DE9404463U1 - Mechanical compressor - Google Patents
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Description
94 8 3 &iacgr; 1 594 8 3 &iacgr; 1 5
Beschreibung
Mechanischer Verdichter
Die Erfindung betrifft einen mechanischen Verdichter.Description
Mechanical compressor
The invention relates to a mechanical compressor.
Mechanische Verdichter, z.B. Drehschieberpumpen oder Flüssigkeitsringmaschinen, werden in Prozeßanlagen zur Aufrechterhaltung des Prozeßkreislaufs benötigt. Das gasförmige Fördermedium ist nach dem Durchströmen des Verdichters komprimiert und in vielen Fällen sehr heiß, so daß das verdichtete Gas auf eine für den Prozeß verträgliche Temperatur heruntergekühlt werden muß. Die hierfür bisher bekannten Maßnahmen zur Gaskühlung erfordern erheblichen zusätzlichen Installationsaufwand und benötigen relativ viel Energie.Mechanical compressors, e.g. rotary vane pumps or liquid ring machines, are required in process plants to maintain the process cycle. The gaseous conveying medium is compressed after flowing through the compressor and in many cases very hot, so that the compressed gas must be cooled down to a temperature that is compatible with the process. The gas cooling measures known to date require considerable additional installation effort and require a relatively large amount of energy.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen mechanischen Verdichter zu schaffen, bei dem das verdichtete gasförmige 0 Fördermedium mit einem geringen Energiebedarf und nur mit einem geringen zusätzlichen Installationsaufwand auf prozeßverträgliche Temperaturen gekühlt werden kann.The object of the present invention is to create a mechanical compressor in which the compressed gaseous conveying medium can be cooled to process-compatible temperatures with low energy requirements and only minimal additional installation effort.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention by the features in claim 1. Advantageous embodiments are described in the subclaims.
Der mechanische Verdichter gemäß Anspruch 1 weist eine Nachkühleinheit auf, die aus zwei getrennten Kammern mit wenigstens einer gemeinsamen Trennwand besteht. Die erste Kammer der Nachkühleinheit ist in die Saugleitung, die vom Fördermedium durchströmt wird, geschaltet. Das die Saugleitung durchströmende Fördermedium wird nachfolgend als Saugluft bezeichnet. Die zweite Kammer der Nachkühleinheit ist in 5 die Druckleitung geschaltet, die von dem aus dem Verdichter ausgeschobenen gasförmigen Fördermedium durchströmt wird. DasThe mechanical compressor according to claim 1 has a post-cooling unit which consists of two separate chambers with at least one common partition wall. The first chamber of the post-cooling unit is connected to the suction line through which the conveying medium flows. The conveying medium flowing through the suction line is referred to below as suction air. The second chamber of the post-cooling unit is connected to the pressure line through which the gaseous conveying medium expelled from the compressor flows. The
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die Druckleitung durchströmende Fördermedium wird nachfolgend als Abluft bezeichnet.The conveying medium flowing through the pressure line is hereinafter referred to as exhaust air.
Die Abluft in der Druckleitung ist wärmer als die Saugluft in der Saugleitung. In der Nachkühleinheit findet damit zwischen der Abluft und der Saugluft ein Wärmeaustausch statt. Um die Abkühlung der Abluft zu verstärken, wird über eine Einspritzleitung Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in die Saugleitung eingespritzt. Die beim Einspritzvorgang verdampfende Flüssigkeit führt in der Saugleitung zur teilweisen oder vollständigen Sättigung der Saugluft. Die zur Verdampfung der eingespritzten Flüssigkeit notwendige Verdampfungswärme wird der Saugluft entzogen, wodurch sich die in der Saugleitung strömende Saugluft abkühlt. Damit wird das Temperaturgefälle zwischen der Saugluft und der Abluft vergrößert, wodurch die Abluft aufgrund des verbesserten Wärmeaustausches stärker gekühlt wird.The exhaust air in the pressure line is warmer than the suction air in the suction line. In the after-cooling unit, a heat exchange takes place between the exhaust air and the suction air. In order to increase the cooling of the exhaust air, liquid, preferably water, is injected into the suction line via an injection line. The liquid evaporating during the injection process leads to partial or complete saturation of the suction air in the suction line. The heat of evaporation required to evaporate the injected liquid is extracted from the suction air, which cools the suction air flowing in the suction line. This increases the temperature gradient between the suction air and the exhaust air, which means that the exhaust air is cooled more due to the improved heat exchange.
Das erfindungsgemäße Prinzip der Abluftkühlung ist nicht nur 0 auf Drehschieber- und Wälzkolbenpumpen beschränkt, sondern eignet sich auch für andere mechanische Verdichter, wie z.B.The inventive principle of exhaust air cooling is not only 0 limited to rotary vane and Roots pumps, but is also suitable for other mechanical compressors, such as
Flüssigkeitsringmaschinen. Bei Flüssigkeitsringmaschinen bietet dieses Prinzip den Vorteil, daß durch die stärkere Abkühlung der Abluft ein zusätzlicher Anteil an dampfförmiger Betriebsflüssigkeit aus der Abluft herauskondensiert wird.Liquid ring machines. In liquid ring machines, this principle offers the advantage that an additional proportion of vaporous operating fluid is condensed out of the exhaust air due to the stronger cooling of the exhaust air.
Nach ihrer Kondensation kann die Betriebsflüssigkeit wieder in den Flüssigkeitskreislauf bzw. in den Gasdurchlauf zurückgeführt werden. Das erfindungsgemäße Prinzip derAfter condensation, the operating fluid can be returned to the liquid circuit or the gas flow. The inventive principle of the
-· Abluftkühlung führt also nicht nur zu der gewünschten 0 Abkühlung der Abluft, sondern ermöglicht auch eine Rückgewinnung der Betriebsflüssigkeit. Dadurch muß der Betriebsflüssigkeitskreislauf nicht bzw. nur mit einer reduzierten Menge an Betriebsflüssigkeit ergänzt werden. Eine ständig steigende Konzentration von chemischen Bestandteilen, Feststoffen und Kalk in der Betriebsflüssigkeit sowie die-· Exhaust air cooling therefore not only leads to the desired 0 cooling of the exhaust air, but also enables the recovery of the operating fluid. As a result, the operating fluid circuit does not have to be replenished, or only with a reduced amount of operating fluid. A constantly increasing concentration of chemical components, solids and lime in the operating fluid as well as the
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daraus resultierende Korrosion, Verschmutzung und Verkalkung werden somit zuverlässig verhindert bzw. verzögert.The resulting corrosion, contamination and calcification are thus reliably prevented or delayed.
Die Verwendung einer Flüssigkeitsringmaschine als mechanisehen Verdichter bietet gegenüber einer Drehschieberpumpe eine Vielzahl von Vorteilen. So ist eine Flüssigkeitsringmaschine gegenüber einer vom Fördermedium verursachten Verschmutzung durch Feststoffe unempfindlicher als eine Drehschieberpumpe. Weiterhin fungiert eine Flüssigkeitsringmaschine als Gaswäscher, da sie die Feststoffe des Fördermediums (z.B. Staub) im Betriebsflüssigkeitskreislauf bindet und im Abscheider (Ort mit der geringsten Strömungsgeschwindigkeit) abscheidet. Darüber hinaus arbeitet das Laufrad einer Flüssigkeitsringmaschine berührungslos (Abdichtmedium ist die Betriebsflüssigkeit) und damit, im Gegensatz zur Drehschieberpumpe, weitestgehend verschleißfrei.The use of a liquid ring machine as a mechanical compressor offers a number of advantages over a rotary vane pump. For example, a liquid ring machine is less sensitive to contamination by solids caused by the conveying medium than a rotary vane pump. A liquid ring machine also functions as a gas scrubber, as it binds the solids of the conveying medium (e.g. dust) in the operating fluid circuit and separates them in the separator (the location with the lowest flow velocity). In addition, the impeller of a liquid ring machine works without contact (the sealing medium is the operating fluid) and is therefore, in contrast to a rotary vane pump, largely wear-free.
Bei der Nachkühleinheit sind unter dem Begriff Kammer alle konstruktiven Möglichkeiten zu verstehen, die wenigstens eine 0 als Wärmeübertragungsfläche dienende Trennwand zwischen der Saugleitung und der Abluftleitung aufweisen. Dies kann z.B. auch durch ein ineinandergreifendes Geflecht von Rohrleitungen erzielt werden.In the case of the after-cooling unit, the term chamber refers to all design options that have at least one 0 partition wall serving as a heat transfer surface between the suction line and the exhaust air line. This can also be achieved, for example, by an interlocking network of pipes.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:The invention and further advantageous embodiments are explained in more detail below using a schematically illustrated embodiment; in which:
, FIG 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen, FIG 1 a first embodiment of the inventive
0 mechanischen Verdichters,0 mechanical compressor,
FIG 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mechanischen Verdichters.FIG 2 shows a second embodiment of the inventive
mechanical compressor.
In FIG 1 ist mit 1 ein als Flüssigkeitsringmaschine 5 ausgebildeter mechanischer Verdichter bezeichnet. An eine erste Anschlußöffnung 11 der Flüssigkeitsringmaschine 1 istIn FIG 1, 1 designates a mechanical compressor designed as a liquid ring machine 5. A first connection opening 11 of the liquid ring machine 1 is connected to
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eine Saugleitung 2 geschaltet. An eine zweite, entgegengesetzt wirkende Anschlußöffnung 12 ist der Flüssigkeitsringmaschine 1 über eine Verbindungsleitung 3 ein Flüssigkeitsabscheider 4 nachgeschaltet. 5a suction line 2 is connected. A liquid separator 4 is connected to a second, oppositely acting connection opening 12 of the liquid ring machine 1 via a connecting line 3. 5
Der Flüssigkeitsabscheider 4 weist eine Abluftleitung 5 auf und ist über eine Rücklaufleitung 6 mit der Flüssigkeitsringmaschine 1 verbunden.The liquid separator 4 has an exhaust air line 5 and is connected to the liquid ring machine 1 via a return line 6.
Die Flüssigkeitsringmaschine 1 weist weiterhin eine Nachkühleinheit 7 auf, die mit ihrer ersten Kammer 71 in die Saugleitung 2 und mit ihrer zweiten Kammer 72 in die Abluftleitung 5 geschaltet ist. In der in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltung der Flüssigkeitsringmaschine 1 zweigt von dem aus der Nachkühleinheit 7 herausgeführten Ende 51 der Abluftleitung 5 eine Kondensatleitung 8 ab, durch die die kondensierte Betriebsflüssigkeit in den Flüssigkeitsabscheider 4 und damit in den Betriebsflüssigkeitskreislauf {durchzogene Linie) und/oder in den Gasdurchlauf 0 (gestrichelte Linie) zurückgeführt wird.The liquid ring machine 1 also has a post-cooling unit 7, which is connected with its first chamber 71 to the suction line 2 and with its second chamber 72 to the exhaust air line 5. In the design of the liquid ring machine 1 shown in the drawing, a condensate line 8 branches off from the end 51 of the exhaust air line 5 leading out of the post-cooling unit 7, through which the condensed operating fluid is returned to the liquid separator 4 and thus to the operating fluid circuit (solid line) and/or to the gas flow 0 (dashed line).
Über eine Einspritzleitung 9, die im gezeigten Ausführungsbeispiel von der Rücklauf leitung 6 abzweigt, wird vor der Nachkühleinheit 7 in die Saugleitung 2 Betriebsflüssigkeit eingespritzt.Operating fluid is injected into the suction line 2 upstream of the aftercooling unit 7 via an injection line 9, which in the embodiment shown branches off from the return line 6.
Die im Flüssigkeitsabscheider 4 aus dem gasförmigen Fördermedium abgeschiedene Betriebsflüssigkeit wird durch ein in , der Rücklaufleitung 6 angeordneten Wärmetauscher 10 gekühlt. Über die Einspritzleitung 9 wird damit nur gekühlte Betriebsflüssigkeit in die Saugleitung 2 eingespritzt.The operating fluid separated from the gaseous conveying medium in the liquid separator 4 is cooled by a heat exchanger 10 arranged in the return line 6. Only cooled operating fluid is thus injected into the suction line 2 via the injection line 9.
Das in der Saugleitung 2 strömende Fördermedium wird durch die beim Einspritzen verdampfende Betriebsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, teilweise oder vollständig gesättigt. Die zur Verdampfung der eingespritzten BetriebsflüssigkeitThe conveying medium flowing in the suction line 2 is partially or completely saturated by the operating liquid, preferably water, which evaporates during injection. The
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notwendige Verdampfungswärme wird dem Fördermedium in der Saugleitung entzogen, wodurch sich das Fördermedium abkühlt. Damit wird das bereits vorhandene Temperaturgefälle zwischen dem in der Saugleitung 2 strömenden Fördermedium (Saugluft) und dem in der Abluftleitung 5 strömenden Fördermedium (Abluft) vergrößert.The necessary heat of evaporation is extracted from the conveying medium in the suction line, which cools the conveying medium. This increases the existing temperature gradient between the conveying medium (suction air) flowing in the suction line 2 and the conveying medium (exhaust air) flowing in the exhaust air line 5.
Die in FIG 1 dargestellte Flüssigkeitsringmaschine 1 arbeitet in einem geschlossenen Betriebsflüssigkeitskreislauf.The liquid ring machine 1 shown in FIG 1 operates in a closed operating fluid circuit.
Abhängig vom Ansaugdruck ist dadurch nur eine geringe bis gar keine Zugabe von Betriebsflüssigkeit (Ergänzungswasser, das chemische Bestandteile, Feststoffe und Kalk enthält) notwendig. Damit wird die von den chemischen Bestandteilen verursachte Korrosion und die Verschmutzung durch Feststoffe sowie die Verkalkung zuverlässig verhindert bzw. verzögert.Depending on the intake pressure, only a small amount or no addition of operating fluid (supplementary water containing chemical components, solids and lime) is necessary. This reliably prevents or delays corrosion caused by the chemical components and contamination by solids as well as calcification.
Das erfindungsgemäße Prinzip der Abluftkühlung ist nicht nur auf Flüssigkeitsringmaschinen beschränkt, sondern eignet sich für alle mechanischen Verdichter. In FIG 2 ist dies am 0 Beispiel einer trockenlaufenden Verdrängerpumpe gezeigt, die ebenfalls mit 1 bezeichnet ist. An eine erste Anschlußöffnung 11 der Verdrängerpumpe 1 ist eine Saugleitung 2 geschaltet. An eine zweite, entgegengesetzt wirkende Anschlußöffnung 12 der Verdrängerpumpe 1 ist eine Druckleitung 3 geschaltet, die bei dem in FIG 2 gezeigten Ausführungsbeispiel direkt in eine Nachkühleinheit 7 mündet. Die Nachkühleinheit 7 besteht aus zwei getrennten Kammern 71 und 72. Die Nachkühleinheit 7 ist mit ihrer ersten Kammer 71 in die Saugleitung 2 und mit ihrerThe principle of exhaust air cooling according to the invention is not only limited to liquid ring machines, but is suitable for all mechanical compressors. In FIG 2, this is shown using the example of a dry-running positive displacement pump, which is also designated 1. A suction line 2 is connected to a first connection opening 11 of the positive displacement pump 1. A pressure line 3 is connected to a second, oppositely acting connection opening 12 of the positive displacement pump 1, which in the embodiment shown in FIG 2 leads directly into a post-cooling unit 7. The post-cooling unit 7 consists of two separate chambers 71 and 72. The post-cooling unit 7 is connected with its first chamber 71 into the suction line 2 and with its
, zweiten Kammer 72 in die Druckleitung 3 geschaltet., second chamber 72 is connected to the pressure line 3.
Über eine Einspritzleitung 9 wird vor der Nachkühleinheit 7 in die Saugleitung 2 gekühlte Flüssigkeit eingespritzt. Diese Flüssigkeit kann z.B. aus dem Prozeßkreislauf entnommen werden. Durch die Einspritzung von Flüssigkeit in die Saugleitung 2 wird der bereits bei FIG 1 beschriebene Kühleffekt erzielt.Cooled liquid is injected into the suction line 2 via an injection line 9 upstream of the after-cooling unit 7. This liquid can be taken from the process circuit, for example. By injecting liquid into the suction line 2, the cooling effect already described in FIG. 1 is achieved.
Claims (6)
5that a heat exchanger (10) is connected to the return line (6).
5
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Cited By (1)
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- 1994-03-16 DE DE9404463U patent/DE9404463U1/en not_active Expired - Lifetime
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