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Axialkompressor mit Zwischenkühler Die Erfindung bezieht sich auf
einen Axialkompressor mit mehreren Stufen und mit mindestens einem Kühler.
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Zweck der Erfindung ist, den Kühler mit dem Kompressorgehäuse derart
zu vereinigen, daß das vereinigte Gehäuse in seinen äußeren Teilen annähernd die
gleichen Temperaturen aufweist wie in seinen inneren Teilen, wodurch Wärmespannungen
und Deformationen vorgebeugt wird, ferner daß die Saug- und die Druckkanäle einer
Stufengruppe des Kompressors benachbart angeordnet werden dürfen, ohne daß hierbei
durch die sie trennenden Gehäusewände hindurch ein Wärmeaustausch von schädlichem
Ausmaß stattfinden kann.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Zwischenkühler derart mit dem
Kompressorgehäuse vereinigt ist, daß das von einer Stufengruppe des Kompressors
angesaugte und in ihr in einer axialen Richtung geförderte Medium alsdann in der
dieser entgegengesetzten axialen Richtung den Kühler durchfließt und so in verdichtetem,
aber in gekühltem Zustand in Druckkanäle gelangt, welche den Saugkanälen der Stufengruppe
benachbart isind.
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In weiterer Ausgestaltung wird im Gehäuse eine zweite zur ersten koaxiale
Stufengruppe derart angeordnet, daß sie aus den den Saugkanälen der ersten benachbarten
Druckkanälen saugend in einer axialen Richtung fördert, welche der Förderrichtung
der ersten entgegengesetzt ist. Hierdurch wird der weitere Vorteil erzielt, daß
die Axialschübe der Rotoren der beiden Stufengruppen gegeneinander ausgewogen werden
können, ohne daß es hierzu einer besonderen komplizierten Leitungsführung für das
Fördermedium bedarf. Ferner wird hierdurch im mittleren Teil des Kompressors einer
Temperaturausdehnung des Gehäuses vorgebeugt,
und es wird dadurch
ermöglicht, den Kompressor dort, also nahe seinem Schwerpunkt, fest zu fundieren
und ebenso den ebenfalls dort liegenden Saugstutzen unter Ersparung von Ausdehnungsstücken
fest mit der Saugleitung zu verbinden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist auch die zweite Stufengruppe
mindestens einen Kühler auf, welcher von dem von.ihr geförderten Medium in der ihrer
Förderrichtung entgegengesetzten Richtung durchflossen wird, derart, daß das geförderte
Medium in weiter verdichtetem, aber in gekühltem Zustand in Druckkanäle und von
dort in den Druckstutzen des Kompressors gelangt, welche den Saugkanälen der ersten
Stufengruppe und mit ihnen dem Saugstutzen des Kompressors benachbart sind. Hierdurch
wird der weitere Vorteil erzielt, daß nunmehr auch der Druckstutzen unter Ersparung
von Ausdehnungsstücken fest mit der Druckleitung verbunden wenden kann, daß somit
im gesamten, den Saug- und den Druckstutzen sowie den Schwerpunkt des Kompressors
enthaltenden mittleren Teil einer Temperaturausdehnung vorgebeugt wind und der Kompressor
daher dort fest fundiert und fest angeschlossen werden kann, während die heißen,
gleitend abzustützenden oder sogar frei tragenden Enden des Kompressors sich frei
ausdehnen können.
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An Hand der Zeichnung sollen nachstehend Ausführungsbeispiele und
zugleich soll auch die Erfindung noch näher erläutert werden.
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Fig. i bis 4 zeigen in schematischer Darstellung einen mit zwei Stufengruppen
undeinem Kühlerpaar versehenen Kompressor nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig.
i einen horizontalen Längsschnitt, Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt, Fig. 3
einen Querschnitt in der in Fig. i und 2 mit I-I bezeichneten Schnittebene, Fig.
4 einen Querschnitt in der in Fig. i und 2 mit II-II bezeichneten Schnittebene,
Fig. 5 bis io zeigen in schematischer Darstellung einen ebenfalls mit zwei Stufengruppen,
jedoch mit zwei Kühlerpaaren versehenen Kompressor nach der Erfindung, und zwar
zeigt Fig. 5 einen horizontalen Längsschnitt, Fig. 6 einen vertikalen Längsschnitt,
Fig. 7 einen Querschnitt in den in Fig. 5 und 6 mit 111-III bezeichneten Schnittebenen,
Fig. 8 einen Querschnitt in der in Fig. 5 und 6 mit IV-IV bezeichnetem Schnittebene,
Fig. 9 einen Querschnitt in der in Fig. 5 und 6 mit VI-VI bezeichneten Schnittebene,
Fig. io einen vertikalen Längsschnitt in der in Fig. 5, 7 und 9 mit V-V bezeichneten
Schnittebene. Jede Stufengruppe besteht aus einem auf seiner ganzen Länge mit Schaufeln
3 besetzten Rotor i und einem ebenso mit Schaufeln 4 besetzten Stator 2. Die erste
Stufengruppe saugt aus dem Saugstutzen 5 und dem Saugkanal 6 und fördert in der
Richtung des Pfeils 7. Das geförderte, hierbei verdichtete, zugleich aber auch erhitzte
Medium gelangt alsdann in den Ringraum 8, kehrt dort seine Richtung um und durchfließt
die Kühler 9 in der dem Pfeil 7 entgegengesetzten Richtung. Die Kühler 9 enthalten
nicht gezeichnete Wärmeaustauschflächen, die durch ein Kühlmittel gekühlt werden
und an denen das geförderte Medium vorbeistreicht. Das hierdurch gekühlte Medium
strömt weiter den Druckkanälen in der Stufengruppe zu. Da das in den Druckkanälen
io fließende, verdichtete Medium annähernd die gleiche Temperatur besitzt wie das
in den Saugkanälen 6 strömende Medium, so dürfen die Druckkanäle io benachbart den
Saugkanälen 6 angeordnet werden, ohne daß, durch die sie trennenden Wände i i hindurch,
den Wirkungsgrad schädigende Wärmeübergänge auf die Saugkanäle 6 stattfinden können.
Das verdichtete Medium steht somit in annähernd derjenigen Querebene der Stufengruppe,
und zwar entweder zur Entnahme oder zur weiteren Verarbeitung, zur Verfügung, in
der es der Stufengruppe zwecks Verdichtung zugeführt wurde, was eine wesentliche
Vereinfachung der Anlage nach sich zieht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
die Temperatur des Mediums, die sich während seiner Förderung in der Richtung des
Pfeils 7, ausgehend von der in den Saugkanälen 6 herrschenden Temperatur, bis zu
einem Höchstwert steigert, sich beim zum Pfeil 7 entgegengesetzt gerichteten Durchfließen
der Räume und Kanäle 8, 9 und io wieder bis annähernd auf ihren Anfangswert senkt.
Infolgedessen weist das Kompressorgehäuse in seinen äußeren Teilen annähernd die
gleichen Temperaturen auf wie in seinen inneren Teilen, wodurch Wärmespannungen
und Deformationen vorgebeugt wird.
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Den Druckkanälen io kann das geförderte Medium z. B. durch einen nicht
gezeichneten Druckstutzen entnommen werden, welcher annähernd in der auch den aus
Fig. 2 und .4 ersichtlichen Saugstutzen 5 enthaltenden Querebene des Kompressors
angeordnet wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Medium in einer
zweiten zur ersten koaxialen Stufengruppe weiter verdichtet, die, aus den den Saugkanälen6
benachbarten Druckkanälen io der ersten Stufengruppe saugend, in der Richtung des
Pfeils 12 fördert, also in einer Richtung, welche der Förderrichtung 7 der ersten
Stufengruppe entgegengesetzt ist. Hierdurch wird der weitere Vorteil erzielt, daß
die Axialschübe der Rotoren der beiden Stufengruppen gegeneinander ausgewogen werden
können, ohne daß es hierzu einer besonderen, komplizierten Leitungsführung für das
Fördermedium bedarf. Das in der zweiten Stufengruppe weiter verdichtete und zugleich
wiederum erhitzte Medium gelangt alsdann in den Ringraum 13, aus dem es bei dem
in Fig. i bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Druckstutzen 14 entnommen
. wird. Eine Ausführungsform dieser Gattung empfiehlt sich, falls es entweder belanglos
oder sogar wichtig ist, daß das Medium seine in der zweiten Stufengruppe erhöhte
Temperatur behält.
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Erweist sich dagegen eine tiefe Temperatur als notwendig, soll also
z. B. das Medium in einem zusätzlichen Kompressor noch weiter verdichtet
werden,
so kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Anordnung getroffen werden,
daB, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis io zeigt, das Medium im Ringraum
13 wiederum seine Richtung umkehrt und alsdann in der zum Pfeil 12 entgegengesetzten
Richtung die Kühler 14 durchfließt und so erst in gekühltem Zustand in Druckkanäle
15 und von dort in den Druckstutzen 16 des Kompressors gelangt. In den Kanälen 6,
1o und 15 besitzt dann das Medium annähernd die gleiche Temperatur, so daß diese
Kanäle ohne Schaden für den Wirkungsgrad einander benachbart sein dürfen und der
Druckstutzen 16, wie insbesondere Fig.6 zeigt, in annähernd der gleichen Querebene
des Kompressors angeordnet sein kann wie der Saugstutzen 5.
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Die nicht vom Fördermedium durchströmten Räume 17 des Kompressorgehäuses
können eine oder mehrere Querwände 18 enthalten, durch welche dem Entstehen von
Konvektionsströmungen im Innern dieser Räume vorgebeugt wird.