas outlet opening, each provided with a connecting piece. Both the inlet and the outlet are connected to an inlet and outlet. As a rule, the cross section of the inlet nozzle along the flow path is constant, each cross section being defined by two axes, one axis of which (main axis 1 ) is parallel to the longitudinal axis of the housing and a second axis (main axis 2 ) perpendicular to the first-mentioned axis (main axis 1 ) stands.

Aus der DE 805 0498 und der US 1,055,196 A sind Kühler bekannt, bei denen der Querschnitt des Eintrittsstutzens zunächst konstant ist und dann mit einer Sprungstelle fortlaufend zunimmt, so dass ein Kegel gebildet wird.From the DE 805 0498 and the US 1,055,196 A. Coolers are known in which the cross-section of the inlet nozzle is initially constant and then increases continuously with a discontinuity, so that a cone is formed.

Es sind aber auch Sonderkonstruktionen bekannt, bei denen der Querschnitt des Eintrittsstutzens fortlaufend ohne Sprungstelle zunimmt, wobei die beiden Hauptachsen (HA1, HA2) entlang des Strömungsweges gleichzeitig zunehmen, so dass der Eintrittsstutzen einen Kegel bildet.It but also special constructions are known in which the cross section of the entrance stub increases continuously without a jump, wherein the two major axes (HA1, HA2) along the flow path at the same time increase so that the inlet nozzle forms a cone.

Nachteilig bei den bekannten Konstruktionen ist, dass die Druckverluste im Einströmbereich des Kühlers unverhältnismäßig hoch sind.adversely in the known constructions, the pressure losses in the inflow the radiator disproportionately high are.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gaskühler für eine Verdichteranlage anzugeben, der signifikant geringere Druckverluste im Einströmbereich des Kühlers aufweist im Vergleich zum bekannten Stand der Technik.task The invention is a gas cooler for one Compressor indicate the significantly lower pressure losses in the inflow area the radiator has in comparison to the known prior art.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.These Task is based on the generic term in conjunction with the characterizing Characteristics of claim 1 solved. Advantageous developments are the subject of dependent claims.

Nach der Lehre der Erfindung wächst die Hauptachse 1 (HA1) entlang des Strömungsweges ausgehend vom Anfangsquerschnitt zumindest über einen bestimmten Abschnitt fortlaufend an, während die Hauptachse 2 (HA2) alternativ fortlaufend kleiner wird oder gleich bleibt oder anwächst und der Endquerschnitt eine langlochartige Form bildet, wobei im letzteren Fall des Anwachsens der Hauptachse 2 (HA2) mit Ausnahme des Anfangsquerschnittes die Hauptachse 1 (HA1) immer größer ist als die Hauptachse 2 (HA2). In allen Fällen führt die vorgeschlagene Konstruktion zu einem sich zum Langloch aufweitenden Eintrittsstutzen. Vorzugsweise ist der Endquerschnitt oval oder ellipsenförmig. Aber auch ein rauten-, trapezförmiger- oder rechteckiger Querschnitt mit oder ohne abgerundete Ecken ist vorstellbar. Wahlweise kann die Zunahme der Hauptachse 1 (HA1) beginnend vom Anfangsquerschnitt bis zum die Mantelfläche des Gehäuses durchdringenden Endquerschnitt erfolgen. Ebenso kann es vorteilhaft sein, die langlochartige Erweiterung zu begrenzen und ab einem bestimmten Endquerschnitt oberhalb der Mantelfläche des Gehäuses das Verhältnis von Hauptachse 1 (HA1) zur Hauptachse 2 (HA2) konstant zu lassen.According to the teachings of the invention, the major axis grows 1 (HA1) along the flow path starting from the initial cross section at least over a certain section continuously, while the main axis 2 (HA2) alternatively becomes progressively smaller or stays the same or increases and the end cross-section forms a slot-like shape, in the latter case of the growth of the major axis 2 (HA2) with the exception of the initial cross section the main axis 1 (HA1) is always larger than the main axis 2 (HA2). In all cases, the proposed construction leads to a widening to the slot inlet. Preferably, the end cross section is oval or elliptical. But also a rhomboid, trapezoidal or rectangular cross section with or without rounded corners is conceivable. Optionally, the increase in the major axis 1 (HA1) starting from the initial cross-section to the end face of the housing penetrating end cross-section. It may also be advantageous to limit the slot-like extension and above a certain end cross-section above the lateral surface of the housing, the ratio of the main axis 1 (HA1) to the main axis 2 (HA2) to be constant.

Die vorgeschlagene Ausbildung des Eintrittsstutzens minimiert einerseits den Druckverlust im Einströmbereich des Gaskühlers und unterstützt andererseits die Verteilung der Strömung in Längsrichtung des Gaskühlers bereits im Einströmraum.The proposed formation of the inlet nozzle minimizes one hand the pressure loss in the inflow area of the gas cooler and supported on the other hand, the distribution of the flow in the longitudinal direction of the gas cooler already in the inflow space.

Der so ausgebildete Eintrittsstutzen kann gerade oder gekrümmt und in 12-Uhr-Lage oder versetzt dazu angeordnet sein. Er kann fluchtgleich zum Austrittsstutzen liegen oder versetzt dazu.Of the so formed inlet nozzle can be straight or curved and in 12 o'clock position or offset to be arranged. He can escape lie to the outlet nozzle or offset.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Eintrittsstutzen fest mit dem Gehäusemantel verbunden sein oder ein separates demontierbares Element zwischen Gehäusemantel und Zuleitung bilden.To a further feature of the invention, the inlet nozzle fixed connected to the housing shell be or a separate removable element between housing shell and supply line.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further Features, advantages and details of the invention will become apparent the following description of illustrated in a drawing Embodiments. Show it:

1 in einer perspektivischen Darstellung einen Gaskühler mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Eintrittsstutzen; 1 in a perspective view of a gas cooler with an inventively designed inlet nozzle;

2 wie 1, aber in einer anderen Darstellung; 2 as 1 but in another presentation;

3 in einer Stirnseitenansicht einen Gaskühler mit einem versetzt angeordneten Eintrittsstutzen; 3 in a front view of a gas cooler with a staggered inlet nozzle;

4 wie 1, aber eine andere Ausführungsform. 4 as 1 but another embodiment.

5 in einer perspektivischen Darstellung einen Gaskühler nach dem Stand der Technik; 5 in a perspective view of a gas cooler according to the prior art;

6 in einer perspektivischen Darstellung einen Gaskühler nach dem Stand der Technik mit einem kegelig ausgebildeten Eintrittsstutzen; 6 in a perspective view of a gas cooler according to the prior art with a conically shaped inlet nozzle;

5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Gaskühler 1 nach dem Stand der Technik. Die Hauptbauteile dieses Gaskühlers 1 sind ein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 2 mit darin in Längsrichtung des Gehäuses 2 angeordneten Rohrbündeln 3 und einem daran angeordneten Kondensatabscheider 4. Auf der Mantelfläche 5 des Gehäuses 2 ist eine Eintrittsöffnung 6 und eine Austrittsöffnung 7 für das Gas angebracht. Jede Öffnung 6, 7 ist mit einem Stutzen versehen, wobei der hier rechts liegende Stutzen den Eintrittsstutzen 8 und der hier links liegende Stutzen den Austrittsstutzen 9 bildet. Die Zuführleitung 10 sowie die Abführleitung 11 sind mit gestrichelten Linien angedeutet. Die in der Zuführleitung 10 bzw. Abführleitung 11 eingezeichneten Pfeile 12, 13 kennzeichnen den Strömungsweg des Gases. Im Raum oberhalb der Rohrbündel 3 sind Trennbleche 14-18 vorgesehen, die den Raum in Kammern unterteilen. In einem Endbereich des Gehäuses 2 ist eine Kühlflüssigkeitskammer 19 angeordnet, in die die hier nicht dargestellten Rohre in den Rohrbündeln 3 münden. In bekannter Weise ist der Querschnitt des Eintrittsstutzens 8 entlang des Strömungsweges 12 konstant, unabhängig davon ob er wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt, gekrümmt oder gerade ist. Dies gilt auch für den Versatz zum Austrittsstutzen 9, d.h. dass die Mittelpunktslinie des Eintritts- 8 bzw. des Austrittsstutzens 9 nicht die gleiche Mantellinie des Gehäuses 2 schneidet. 5 shows a perspective view of a gas cooler 1 According to the state of the art. The main components of this gas cooler 1 are a cylindrically shaped housing 2 with it in the longitudinal direction of the housing 2 arranged tube bundles 3 and a condensate separator disposed thereon 4 , On the lateral surface 5 of the housing 2 is an entrance opening 6 and an exit opening 7 attached for the gas. Every opening 6 . 7 is provided with a nozzle, with the right here nozzle lying the inlet nozzle 8th and here the left-side nozzle the outlet nozzle 9 forms. The feed line 10 as well as the discharge line 11 are indicated by dashed lines. The in the feed line 10 or discharge line 11 drawn arrows 12 . 13 indicate the flow path of the gas. In the room above the tube bundles 3 are dividers 14 - 18 provided that divide the room into chambers. In one end area of the housing 2 is a coolant chamber 19 arranged in the pipes, not shown here in the tube bundles 3 lead. In known manner, the cross section of the inlet nozzle 8th along the flow path 12 constant, regardless of whether it is shown, curved or straight as in this embodiment. This also applies to the offset to the outlet nozzle 9 ie that the midpoint line of the entry 8th or the outlet nozzle 9 not the same generatrix of the housing 2 cuts.

6 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine andere Bauform eines Gaskühlers nach dem Stand der Technik, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen gewählt worden sind. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 5 sind im zylindrisch ausgebildeten Gehäuse 2 zwei Kammern hintereinander angeordnet. In der ersten Kammer liegt das Rohrbündel 3 einschließlich der Kühlflüssigkeitskammer 19, in der zweiten ein Kondensatabscheider 4. Beide Kammern sind durch ein Trennblech 14 voneinander abgeteilt. Ein weiterer Unterschied betrifft die Form des Eintrittsstutzens 21. Der Querschnitt entlang des Strömungsweges 12 nimmt hier fortlaufend zu, so dass sich eine kegelige Form ergibt. 6 shows in a perspective view of another design of a gas cooler according to the prior art, wherein like reference numerals have been selected for the same parts. In contrast to the embodiment according to 5 are in the cylindrically shaped housing 2 two chambers arranged one behind the other. The tube bundle lies in the first chamber 3 including the cooling liquid chamber 19 , in the second a condensate separator 4 , Both chambers are through a separating plate 14 separated from each other. Another difference concerns the shape of the inlet nozzle 21 , The cross section along the flow path 12 increases continuously, resulting in a conical shape.

In den 1 und 2 sind in zwei unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen ein Gaskühler 22 mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Eintrittsstutzen 23 dargestellt, wobei ansonsten für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. Der erfindungsgemäß ausgebildete Eintrittsstutzen 23 ist in der Weise charakterisiert, dass der Querschnitt des Eintrittsstutzens 23 entlang des Strömungsweges 12 ausgehend vom Anfangsquerschnitt 25 ohne Sprungstelle fortlaufend zunimmt. Jeder der Querschnitte ist durch zwei Achsen festgelegt. Eine Achse (HA1) liegt parallel zur Längsachse 24 des Gehäuses 2. Die zweite Achse (HA2) steht senkrecht auf der ersten. Für dieses Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass der Anfangsquerschnitt 25 eine Kreisfläche ist und somit gilt: HA1 = HA2. Weiterhin sei angenommen, dass die zweite Achse (HA2) entlang des Strömungsweges 12 konstant bleibt und somit für den Endquerschnitt 26 gilt: HA2' = HA2. Im Unterschied dazu nimmt die erste Achse (HA1) entlang des Strömungsweges 12 stark zu, so dass im Endquerschnitt 26 gilt: HA1' > HA1, vorzugsweise HA1' = 1,15 – 3,0 × HA1. Durch diese Bedingung bildet der Endquerschnitt 26 in diesem Ausführungsbeispiel ein Oval, wobei die dazugehörige Öffnung in der Mantelfläche 5 des Gehäuses 2 entsprechend ausgebildet sein muss.In the 1 and 2 are in two different perspective views a gas cooler 22 with an inventively designed inlet nozzle 23 shown, wherein otherwise the same reference numerals have been used for the same parts. The inventively designed inlet nozzle 23 is characterized in that the cross-section of the inlet nozzle 23 along the flow path 12 starting from the initial cross-section 25 without discontinuity increases continuously. Each of the cross sections is defined by two axes. An axis (HA1) is parallel to the longitudinal axis 24 of the housing 2 , The second axis (HA2) is perpendicular to the first. For this embodiment, assume that the initial cross section 25 is a circular area and thus applies: HA1 = HA2. Further assume that the second axis (HA2) is along the flow path 12 remains constant and thus for the final cross-section 26 applies: HA2 '= HA2. In contrast, the first axis (HA1) takes along the flow path 12 strong too, so in the final cross-section 26 the following applies: HA1 '> HA1, preferably HA1' = 1.15-3.0 × HA1. This condition forms the final cross-section 26 in this embodiment, an oval, wherein the associated opening in the lateral surface 5 of the housing 2 must be trained accordingly.

3 zeigt in einer Stirnseitenansicht einen Gaskühler 27 mit einem seitlich versetzt angeordneten Eintrittsstutzen 28. Auch für diese 3 sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Auch für dieses Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass der Anfangsquerschnitt 23 eine Kreisfläche ist und die zweite Achse (HA2) entlang des Strömungsweges 12 konstant bleibt. Die Veränderung der ersten Achse (HA1) ist hier nicht erkennbar. Deutlich ist in dieser Darstellung zu erkennen, dass die die Mittelpunkte aller Querschnitte verbindende Linie 29 gekrümmt ist. Sie kann aber je nach den Einbaubedingungen und Platzverhältnissen auch gerade sein. 3 shows in a front view of a gas cooler 27 with a laterally staggered inlet nozzle 28 , Also for this 3 the same reference numerals have been used for identical parts. Also for this embodiment, it is assumed that the initial cross section 23 is a circular area and the second axis (HA2) along the flow path 12 remains constant. The change of the first axis (HA1) is not recognizable here. It can be clearly seen in this illustration that the line connecting the midpoints of all cross sections 29 is curved. But it can also be straight depending on the installation conditions and space conditions.

In 4 ist in einer perspektivischen Darstellung vergleichbar wie 1 eine weitere Ausführungsform eines Gaskühlers 30 dargestellt. Im Unterschied zu 1 ist die langlochartige Erweiterung des Eintrittsstutzens 31 begrenzt. Der Doppelpfeil 32 kennzeichnet die Länge des Abschnittes der langlochartigen Erweiterung in Richtung der Längsachse 24 des Gehäuses 2. Danach bleibt das Verhältnis von Hauptachse 1 (HA1) zur Hauptachse 2 (HA2) konstant bis zur Durchdringung der Mantelfläche 5 des Gehäuses 2.In 4 is similar in a perspective view 1 another embodiment of a gas cooler 30 shown. In contrast to 1 is the slot-like extension of the inlet nozzle 31 limited. The double arrow 32 indicates the length of the section of the slot-like extension in the direction of the longitudinal axis 24 of the housing 2 , After that, the ratio of main axis remains 1 (HA1) to the main axis 2 (HA2) constant up to the penetration of the lateral surface 5 of the housing 2 ,

Bezugszeichenliste

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Claims

Gas cooler for a compressor system with a cylindrically shaped housing and longitudinally therein arranged tube bundles with parallel lying, can be traversed by a cooling liquid pipes, the tube bundles open into a cooling liquid chamber and the housing has on the lateral surface at least one provided with a nozzle gas inlet and gas outlet and both the inlet and the outlet nozzle with an Can be connected, wherein the cross section of the inlet nozzle along the flow path starting from the initial cross section without discontinuity increases continuously and each of these cross sections is defined by two axes, of which one axis (HA1) is parallel to the longitudinal axis of the housing and a second axis (HA2 ) is perpendicular to the first axis (HA1), characterized in that the main axis 1 (HA1) along the flow path ( 12 ) starting from the initial cross-section ( 23 ) increases at least over a certain section continuously, while the main axis 2 (HA2) alternatively becomes progressively smaller or stays the same or increases and the end cross-section forms a slot-like shape, in the latter case of the growth of the major axis 2 (HA2) with the exception of the initial cross section the main axis 1 (HA1) is always larger than the main axis 2 (HA2).

Gas cooler according to claim 1, characterized in that the main axis 1 (HA1) along the flow path ( 12 ) starting from the initial cross-section continuously to the lateral surface ( 5 ) of the housing ( 2 ) penetrating end cross-section increases.

Gas cooler according to claim 1, characterized in that the main axis 1 (HA1) along the flow path ( 12 ) from the initial cross-section continuously to an end cross-section above the lateral surface ( 5 ) of the housing ( 2 ) and then the ratio of major axis 1 (HA1) to the main axis 2 (HA2) remains constant.

Gas cooler according to one of claims 1-3, characterized in that the end cross-section forms an oval or elliptical shape, wherein the longer axis parallel to the longitudinal axis of the housing ( 2 ) lies.

Gas cooler according to one of claims 1-3, characterized in that the end cross-section forms a quadrangular shape with and without rounded corners, wherein the longer extension parallel to the longitudinal axis of the housing ( 2 ) lies.

gas cooler according to the claims 1-5, characterized in that in the end cross section the ratio between the two major axes (HA1 / HA2) is at least 1.15.

Gas cooler according to one of claims 1-6, characterized in that by the connection of all centers of all cross-sections of the inlet nozzle ( 21 . 26 ) a line ( 27 ), which is straight.

Gas cooler according to one of claims 1-6, characterized in that by the connection of all centers of all cross-sections of the inlet nozzle ( 21 . 26 ) a line ( 27 ) defining a curvature.

Gas cooler according to claim 7 or 8, characterized in that the line ( 27 ) perpendicular to the generatrix of the housing ( 2 ) stands.

Gas cooler according to claim 7 or 8, characterized in that the line ( 27 ) an angle to the generatrix of the housing ( 2 ) having.

Gas cooler according to one of claims 7 to 10, characterized in that in the jacket area ( 5 ) of the housing ( 2 ) lying endpoint of the midpoint line lying in 12 o'clock position surface line of the housing ( 2 ) pierces or offset to one of the two sides of a surface line in the range between 10 o'clock or 2 o'clock position.

Gas cooler according to one of claims 1-11, characterized in that the inlet nozzle ( 21 . 26 ) aligned or offset to the outlet nozzle ( 9 ) is arranged.

Gas cooler according to one of claims 1-12, characterized in that the inlet connection ( 21 . 26 ) fixed to the housing shell ( 5 ) connected is.

Gas cooler according to one of claims 1-13, characterized in that the inlet nozzle as se dismantable element between housing shell ( 5 ) and supply line ( 10 ) is trained.