DEE0006540MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 30. Dezember 1952 Bekanntgemacht am 17. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

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 Kornpressorwärme 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 Kühl topfe 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 Stand der Technik gehörenden Vorschlag Wärmeaustauscher in Form von mit Querrippen versehenen, von der komprimierten Luft durchströmten Rohren im Kühlluftstrom des Kompressors anordnet.

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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 ausgebildetenKompressorschwungrad angeordnet sind. Diese Spiralkühlrohre ermöglichen eine bessere Verwirbelung der in ihnen strömenden, komprimierten Luft und damit eine

ίο 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 Verschmutzungs-■■■-*■■ gefahr 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 gewundenen 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. Zur Kühlung gasförmiger Medien unter Benutzung von Luft als Kühlmittel wurden derartige . Wärmeaustauscher jedoch bisher 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 mi[t axial gerichteten Kühlrippen versieht. Dadurch wird ein Wärmeaustauscher ge-

_(j schaffen, 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 auf-

zuweisen. . -- '

Die Seitenwand^ und den Außenmantel des schraübenf örtnig gewundenen Durehflußkänals kann

r.·.. 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. g₀

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfmdungsgegenständes schematisch dargestellt.
■■■ Fig. ι zeigt einen Querschnitt und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Wärmeaustauscher in einstückiger Bauart; g₅

Fig. 3, 4 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-Bauart.

Der Wärmeaustauscher besteht aus einem doppelmanteligen Gehäuse 1, 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 4 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 1 die Außenrippen 2 und vom Durchfluß kanal 3 die

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Außen- und Seitenwände. Es wird vorzugsweise als Gußstück aus gut wärmeleitendem Werkstoff einstückig 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

1.5 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 10 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 (6)

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 doppelmanteligen 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 Kühliuftstrom angeordnet und außenseitig mit axial gerichteten Kühlrippen (2) versehen ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände und der Außenmantel des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals (3) durch ein einstückiges Gußstück aus gut wärmeleitendem Baustoff, vorzugsweise aus Leichtmetall gebildet sind, ' während der Innenmantel des schraubenförmig gewundenen Durchflußkanals durch einen Einsatzkörper (7) gebildet.ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (7) eine durchgehende Bohrung (8) aufweist, die zur Ableitung der den Wärmeaustauscher durchströmenden komprimierten Luft nach außen dient.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 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 Wärmeaustauscher durchströmenden, komprimierten Luft dient.
5. 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. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axial gerichteten Kühlrippen (2) direkt an die Kühl- ' rippen (10) der Kompressorzylinder an¹ schließen, so daß die Kühlrippen. des Wärmeaustauschers und der Kompressorzylinder mit den Wandungen des Wärmeaustauschers und der Kompressorzylinder Luftkanäle bilden, die als Führung für den Kühlluftstrom dienen.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 848 656, 887 395; britische Patentschriften Nr. 374941, 683 159; französische Patentschrift Nr. 709 463.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen