DE3513936A1

DE3513936A1 - Kuehleinrichtung fuer einen mehrstufigen verdichter

Info

Publication number: DE3513936A1
Application number: DE19853513936
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Köller
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1986-02-27
Also published as: IN165304B; GB2163247B; AU4444085A; DE3513936C2; FR2571444A1; GB8520448D0; US4685509A; GB2163247A; AU585516B2; BR8503907A; FR2571444B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für einen mehrstufigen Verdichter mit zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Kühlern, die das durch die zugeführte Verdichterarbeit erwärmte Medium der vorangehenden Stufe kühlen, wobei das Gehäuse Kammern besitzt, die in unterschiedliche Druckstufen getrennt sind, mittels Eintritts- und Austrittsrohr mit dem Verdichter verbunden sind und Wasserabscheider mit zugehöriger Kondensatabführungsleitung besitzen.

Mehrstufige Verdichteranlagen mit einer Förderleistung zwischen 20.000 und 200.000 m3/h bei Enddrücken zwischen 6 bis 12 bar kommen zur Verdichtung von Luft oder ähnlichen Gasen zum Einsatz. Bei einem Saugdruck von 5 bis 6 bar erreichen mehrstufige Verdichteranlagen Enddrücke bis zu 40 bar.

Für eine Reihe von Anwendungsfällen ist eine Kompaktausführung, eine sogenannte Package, erforderlich. Bei dem Kompaktaufbau einer Verdichteranlage nehmen die Kühler ein relativ großes Volumen der Gesamtanlage ein. Bei einem vierstufigen Verdichter werden beim Einsatz eines Nachkühlers insgesamt vier Kühler benötigt.

Aus dem Prospekt MA 23.42/10.81 der Firma Mannesmann Demag sind Verdichteranlagen in Kompaktbauart bekannt. Bedingt durch ihre Baugröße bestimmen die Kühler in starkem Maße den Raumbedarf der Verdichteranlage (Fotos unterer Teil, Seite 6 des Prospektes).

Als Kühler werden bei Wasserkühlung meist langgestreckte Behälter mit kreisförmiger Grundfläche eingesetzt, in die achsparallel Kühlelemente eingebaut sind. Die Kühlelemente werden vom Kühlwasser durchströmt. Parallel zu den Kühlelementen ist der Wasserabscheider angeordnet. Das zu kühlende Medium wird von Leitblechen geführt.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Kühler ist eine bis zu ömalige Umlenkung des zu kühlenden Mediums im Kühler, insbesondere dann, wenn der Wasserabscheider parallel zu den Kühlelementen angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß das zu kühlende Medium mit einem Minimum an Druckverlusten geführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor.

Durch die Anordnung des Wasserabscheiders in einer vom Kühlelementraum getrennten Kammer kann das Medium nicht nur durch die Wasserabscheider vertikal geführt, sondern auch ohne vorherige Umlenkung vertikal durch die Kühlelemente geleitet werden. Insgesamt wird hierbei das zu kühlende Medium nur zweimal umgelenkt.

Die eigene Kammer für den Wasserabscheider ermöglicht das Ausnutzen des vollen Durchmessers des Gehäuses und erlaubt damit eine angemessene Dimensionierung der Wasserabscheider. Dabei kann der volle Innenraum des zylindrisehen Hohlraumes genutzt werden, in dem die Wasserabscheider hintereinander oder treppenförmig übereinander angeordnet werden.

Die Kühlwasserrohre werden durch den Hohlraum der jeweiligen Druckstufe an den Wasserabscheidern vorbeigeführt. Die bevorzugte Bauweise ist die Anordnung der gesamten Kühlwasserzufuhr von einer Seite der Kühleinrichtung her. Hierzu wird der Hohlraum des einen Kühlers durch Dichtungen gegenüber der Kammer des anderen Kühlers druckmäßig getrennt. Bei dieser Bauweise ist ein einfaches Auswechseln von Kühlelementen möglich, insbesondere dann, wenn sie schubkastenartig eingebaut sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Verdichteranlage,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Zweikammerkühlers, die Einblick in dessen inneren Aufbau gibt,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Kühlers,
Fig. 4 den Schnitt A-A aus der Fig. 3,
Fig. 5 den Schnitt B-B aus der Fig. 3,

Fig. 6 den Schnitt C-C aus der Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt das Fließ- und Kühlwasserschema eines vierstufigen Getriebe-Turboverdichters mit Nachkühlung. Der Verdichter 60 besitzt beidseitig seines Getriebegehäuses angeordnete Uerdichterstufen 61 und 62, 63 und 64. Die Uerdichterstufen 61 und 62 sind über Verbindungsleitungen 17, 18, 27 mit dem einen Kühlergehäuse 50 verbunden, die Uerdichterstufen 63 und 64 sind über Uerbindungsleitungen 37, 38, 47 mit dem anderen Kühlergehäuse 55 und über eine Uerbindungsleitung 28 mit dem Gehäuse 50 verbunden. Im Gehäuse 50 sind die Kühler 10 und 20 angeordnet, im Gehäuse 55 die Kühler 30 und 40. Die Uerbindungsleitungen zwischen den Uerdichterstufen und den Kühlergehäusen gliedern sich auf in Eintrittsrohre 17, 27, 37, 47 und Austrittsrohre 18, 28, 38, 48. Kühlwasserzufuhr leitungen 71 und 74 führen zu Kühlelementen 22 und 12 im Kühlergehäuse 50, die wiederum jeweils mit Kühlwasserabfuhrleitungen 72 und 75 verbunden sind. Eine entsprechende Kühlwasserzufuhr und -abfuhr ist für die im Kühlergehäuse 55 angeordneten Kühlelemente 32 und 42 vorgesehen. Jedem Kühlerelement ist ein Wasserabscheider 15, 25, 35, 45 zugeordnet. Das dort gebildete Kondensat wird mittels Kondensatrohren 19, 29, 39, 49 über eine Kondensatsammelleitung 73 abgeführt.

Die Fig. 2 zeigt die perspektivische Darstellung des Gehäuses 50 mit den Kühlern 10 und 20, von denen letzterer, weil von anderen Teilen verdeckt, nicht sichtbar ist. Im zylindrischen Gehäuse 50 sind die Kühlelemente 12 und 22 achsparallel angeordnet. Zwischen den Kühlelementen 12 und 22 befindet sich eine Trennwand 52. Diese hat in dem Bereich oberhalb der Kühlelemente 12 und 22 eine wendeiförmige Gestalt und bildet mit der Gehäusewand freie Räume 53 und 58 oberhalb der Kühlelemente 12 bzw.

22. Im größeren Teil des freien Raumes 53 ist in der Gehäusewand 51 das Eintrittsrohr 17 angeordnet. Die Pfeile in der Fig. 2 zeigen die Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums an. Das Medium wird vertikal durch die Kühlelemente geführt. Im Abstand zum Kopf- bzw. zum Fußende des Gehäuses 50 sind die Trennwände 13 und 23 vorgesehen, die rechtwinklig zur Mittenachse des Gehäuses 50 angeordnet sind. Sie bilden mit der Gehäusewand 51 und den Stirnwänden 57, 56 jeweils einen zylindrischen Hohlraum 14 und 24. Die Trennwand 13 hat im Bereich unterhalb des Kühlelementes 12 eine Ausnehmung 26. Nach Verlassen des Kühlelementes 22 strömt das Medium durch die Ausnehmung 26 in den zylindrischen Hohlraum 24, in dem der Wasserabscheider 25 horizontal angeordnet ist. Aus Montagegründen ist der Wasserabscheider 25 vertikal in Mittenachsrichtung geteilt. Achsparallel zur Mittenachse des zylindrischen Hohlraums 24 sind die Kühlwasserzufuhren 71 und 74 und die Kühlwasserabfuhren 72 und 75 geführt. Im oberen Bereich des zylindrischen Hohlraumes 24 ist das Austrittsrohr 28 angeordnet. Im größeren Teil des freien Raumes 58 ist in der Gehäusewand 51 das Eintrittsrohr 27, im oberen Bereich des zylindrischen Hohlraums 14 das Austrittsrohr 18 angeordnet. Im zylindrischen Hohlraum 14 ist horizontal der Wasserabscheider 15 angeordnet. Durch diesen tritt das vom Kühlelement 12 durch die Ausnehmung 16 in der Trennwand 23 strömende Medium hindurch zum Austrittsrohr 18. Mittels Kondensat rohren 19 bzw. 29 wird das von den Wasserabscheidern abgeschiedene Wasser aus den Hohlräumen 14 bzw. 24 abgeleitet.

Die Fig. 3 zeigt in schematischer Form das Gehäuse 50 mit den Druckstufen Pl und P2, die durch die Trennwand 52 und

die Trennwände 13 u. 23 voneinander getrennt sind. Die Kühlelemente 12 und 22 sind parallel zueinander angeordnet. Der obere Teil der Trennwand 52 ist wendelförmig ausgeführt. Die Eintrittsrohre 17 und 27 sind im Scheitel ^r> des Gehäuses 50 angeordnet.

Durch den starken Wendel der Trennwand 52 besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit von betrieblichen Notwendigkeiten die Anschlußstelle des Eintrittsrohres in einem relativ großen Bereich zu variieren. Die Austrittsrohre 18 bzw. 28 sind ebenfalls im Scheitelpunkt des Gehäuses angeordnet und können ebenfalls durch Versetzen der Anschlußstelle den betrieblichen Gegebenheiten angepaßt werden. Durch den zylindrischen Hohlraum 24 sind die Kühlwasserzu- und -abfuhr 71, 72 bzw. 74, 75 geführt.

Die Fig. 4 zeigt den Schnitt A-A aus der Fig. 3. Die Trennwand 13 ist zum Kühlelement 12 geschlossen und besitzt zum Kühlelement 22 die Ausnehmung 26. In dem zylindrischen Hohlraum 24 ist horizontal der Wasserabscheider 25 angeordnet. Das Kondensat wird durch das Kondensatrohr 29 abgeführt. Das Medium wird vertikal durch den Wasserabscheider geleitet und verläßt das Gehäuse 50 durch das Austrittsrohr 28.

Die Fig. 5 zeigt den Schnitt B-B der Fig. 3. Durch das Eintrittsrohr 27 gelangt das zu kühlende Medium in das Gehäuse 50 und wird durch die Trennwand 52 zum Kühlelement 22 geleitet. Je nach Winkel des wendeiförmigen Teils der Trennwand 52 kann das Eintrittsrohr 27 zum Scheitel des Gehäuses 50 in einem relativ weiten Bereich angeordnet werden.

Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt C-C der Fig. 2 im Bereich des Hohlraumes 24. In dem sich in der Kammer 11 befindenden Kühlelement 12 münden in seiner Stirnfläche das Kühlwasserzuführrohr 74 und das Kühlwasserabführrohr 75. Beide Rohre 74, 75 durchdringen die Stirnwand 57 des Hohlraumes 24. In der Stirnwand 57 ist eine verschließbare Montageöffnung 59 vorgesehen, durch die das Kühlelement 12 hindurchziehbar ist. Zwischen der Außenwandung des Kühlelementes 12 und der Trennwand 13 sind Dichteiemente 80 vorgesehen. Sie trennen die Kammer 11 druckmäßig vom zylindrischen Hohlraum 24. Das aus der (in der Zeichnung nicht sichtbaren) Kammer 21 kommende Gas durchströmt den Hohlraum 24 und verläßt ihn durch das Austrittsrohr 28. Quer zur Strömungsrichtung des Gases ist der Wasserabscheider 15 angeordnet. Das abgeschiedene Kondensat wird durch das Kondensatrohr 29 abgeführt.

Claims

Kühleinrichtung für einen mehrstufigen Verdichter Patentansprüche

1. Kühleinrichtung für einen mehrstufigen Verdichter mit zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Kühlern, die das durch die zugeführte Verdichterarbeit erwärmte Medium der vorangehenden Stufe kühlen, wobei das Gehäuse Kammern besitzt, die in unterschiedliche Druckstufen getrennt sind, mittels Eintritts- und Austrittsrohr mit dem Verdichter verbunden sind und Wasserabscheider mit zugehöriger Kondensatabführungsleitung besitzen,

dadurch gekennzeichnet,
daß im Abstand zu dem Kopf- bzw. Fußende des Gehäuses

TELEFAX: TELETEX: TELEGRAMM TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: 030/891 78 50 TELEX: INVENTION 030/891 60 37 BERLINER BANK AG. P MEISSNER. BLN-W npRi im HCPi IM -31 ΛηηΛΤ it mi

(50) Trennwände (13, 23) vorgesehen sind, die mit der Gehäusewand (51) und der jeweiligen Stirnwand (57, 56) des Gehäuses (50) je einen zylindrischen Hohlraum (24, 14)

zur Aufnahme der Wasserabscheider (15, 25) bilden.
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2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Trennwände (13 bzw. 23) jeweils eine Ausnehmung (26 bzw. 16) besitzen, durch die das Gas nach Austritt _aus den Kühlelementen (22 bzw. 12) in den zylindrischen Hohlraum (24 bzw. 14) strömt.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß in dem zylindrischen Hohlraum (14 bzw. 24) im oberen Bereich der Gehäusewand (51) ein Austrittsrohr (18 bzw. 28) vorgesehen ist.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß in dem zylindrischen Hohlraum (14 bzw. 24) der Wasserabscheider (15 bzw. 25) in horizontaler Lage leckagefrei befestigbar angeordnet sind.

5. Kühleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine mit der Gehäusewand (51) sowie mit den einander zugewandten Seiten der Trennwände (13 und 23) verbundene Trennwand (52) vorgesehen ist, die im wesentlichen achsparallel zur Mittenachse des Gehäuses (50) geführt ist.

6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

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daß die Trennwand (52) im Bereich der Kühlelemente (12, 22) geradflächig, außerhalb dieses Bereiches mindestens auf einer Seite wendelförmig ausgebildet ist.

7. Kühleinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß der wendeiförmige Teil der Trennwand (52) aus mindestens drei geradflächigen Teilabschnitten gebildet ist.

8. Kühleinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der freie Raum (53), der gebildet wird aus dem wendeiförmigen Teil der Trennwand (52), den Trennwänden (13 und 23) und der Oberfläche der Kühlelemente (12 bzw. 22), sich in Richtung zum druckmäßig zugehörigen zylindrischen Hohlraum (14 bzw. 24) verjüngt.

9. Kühleinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß im oberen Teil der Gehäusewand (51) im Bereich des größeren Teils des freien Raumes (53) das jeweilige Eintrittsrohr (17, 27) vorgesehen ist.

10. Kühleinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß an den Kühlelementen (12, 22) Kühlwasserzuführrohre (71, 74) und Kühlwasserabführrohre (72, 75) vorgesehen sind, die achsparallel zur Mittenachse des Gehäuses (50) durch die Hohlräume (14, 24) geführt sind und die Stirnwand (56, 57) durchdringen.

11. Kühleinrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kühlwasserzu- und -abfuhr (71, 72) des Kühlelementes (12) durch den Hohlraum (24) des Kühlers (20) geführt ist.

12. Kühleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen der Außenwandung des Kühlelementes (12) und der Trennwand (13) Dichtelemente (80) vorgesehen sind, die die Druckkammer (11) von dem Hohlraum (24) druckmäßig trennt.

13. Kühleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dichtelemente (80) aus Gummi bestehen. l'j

14. Kühleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dichtelemente (80) eine lippenförmige Gestalt besitzen.