DE968263C - Einrichtung zum Kuehlen der in luftgekuehlten Kompressoren komprimierten Luft - Google Patents

Description

• Einrichtung zuzn Kühlen der in luftgekühlten Kompressoren komprimierten Luft Die Erfindung. 'betrifft eine Einrichtung zum Kühlen der in luftgekühlten. Kompressoren komprimierten Luft mittels eines von innen durchflossenen, im Kühlluftstrom liegenden Wärmeaustauschers.
• Bekanntlich ist die Abführung der Kompressorwärme durch Luftkühlung schwierig. Während bei Flüssigkeitskühlung einfache Kühlschlangen aus Rohren bereits sehr intensiv. kühlen, erfordert die Luftkühlung große .Kühlflächen.
• Solche sind bei Kompressoranlagen mit Druckluftbehältern bis zu einem gewissen Grade gegeben. Bei ihnen wirkt nämlich der Behälter gleichzeitig als Kühler, da er infolge seiner großen Oberfläche wesentlich Wärme abführen kann. Bei kessellosen Anlagen fällt diese Kühlungsmöglichkeit fort. Man hat daher bei ihnen schon besondere Wärmeaustauscher in Form von kleinen Kühltöpfen angewendet, die den Zylindern nachgeschaltet sind und außen eine starke Verrippung tragen. Die Wirkung solcher Kühltöpfe ist jedoch gering. Die Wärmeübertragung im Innern ist infolge der kleinen Strömungsgeschwindigkeit und damit geringen Durchwirbelung der Preßluft schlecht. Derselbe Nachteil ergibt -sich, wenn man nach einem nicht zum Stn,nd der Technik gehörenden Vorschlag Wärmeaustauscher in Form von mit Querrippen versehenen, von der komprimierten Luft durchströmten Rollren im Kühlluftstrom des Kompressors anordnet. Besser sind hinsichtlich des Wärmeüberganges von der komprimierten Luft zur Rohrwandung die bekannten Wärmeaustauscher, welche in Form von mit Außenrippen versehenen, in großen Spiralen gebogenen Rohren unmittelbar hinter dem gleichzeitig als Lüfter ausgebildeten Kompressorschwung= rad angeordnet sind. Diese Spiralkühlrohre ermöglichen eine bessere Verwirbelung der in ihnen strömenden, komprimierten Luft und damit eine bessere Wärmeübertragung auf die Rohrwandung, jedoch ist die Übertragung von der Rohrwandung auf die Außenrippen und damit auf die Kühlluft schlecht. Zur Erzeugung hoher Rippen müssen diese nämlich bei den bekannten Spiralrohren aus Fabrikationsgründen getrennt hergestellt und mit dem Rohr erst nachträglich verbunden werden. Bei dieser Verbindung ist es unvermeidlich, daß Wärmesprünge zwischen Wandung und Rippen auftreten. Außerdem sind solche Rippenrohrkühler empfindlich gegen äußere Beschädigung. Ferner ist es bei ihnen nachteilig, daß man, um große Kühlleistungen und entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu erzielen, so geringe Rohrquerschnitte anwenden muß, daß der Durchströmungswiderstand und die Verschmutzungsgefahr unzulässig hoch werden.
• Auf einem anderen Gebiet der Technik, nämlich bei der Kühlung von Flüssigkeiten, insbesondere von Getränken, ist es ferner bekannt, als Wärmeaustauscher ein doppelmanteliges Gehäuse mit einem zwischen seinem Außenmantel und seinem Innenmantel gebildeten schraubenförmig ge-,vundenen Durchflußkanal für das zu kühlende Medium vorzusehen und dabei den Innenmantel durch Einfüllen von Eis oder einer Kühlflüssigkeit und gegebenenfalls auch den Außenmantel durch Eintauchen in eine solche zu kühlen. Ebenso ist es in der Destillationstechnik bereits bekannt, Dampfgemische dadurch voneinander zu trennen, daß man sie durch einen schraubenförmig gewundenen Kanal zwischen den beiden Wänden eines doppelmanteligen Rohres hindurchleitet und dabei durch Einführen eines geeigneten Mediums, z. B. von Luft, in das innere Rohr unter den Siedepunkt des einen Gemischanteils abkühlt. In Verbindung mit einem äußeren, parallel zur Längsachse des Wärmeaustauschers gerichteten Kühlluftstrom wurden jedoch derartige Einrichtungen bis jetzt nicht benutzt.
• Erfindungsgemäß wird nun bei einer für Kompressoren bestimmten Kühleinrichtung der eingangs beschriebenen Art als Wärmeaustauscher ein von der Flüssigkeitskühlung her bekanntes doppelmanteliges Gehäuse mit zwischen den beiden Mänteln gebildetem, schraubenförmig gewundenem Durchflußkanal für die zu kühlende komprimierte Luft benutzt und dabei dem neuen Verwendungszweck dadurch angepaßt, daß man es mit seiner Längsachse parallel zum Kühlluftstrom anordnet und außenseitig mit axial gerichteten Kühlrippen versieht. Dadurch wird ein Wärmeaustauscher geschaffen, der bei äußerst geringem Raumbedarf, robuster Bauart und einfacher Fertigungsmöglichkeit einen überraschend guten Wirkungsgrad aufweist und die Vorzüge der oben beschriebenen, bekannten Bauarten von Vorrichtungen zum Kühlen der in luftgekühlten Kompressoren komprimierten Luft in sich vereinigt, ohne deren Nachteile aufzuweisen.
• Die Seitenwände und den Außenmantel des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals kann man durch ein einstückiges Gußstück aus gut wärmeleitendem Werkstoff, beispielsweise aus Leichtmetall bilden, während der Innenmantel des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals zweckmäßigerweise durch einen Einsatzkörper gebildet wird, der eine durchgehende, zur Ableitung der den Wärmeaustauscher durchströmenden, komprimierten Luft dienende Bohrung aufweisen kann. Man kann diesen Einsatzkörper z. B. als doppelmanteliges Rohr derart ausbilden, daß der äußere Rohrmantel den schraubenförmig gewundenen Durchflußkanal abdichtet, während der innere Rohrmantel zur Ableitung der den Wärmeaustauscher durchströmenden, komprimierten Luft dient. Der zwischen dem äußeren und dem inneren Rohrmantel vorgesehene ringförmige Hohlraum kann gegen den Zutritt von Preßluft abgedichtet sein und mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen.
• Die auf dem äußeren Rohrmantel vorgesehenen, axial angeordneten Kühlrippen können, insbesondere bei mehrzylindrigen Kompressoren in V-Bauart, so angeordnet werden, daß sie direkt an die Kühlrippen der Kompressorzylinder anschließen, so daß die Kühlrippen des Wärmeaustauschers und der Kompressorzylinder mit den Wandungen des Wärmeaustauschers und der Kompressorzylinder Luftkanäle bilden; die dem Kühlluftstrom als Führung dienen.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. r zeigt einen Querschnitt und Fig.2 einen Längsschnitt durch einen Wärmeaustauscher in einstückiger Bauart; Fig. 3, q. und 5 zeigen Längsschnitte durch Ausführungsformen, bei denen der die innere Begrenzung des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals für die komprimierte Luft durch Einsatzrohre erreicht ist; Fig.6 zeigt in Ansicht ein Beispiel für diese Anordnung eines erfindungsgemäß gestalteten Wärmeaustauschers an einem zweizylindrigen Kompressor in V-Buuart.
• Der Wärmeaustauscher besteht aus einem doppelmanteligen Gehäuse r, dessen Außenmantel zahlreiche, längs laufende Kühlrippen 2 trägt. Im Innern des Gehäuses ist zwischen dem Außenmantel und dem Innenmantel ein schraubenförmig gewundener Durchflußkanal 3 für die von einem nicht dargestellten Kompressor komprimierte Luft gebildet. Die komprimierte Luft tritt in ihn bei ¢ ein, durchströmt in Pfeilrichtung den Wärmeaustauscher in einer Schraubenlinie und tritt am Stutzen 5 wieder aus. Die schraubenförmige Führung der komprimierten Luft hat eine sehr gute Durchwirbelung und damit intensive Berührung mit den als Kühlflächen wirkenden Kanalwandungen zur Folge. Dadurch ist die Wärmeübertragung gut, ohne daß der Durchflußwiderstand zu hoch wird. Der äußere Kühlluftstrom wird vorzugsweise entsprechend Pfeil 6 in entgegengesetzter Richtung geführt, so daß die innere und äußere Strömung im Gegenstrom fließen.
• Beim Beispiel nach Fig. 3 umfaßt das Gehäuse i die Außenrippen 2 und vom Durchflußkanal 3 die Außen- und Seitenwände. Es wird vorzugsweise als Gußstück nus gut wärmeleitendem Werkstoff einstöckig hergestellt. Die Innenwand des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals 3 wird durch einen besonders eingesetzten, z. B. eingepreßten walzenförmigen Körper 7 gebildet.
• Beim Beispiel nach Fig. 4 weist dieser Einsatzkörper eine Bohrung 8 auf, die zur Ableitung der komprimierten Luft aus dem Wärmeaustauscher dient. Es ist vorteilhaft, Eintritt und. Austritt am gleichen Ende des Wärmeaustauschers anzuordnen, während sich am entgegengesetzten Ende der Lüfter befindet, der den Kühlstrom erzeugt.
• Beim Beispiel nach Fig. 5 ist der Einsatzkörper 7 als doppelmanteliges Rohr so ausgebildet, daß sich zwischen den beiden Rohrmänteln ein mit ruhender Luft erfüllter Ringraum 9 befindet, der den inneren Rohrteil gegen den äußeren isoliert.
• Fig. 6 zeigt den Einbau eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers zwischen den Zylindern eines Kompressors in V-Bauart. Die Außenrippen 2 des Wärmeaustauschers sind so angeordnet, daß sie sich direkt an die Rippen 1o der Zylinder anschließen und so zusammen mit diesen und den Wandungen des Wärmeaustauschers und des Kompressors Luftkanäle bilden, die dem Kühlluftstrom als Führung dienen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Kühlen der in luftgekühlten Kompressoren komprimierten Luft mittels eines von innen durchflossenen, im Kühlluftstrom liegenden Wärmeaustauschers, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher aus einem an sich bekannten doppelma;nteligen Gehäuse mit einem zwischen seinem Außenmantel und seinem Innenmantel gebildeten schraubenförmig gewundenen Durchflußkanal (3) für die zu kühlende komprimierte Luft besteht, das mit seiner Längsachse parallel zum Kühlluftstrom angeordnet und außenseitig mit axial gerichteten Kühlrippen (2) versehen ist. z. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände und der Außenmantel des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals (3) durch ein einstöckiges Gußstück aus gut wärmeleitendem Baustoff, vorzugsweise aus Leichtmetall gebildet sind, @vährend der Innenmantel des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals durch einen Einsatzkörper (7) gebildet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (7) eine durchgehende Bohrung (8) aufweist, die zur Ableitung der den Wärmeaustauscher durchströmenden komn_ rimierten Luft nach außen dient. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, duß der Einsatzkörper (7) als doppelmanteliges Rohr ausgebildet ist, und zwar derart, daß der äußere Rohrmantel den schraubenförmig gewundenen Durchflußkanal (3) abdichtet, während der innere Rohrmantel zur Ableitung der den Wärmeäustauscher durchströmenden, komprimierten Luft dient. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren und dem inneren Rohrmantel ein Ringraum (9) vorgesehen ist, der gegen den Zutritt von Preßluft abgedichtet ist und mit der Außenluft in Verbindung steht. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 5, & durch gekennzeichnet, daß die axial gerichteten Kühlrippen (2) direkt an die Kühlrippen (1o) der Kompressorzylinder anschließen, so daß die Kühlrippen des Wärmeaustäuschers und der Kompressorzylindei mit den Wandungen des Wärmeaustauschers und der Kompressorzylinder Luftkanäle bilden, die als Führung für den Kühlluftstrom dienen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr, 662 146, 693 868, 848 656, 887 395; deutsche Patentanmeldung H 7982 l a/ 17 f (bekanntgemacht am 23. 1o. 1952); britische Patentschriften Nr. 19 999/ 19o8, 374 941, 683 159; französische Patentschrift Nr. 709 463.