DE19832222A1

DE19832222A1 - Gas cooler for installation in a gearbox turbo compressor system

Info

Publication number: DE19832222A1
Application number: DE19832222A
Authority: DE
Inventors: Heiko Sandstede; Anton Castor
Original assignee: Atlas Copco Energas GmbH
Current assignee: Atlas Copco Energas GmbH
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2000-01-20
Also published as: JP3524437B2; EP0972945A2; EP0972945A3; DE59911677D1; EP0972945B1; JP2000045946A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein für den Einbau in einer Getriebe-Turbokompressoranlage bestimmter Gaskühler mit einem Rohrbündel (6) aus parallelen Rohren, die an ihren beiden Enden in Rohrböden (7) münden, und einem an die Rohrböden angeschlossenen zylindrischen Mantel (8). Der Mantel weist eine Gaseintrittsöffnung (9) und eine Gasaustrittsöffnung (10) auf, die in einem fest vorgegebenen Abstand zueinander nahe den Rohrböden (7) angeordnet sind. Zumindest ein Abschnitt des Mantels (8) ist von einem Außenmantel (11) umgeben, wobei der Außenmantel (11) und der die Rohre umschließende Mantel (8) einen gasdurchströmten Ringraum (12) begrenzen. An den Mantel (8) ist ein Rohrstutzen (13, 13') für den Gaseintritt und/oder Gasaustritt angeschlossen, dessen Position variabel nach Maßgabe der Anschlußverrohrung der Getriebe-Turbokompressoranlage festlegbar ist.The invention relates to a gas cooler intended for installation in a gearbox turbocompressor system, with a tube bundle (6) made of parallel tubes which end in tube plates (7) at both ends, and a cylindrical jacket (8) connected to the tube plates. The jacket has a gas inlet opening (9) and a gas outlet opening (10), which are arranged at a fixed predetermined distance from each other near the tube sheets (7). At least a section of the casing (8) is surrounded by an outer casing (11), the outer casing (11) and the casing (8) surrounding the pipes delimiting an annular space (12) through which gas flows. A pipe socket (13, 13 ') for the gas inlet and / or gas outlet is connected to the jacket (8), the position of which can be determined variably in accordance with the connection piping of the transmission turbo compressor system.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaskühler für den Einbau in einer Getriebe-Turbokompressoranlage, - mit
einem Rohrbündel aus parallelen, von einer Kühl flüssigkeit durchströmbaren Rohren, die an ihren beiden Enden in Rohrböden münden, und
einem an die Rohrböden angeschlossenen zylindrischen Mantel,
wobei der Mantel eine Gaseintrittsöffnung und eine Gasaus trittsöffnung aufweist, die in einem fest vorgegebenen Abstand zueinander nahe den Rohrböden angeordnet sind.The invention relates to a gas cooler for installation in a transmission turbo compressor system, with
a tube bundle of parallel tubes, through which a cooling liquid can flow, which open at both ends in tube sheets, and
a cylindrical jacket connected to the tube sheets,
wherein the jacket has a gas inlet opening and a gas outlet opening, which are arranged at a fixed distance from each other near the tube sheets.

Zum grundsätzlichen Aufbau einer Getriebe-Turbokompressor anlage gehören eine Antriebsmaschine, eine oder mehrere radiale Verdichterstufen sowie ein oder mehrere Gaskühler zur Zwischenkühlung oder Nachkühlung des verdichteten Gasstromes. Die Aggregate sind zumeist in einem gemeinsamen Maschinengestell angeordnet, wobei Verdichterstufen und Gaskühler auf engem Raum miteinander verrohrt werden müssen. Ein möglichst kompakter Aufbau wird angestrebt.For the basic structure of a gearbox turbo compressor plant include a prime mover, one or more radial compressor stages as well as one or more gas coolers for intercooling or post-cooling of the compressed Gas flow. The aggregates are mostly in one Machine frame arranged, with compressor stages and Gas coolers are piped together in a confined space have to. A structure that is as compact as possible is sought.

Als Gaskühler kommen aufgrund ihrer hohen Druckfestigkeit vornehmlich Rohrbündel-Wärmeaustauscher zum Einsatz, die aus einem Bündel von Rohren bestehen, die achsenparallel in einem druckfesten Mantelrohr untergebracht sind. Die Rohrbündel können sowohl aus glatten als auch berippten Rohren bestehen. An den druckfesten Mantel sind, jeweils in der Nähe eines Rohrbodens, Rohrstutzen für den Gaseintritt und Gasaustritt angeschlossen. Der Gaseintrittsstutzen und der Gasaustrittsstutzen haben einen durch die Baulänge des Gaskühlers vorgegebenen festen Abstand, der in der Praxis mehrere Meter betragen kann. Für den Anschluß der Rohr stutzen an die Saug- und Druckseite einer Verdicherstufe ist eine aufwendige Verrohrung erforderlich, die einen erheblichen Platzbedarf besitzt.As gas coolers come due to their high pressure resistance primarily tube bundle heat exchangers are used, the consist of a bundle of tubes that are parallel to the axis a pressure-resistant casing tube are housed. The Pipe bundles can consist of both smooth and finned Pipes exist. On the flameproof jacket are, each in close to a tube sheet, pipe socket for the gas inlet and gas outlet connected. The gas inlet nozzle and the gas outlet nozzles have a through the length of the Gas cooler predetermined fixed distance, which in practice can be several meters. For connecting the pipe cut to the suction and pressure side of a compression stage elaborate piping is required has considerable space requirements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für den Einbau in einer Getriebe-Turbokompressoranlage geeigneten Gaskühler in der Bauform eines Rohrbündel-Wärmeaustauschers anzugeben, der eine kompakte Bauweise der Getriebe- Kompressoranlage ermöglicht.The invention has for its object one for Suitable installation in a gearbox turbo compressor system Gas cooler in the form of a tube bundle heat exchanger specify a compact design of the transmission Compressor system enables.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zu mindest ein Abschnitt des Mantels von einem Außenmantel um geben ist, wobei der Außenmantel und der die Rohre um schließende Mantel einen gasdurchströmten Ringraum be grenzen, und daß an den Außenmantel zumindest ein Rohr stutzen für den Gaseintritt oder Gasaustritt angeschlossen ist, dessen Position variabel nach Maßgabe der Anschlußver rohrung der Getriebe-Turbokompressoranlage festlegbar ist. Bei niedrigen Drücken kann der Außenmantel durch eine Kappe ersetzt werden, die den Mantel nur teilweise umschließt. Der Abstand des Rohrstutzens von dem Ende des Gaskühlers ist ohne konstruktive Zwänge festlegbar und kann an die örtlichen Gegebenheiten so angepaßt werden, daß die Anschlußverrohrung mit kurzer Länge und/oder wenigen Krüm mern ausgeführt werden kann. Auch die Position des Rohr stutzens am Umfang des Außenmantels ist variabel festlegbar und hat auf die Funktion des Gaskühlers keinen Einfluß, da der Gasstrom durch eine fest vorgegebene Gasein trittsöffnung in den das Rohrbündel enthaltenden Mantelraum eintritt und durch eine ebenfalls fest vorgegebene Gasaus trittsöffnung aus dem Mantelraum des Gaskühlers austritt.To achieve this object, the invention teaches that at least a portion of the sheath from an outer sheath is given, the outer jacket and the pipes around closing jacket be an annulus through which gas flows limit, and that at least one tube to the outer jacket Connection for gas inlet or gas outlet connected is, the position of which is variable in accordance with the connection ver Pipe of the transmission turbo compressor system can be determined. At low pressures, the outer jacket can be covered by a cap be replaced, which only partially surrounds the coat. The distance of the pipe socket from the end of the gas cooler can be determined without constructive constraints and can be attached to the local conditions are adjusted so that the Connection piping with a short length and / or a few bends can be executed. Even the position of the pipe nozzle on the circumference of the outer jacket can be variably fixed and has no influence on the function of the gas cooler, because the gas flow through a fixed predetermined gas opening in the shell containing the tube bundle occurs and by a likewise predetermined gas outlet opening emerges from the jacket space of the gas cooler.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Außenmantel an einen Rohrboden angeschlossen und erstreckt sich etwa über die halbe Länge des Rohrbündels. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung erstreckt sich der Außen mantel über die gesamte Länge des Rohrbündels und ist an beide Rohrböden angeschlossen, wobei der Ringraum eine ringscheibenförmige Trennwand aufweist, die den Ringraum in eine Gaseintrittskammer und eine Gasaustrittskammer unter teilt. An die Gaseintrittskammer und an die Gasaustritts kammer sind Rohrstutzen angeschlossen, deren Abstand und Ausrichtung zueinander variabel an die Verrohrung der Getriebekompressoranlage anpaßbar sind.According to a preferred embodiment of the invention, the Outer jacket connected to a tube sheet and extends about half the length of the tube bundle. According to one another preferred embodiment extends the outside sheath over the entire length of the tube bundle and is on both tube plates connected, the annulus one has an annular disk-shaped partition, which in the annular space a gas inlet chamber and a gas outlet chamber below Splits. To the gas inlet chamber and to the gas outlet Chamber are connected to pipe sockets, their distance and Alignment variable to the piping of the Gear compressor system are adaptable.

Die Zu- und Abführung der Kühlflüssigkeit kann in an sich bekannter Weise an gegenüberliegenden Stirnseiten des Rohr bündels erfolgen. Im Hinblick auf den Einbau in eine Getriebe-Turbokompressoranlage ist eine Ausführung bevor zugt, bei der an einem Rohrboden ein Kopfstück ange schlossen ist, das eine Verteilerkammer für die Flüssig keitszuführung zu den Rohren und eine Sammelkammer für die Flüssigkeitsabführung aus den Rohren aufweist, und bei der an dem anderen Rohrboden ein Kopfstück angeordnet ist, welche die Kühlflüssigkeit umlenkt.The supply and discharge of the coolant can in itself known way on opposite end faces of the tube bundle. With regard to installation in a Gearbox turbo compressor system is an execution before moves, where a head piece is attached to a tube sheet is closed, which is a distribution chamber for the liquid supply to the pipes and a collecting chamber for the Has liquid drainage from the pipes, and at a head piece is arranged on the other tube sheet, which redirects the coolant.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematischIn the following, the invention is based on only one Exemplary embodiment illustrating the drawing. It show schematically

Fig. 1 die Seitenansicht einer mehrstufigen Getriebe- Turbokompressoranlage, Fig. 1 is a side view of a multi-stage gear Turbo compressor system,

Fig. 2 als Einzelteilzeichnung einen für den Einbau in die Getriebe-Turbokompressoranlage bestimmten Gas kühler, Fig. 2 as a single part drawing an intended for installation in the geared centrifugal compressor system gas cooler,

Fig. 3 und 4 weitere Ausgestaltungen des in Fig. 2 dar gestellten Gegenstandes. FIGS. 3 and 4 other embodiments of the subject identified in Fig. 2 represents.

Die in Fig. 1 dargestellte Getriebe-Turbokompressoranlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Antriebs vorrichtung 1, mehreren radialen Verdichterstufen 2 und Gaskühlern 3 zur Zwischen- und Nachkühlung des verdichteten Gasstromes. Von den Gaskühlern 3 ist in der Seitenansicht einer erkennbar. Weitere Gaskühler mit identischen Ab messungen sind verdeckt dahinterliegend parallel ange ordnet. Durch eine Verrohrung 4 sind die Gaskühler 3 mit Saug- und Druckseiten der Verdichterstufen 2 verbunden. Kopfseitig sind an die Gaskühler 3 ferner Leitungen 5 für die Zuführung von Kühlflüssigkeit angeschlossen.The transmission turbo compressor system shown in Fig. 1 consists in its basic structure of a drive device 1 , a plurality of radial compressor stages 2 and gas coolers 3 for intermediate and post-cooling of the compressed gas stream. One of the gas coolers 3 can be seen in the side view. Other gas coolers with identical dimensions are concealed behind them in parallel. The gas coolers 3 are connected to the suction and pressure sides of the compressor stages 2 by piping 4 . On the head side, lines 5 for the supply of coolant are also connected to the gas cooler 3 .

Die Gaskühler haben den aus Fig. 2 ersichtlichen Aufbau. Sie bestehen aus einem Rohrbündel 6 aus parallelen, von der Kühlflüssigkeit durchströmbaren Rohren, die an ihren beiden Enden in Rohrböden 7 münden, und einem an die Rohrböden 7 angeschlossenen zylindrischen Mantel 8. Der Mantel 8 weist eine Gaseintrittsöffnung 9 sowie eine Gasaustrittsöffnung 10 auf, die in einem fest vorgegebenen Abstand zueinander nahe den Rohrböden 7 angeordnet sind. Ein Abschnitt des Mantels 8 ist von einem Außenmantel 11 umgeben, wobei der Außenmantel 11 und der den Rohrbündel 6 umschließende Mantel 8 einen gasdurchströmten Ringraum 12 begrenzen. An den Außenmantel 11 ist ein Rohrstutzen 13, 13 für den Gaseintritt oder Gasaustritt angeschlossen, dessen Position variabel nach Maßgabe der Anschlußverrohrung 4 der Getriebe-Turbokompressoranlage festlegbar ist.The gas coolers have the structure shown in FIG. 2. They consist of a tube bundle 6 made of parallel tubes through which the cooling liquid can flow, which end at both ends in tube plates 7 , and a cylindrical jacket 8 connected to the tube plates 7 . The jacket 8 has a gas inlet opening 9 and a gas outlet opening 10 , which are arranged at a fixed predetermined distance from one another near the tube sheets 7 . A section of the casing 8 is surrounded by an outer casing 11 , the outer casing 11 and the casing 8 surrounding the tube bundle 6 delimiting an annular space 12 through which gas flows. A pipe socket 13 , 13 for the gas inlet or gas outlet is connected to the outer jacket 11 , the position of which can be variably determined in accordance with the connection piping 4 of the transmission turbo compressor system.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungen des erfindungsgemäßen Gaskühlers ist der Außenmantel 11 an einem Rohrboden 7 angeschlossen und erstreckt sich etwa über die halbe Länge des Rohrbündels 6. Bei der Aus führungsform der Fig. 2 ist an den Außenmantel 11 ein Gaseintrittsstutzen 13 angeschlossen, dessen Position am Umfang des Außenmantels 11 variabel festlegbar ist und so an die Anschlußverrohrung 4 angepaßt werden kann, daß eine kurze Verbindungsrohrleitung zur Druckseite der zuge ordneten Verdicherstufe resultiert. Die Möglichkeit der variablen Festlegung des Rohrstutzens 13 wird aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 deutlich. Das zu kühlende Gas tritt durch den Rohrstutzen 13 in den Ringraum 12 ein, durchströmt den Ringraum 12 und gelangt durch die Eintrittsöffnung 9 des innenseitigen Mantels 8 in den Mantelraum 14 des Gaskühlers. Es umströmt das Rohr bündel 6 und verläßt den Gaskühler durch die Gasaustritts öffnung 10, an die ein Rohrstutzen angeschlossen ist. In the embodiments of the gas cooler according to the invention shown in FIGS . 2 and 3, the outer jacket 11 is connected to a tube sheet 7 and extends approximately over half the length of the tube bundle 6 . When From Fig guide die. 2, a gas inlet pipe 13 is connected to the outer casing 11, whose position is variably fixed on the periphery of the outer jacket 11 and may be adapted to the connection piping 4, that a short connection pipe due to the pressure side of the associated Verdicherstufe. The possibility of variably fixing the pipe socket 13 becomes clear from a comparative examination of FIGS. 1 and 2. The gas to be cooled enters the annular space 12 through the pipe socket 13 , flows through the annular space 12 and passes through the inlet opening 9 of the inner jacket 8 into the jacket space 14 of the gas cooler. It flows around the tube bundle 6 and leaves the gas cooler through the gas outlet opening 10 to which a pipe socket is connected.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist an den Außenmantel 11 ein Gasaustrittsstutzen 13' angeschlossen, dessen Position am Außenmantel 11 variabel festlegbar und an die Anschlußverrohrung in geeigneter Weise angepaßt werden kann. Beide Ausführungen des Gaskühlers sind in der in Fig. 1 dargestellten Getriebe-Turbokompressoranlage integriert.In the embodiment shown in FIG. 3, a gas outlet connection 13 'is connected to the outer jacket 11 , the position of which on the outer jacket 11 can be variably fixed and adapted to the connecting piping in a suitable manner. Both versions of the gas cooler are integrated in the transmission turbocompressor system shown in FIG. 1.

Eine dritte Ausführung des erfindungsgemäßen Gaskühlers ist in Fig. 4 dargestellt. Der Außenmantel 11 erstreckt sich bei dieser Ausführung über die gesamte Länge des Rohr bündels 6 und ist an beide Rohrböden 7 angeschlossen. Der Ringraum 12 weist eine ringscheibenförmige Trennwand 15 auf, die den Ringraum in eine Gaseintrittskammer 12a und eine Gasaustrittskammer 12b unterteilt. An die Gasein trittskammer 12a und an die Gasaustrittskammer 12b ist jeweils ein Rohrstutzen 13, 13' angeschlossen. Der Abstand und die Ausrichtung dieser beiden Rohrstutzen 13, 13' zueinander ist variabel an die Verrohrung der Getriebe kompressoranlage anpaßbar. Die Rohrstutzen 13, 13' können, wenn dies aus räumlichen Gegebenheiten zweckmäßig ist, mit kleinem Abstand nebeneinander angeordnet sein, ohne daß die Funktion des Gaskühlers hiervon beeinträchtigt ist.A third embodiment of the gas cooler according to the invention is shown in FIG. 4. The outer jacket 11 extends in this embodiment over the entire length of the tube bundle 6 and is connected to both tube sheets 7 . The annular space 12 has an annular disk-shaped partition 15 which divides the annular space into a gas inlet chamber 12 a and a gas outlet chamber 12 b. To the gas inlet passage chamber 12 a and the gas outlet chamber 12 is b each have a pipe connection 13, connected 13 '. The distance and the alignment of these two pipe sockets 13 , 13 'to one another is variably adaptable to the piping of the gearbox compressor system. The pipe socket 13 , 13 'can, if this is expedient from spatial conditions, be arranged next to one another at a small distance without the function of the gas cooler being impaired thereby.

An den Stirnseiten der Gaskühler 3 sind Kopfstücke 16, 17 für die Führung der Kühlflüssigkeit angeordnet. An einem Rohrboden ist ein Kopfstück 16 angeschlossen, das eine Ver teilerkammer 18 für die Flüssigkeitszuführung zu den Rohren und eine Sammelkammer 19 für die Flüssigkeitsabführung aus den Rohren aufweist. An den anderen Rohrboden ist ein Kopf stück 17 angeordnet, welches die Kühlflüssigkeit umlenkt.Head pieces 16 , 17 for guiding the cooling liquid are arranged on the end faces of the gas cooler 3 . At a tubesheet a head piece 16 is connected, which has a divider Ver chamber 18 for the liquid feed to the tubes and a collecting chamber 19 for the liquid discharge from the tubes. At the other tube sheet a head piece 17 is arranged, which deflects the cooling liquid.

Claims

1. Gas cooler for installation in a gearbox turbo compressor system
a tube bundle ( 6 ) from parallel, from a cooling liquid flowable tubes, which open at their ends in tube sheets ( 7 ), and
a cylindrical jacket ( 8 ) connected to the tube sheets ( 7 ),
wherein the jacket ( 8 ) has a gas inlet opening ( 9 ) and a gas outlet opening ( 10 ) which are arranged at a fixed distance from each other near the tube sheets ( 7 ), characterized in that at least a portion of the jacket ( 8 ) of is surrounded by an outer jacket ( 11 ) or a cap, the outer jacket ( 11 ) or the cap and the jacket ( 8 ) surrounding the pipes delimiting an annular space ( 12 ) through which gas flows, and that at least one pipe socket ( 13. ) on the outer jacket ( 11 ) , 13 ') is connected for the gas inlet or gas outlet, the position of which can be variably determined in accordance with the connection piping of the transmission turbo compressor system.

2. Gas cooler according to claim 1, characterized in that the outer jacket ( 11 ) is connected to a tube sheet ( 7 ) and extends approximately over half the length of the tube bundle ( 6 ).

3. Gas cooler according to claim 1, characterized in that the outer jacket ( 11 ) extends over the entire length of the tube bundle ( 6 ) and is closed to both tube plates ( 7 ) that the annular space ( 12 ) has an annular disk-shaped partition ( 15), s) (12 b) dividing the annular space (12 into a gas inlet chamber (12 a) and the gas outlet chamber, wherein the gas inlet chamber (12 a) and the gas outlet chamber (12 a respective pipe stub (13) is connected to b), the distance and orientation of each other are variably adaptable to the piping of the transmission turbo compressor system.

4. Gas cooler according to one of claims 1 to 3, characterized in that a head piece ( 16 ) is connected to a tube sheet ( 7 ), which has a distribution chamber ( 18 ) for the liquid supply to the tubes and a collecting chamber ( 19 ) for the Discharge of liquid from the tubes, and that on the other tube plate ( 7 ) a head piece ( 17 ) is arranged, which deflects the cooling liquid.