CH655364A5

CH655364A5 - GAS COMPRESSION SYSTEM.

Info

Publication number: CH655364A5
Application number: CH727981A
Authority: CH
Inventors: Hanns Hornschuch
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1981-01-02
Filing date: 1981-11-12
Publication date: 1986-04-15
Also published as: GB2090631B; GB2090631A; CA1167771A; DE3131720A1; JPS57114000A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gas verdichtungsanlage zur Verdichtung eines Gases auf einen Druck im Bereich von 5 bis 10 bar. The invention relates to a gas compression system for compressing a gas to a pressure in the range of 5 to 10 bar.

Bekannte Gasverdichtungsanlagen der genannten Art 45 weisen Gaskühlmittel auf, welche bewirken, dass das verdichtete Gas 1) schlangenförmigen Strömungswegen folgt, oder 2) zu einem getrennten Kühler oder Wärmetauscher geleitet wird, oder 3) durch Kühler oder Wärmetauscher geleitet wird, die sich über eine beträchtliche Länge in axialer so Richtung erstrecken. Known gas compression systems of the type 45 mentioned have gas coolants which cause the compressed gas 1) to follow serpentine flow paths, or 2) to be passed to a separate cooler or heat exchanger, or 3) to be passed through coolers or heat exchangers which have a considerable length Extend length in the axial direction.

Beispiele für die erste Art finden sich in den US-PS 2 925 954 und 912 882, für die zweite Art in der US-PS 2 478 504, und für die dritte Art in der US-PS 2 073 833, wobei die letztere Patentschrift einen sich in axialer Richtung 55 erstreckenden Kühler beschreibt, dessen Länge gleich oder grösser ist verglichen mit der Gesamtlänge der Verdichterstufen, welche das Gas dem Kühler abgeben. Dies trifft auch auf die US-PS 2 925 954 zu. Examples of the first type can be found in US Pat. Nos. 2,925,954 and 912,882, for the second type in US Pat. No. 2,478,504, and for the third type in US Pat. No. 2,073,833, the latter patent describes a cooler extending in the axial direction 55, the length of which is equal to or greater than the total length of the compressor stages which deliver the gas to the cooler. This also applies to US Pat. No. 2,925,954.

Alle erwähnten bekannten Ausführungsarten zeigen auf-60 grund ihrer Formgestaltung, Abmessungen und Strömungs-Leitvermögens einen bedeutenden Druckabfall über den Kühlern oder Wärmetauschern. Because of their shape, dimensions and flow conductivity, all of the known designs mentioned show a significant pressure drop across the coolers or heat exchangers.

Nun ist es offensichtlich, dass in einer optimalen Gasverdichtungsanlage die gesamte Gasströmung durch die Anlage 65 hindurch zur Vermeidung eines unverwünschten Druckabfalls im wesentlichen in axialer Richtung erfolgen sollte. Um dies zu erreichen, ist es dann nötig, Kühler und Zwischenkühler mit beträchtlicher axialer Länge vorzusehen und das Now it is obvious that in an optimal gas compression system the entire gas flow through the system 65 should take place essentially in the axial direction in order to avoid an undesired pressure drop. In order to achieve this, it is then necessary to provide coolers and intercoolers with a considerable axial length and that

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Gas in nur einer Richtung, d.h. einseitig, durch diese hindurchzuleiten. Leider erfährt das verdichtete Gas in solchen Kühlern und Zwischenkühlern beträchtlicher Länge jedoch Druckverluste. Diese treten aufgrund der verhältnismässig langen Verweilzeit des Gasstromes zur Überwindung der Länge der Kühler, sowie aufgrund von Turbulenzen, Wirbel, Gegenströmungen und Reibungserscheinungen beim Hindurchströmen auf. Gas in only one direction, i.e. one-sided to pass through this. Unfortunately, in such coolers and intercoolers of considerable length, the compressed gas experiences pressure drops. These occur due to the relatively long dwell time of the gas flow to overcome the length of the cooler, as well as due to turbulence, eddies, counter-currents and frictional phenomena when flowing through.

Eine äussere Zuleitung des verdichteten Gases zu getrennten Kühlern kann einen Druckabfall nicht verhindern. Koaxiale, gerade und einseitige Kühler, die zur Gewährleistung einer angemessenen Verweilzeit und entsprechenden Kühlwirkung eine beträchtliche Länge aufweisen, scheinen die einzig mögliche Lösung zu sein. Ein unerwünscht hoher resultierender Druckabfall ist aber auch in diesem Fall nicht vermeidbar. An external supply of the compressed gas to separate coolers cannot prevent a drop in pressure. Coaxial, straight, and single-sided coolers, which have a considerable length to ensure adequate dwell time and cooling effect, appear to be the only possible solution. However, an undesirably high resulting pressure drop cannot be avoided in this case either.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen von den bekannten Ausführungsarten abweichenden Lösungsweg aufzuzeigen und eine Gasverdichtungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, welche das verdichtete Gas in effizienter Weise kühlt und über den Zwischenkühlern und Entfeuchtern keinen Druckabfall erzeugt, der einen sehr geringen, vernachlässigbaren Wert übersteigt. It is an object of the present invention to show a solution which differs from the known embodiments and to provide a gas compression system of the type mentioned at the outset which cools the compressed gas in an efficient manner and does not generate a pressure drop across the intercoolers and dehumidifiers which has a very low, negligible value exceeds.

Erfindungsgemäss ist die Gasverdichtungsanlage gekennzeichnet durch mehrere in Reihe angeordnete, mehrstufige Axial-Gasverdichter, durch Mittel zur Zwischenkühlung und Entfeuchtung des Gases, und durch Verbindungsmittel zur Kupplung der zwischen den einzelnen Gasverdichtern angeordneten Mittel zur Zwischenkühlung und Entfeuchtung, wobei die Verbindungsmittel und die Mittel zur Zwischenkühlung und Entfeuchtung einen Aufbau solcher Form, Abmessungen und solchen Strömungs-Leitvermögens haben, dass ein Druckabfall des durch die Mittel zur Zwischenkühlung und Entfeuchtung geleiteten verdichteten Gases über diesen Mitteln von mehr als ungefähr 70 mbar vermieden ist. According to the invention, the gas compression system is characterized by a plurality of multi-stage axial gas compressors arranged in series, by means for intermediate cooling and dehumidification of the gas, and by connecting means for coupling the means for intermediate cooling and dehumidifying arranged between the individual gas compressors, the connecting means and the means for intermediate cooling and dehumidification have a structure such that they have a shape, dimensions and flow conductivity such that a pressure drop of more than approximately 70 mbar above the said means of the compressed gas passed through the means for intercooling and dehumidification is avoided.

Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der zugehörigen Zeichnungen, in welchen zeigen: Further advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the associated drawings, in which:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, 1 is a side view of an embodiment of the invention,

Fig. 2A und Fig. 2B einen axialen Schnitt in Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 in grösserem Massstab, und 2A and 2B show an axial section in a view of the embodiment of FIG. 1 on a larger scale, and

Fig. 3 einen Schnitt eines Teils eines der Zwischenkühler des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 längs der Linie 3-3 in Fig. 1, wobei der Darstellungsmassstab wesentlich grösser als in Fig. 1 ist. 3 shows a section of part of one of the intercoolers of the exemplary embodiment in FIG. 1 along the line 3-3 in FIG. 1, the scale of representation being substantially larger than in FIG. 1.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel der Gasverdichtungsanlage 10 weist einen ersten Gasverdichter 12, einen zweiten Gas Verdichter 14 und einen dritten Gasver-dichter 16 auf, welche alle mehrstufig ausgebildet sind, eine axiale Gasströmung haben, in Reihe angeordnet und über eine gemeinsame Antriebswelle 18 verbunden sind. Zwischenkühler 20 und 22 sowie Entfeuchter 24 und 26 sind zwischen den Verdichtern 12,14 und 16 angeordnet. Die Anlage 10 ist auf Säulen 28,30,32 und 34 abgestützt und weist in der ersten Verdichterstufe ein Laufrad 36 auf, dessen Durchmesser im vorliegenden Ausführungsbeispiel ungefähr 163 cm beträgt. The exemplary embodiment of the gas compression system 10 shown in the figures has a first gas compressor 12, a second gas compressor 14 and a third gas compressor 16, all of which are of multi-stage design, have an axial gas flow, are arranged in series and are connected via a common drive shaft 18 are. Intercoolers 20 and 22 and dehumidifiers 24 and 26 are arranged between the compressors 12, 14 and 16. The system 10 is supported on columns 28, 30, 32 and 34 and has an impeller 36 in the first compressor stage, the diameter of which in the present exemplary embodiment is approximately 163 cm.

Die Zwischenkühler 20,22 und die Entfeuchter 24,26 sind nahezu 260% grösser als der Durchmesser des Laufrads 36 der ersten Stufe, indem sie Durchmesser von ungefähr 417 cm haben. The intercoolers 20, 22 and the dehumidifiers 24, 26 are almost 260% larger than the diameter of the impeller 36 of the first stage by being approximately 417 cm in diameter.

Der Gasverdichter 12 hat einen ausgangsseitigen Ringraum 40, welcher eine Fläche von ungefähr 0,65 m2 umfasst. Der Zwischenkühler 20 hat einen eingangsseitigen Ringraum The gas compressor 12 has an annular space 40 on the outlet side, which covers an area of approximately 0.65 m2. The intercooler 20 has an annular space on the inlet side

42, der eine Fläche von ungefähr 13,3 m2 umfasst. Folglich ist die letztere Fläche etwa zwanzigmal grösser als die erstgenannte Fläche. Der ausgangsseitige Ringraum 40' des Gasverdichters 14 weist eine Fläche von ungefähr 0,42 m2 auf. 5 Folglich ist die Fläche des eingangsseitigen Ringraums 42' des Zwischenkühlers 22 etwa 32 mal grösser als diejenigen des Ringraums 40'. 42, which covers an area of approximately 13.3 m2. As a result, the latter area is about twenty times larger than the former area. The outlet-side annular space 40 'of the gas compressor 14 has an area of approximately 0.42 m2. 5 Consequently, the area of the inlet-side annular space 42 'of the intercooler 22 is approximately 32 times larger than that of the annular space 40'.

Trotz der beträchtlichen Durchmesser der Zwischenkühler 20 und 22 nehmen diese nicht mehr als ein Drittel der totalen io axialen Länge der Stufen der betreffenden Gasverdichter 12 und 14 ein. Während die totale Länge der Stufen des Verdichters 12 ungefähr 264 cm beträgt, hat der Zwischenkühler 20 eine axiale Länge von bloss etwa 66 cm. Die Entfeuchter 24 und 26 haben eine axiale Länge von nur etwa 23 cm, d.h. ihre 15 Länge beträgt etwa 5,5% ihres Durchmessers. Die Zwischenkühler haben eine Länge von etwa 16% ihres Durchmessers. Despite the considerable diameter of the intercoolers 20 and 22, these do not take up more than a third of the total io axial length of the stages of the gas compressors 12 and 14 in question. While the total length of the steps of the compressor 12 is approximately 264 cm, the intercooler 20 has an axial length of only approximately 66 cm. The dehumidifiers 24 and 26 have an axial length of only about 23 cm, i.e. their length is about 5.5% of their diameter. The intercoolers have a length of about 16% of their diameter.

Solch kurze Zwischenkühler 20,22 und Entfeuchter 24,26 gewährleisten, dass die Verweilzeit des Gases in ihnen ausserordentlich kurz sein wird. Dadurch wird das Auftreten von 20 Turbulenzen, Wirbeln und Reibung merklich verringert, so dass der Druckabfall über den Zwischenkühlern und Entfeuchtern den Wert von ungefähr 70 mbar nicht überschreitet. Such short intercoolers 20, 22 and dehumidifiers 24, 26 ensure that the residence time of the gas in them will be extremely short. This significantly reduces the occurrence of 20 turbulences, vortices and friction, so that the pressure drop across the intercoolers and dehumidifiers does not exceed the value of approximately 70 mbar.

Während es scheinen könnte, dass eine derart geringe 25 Länge der Zwischenkühler 20 und 22 einem ausreichenden Gaskühlvermögen dieser Zwischenkühler entgegensteht, sind in Wirklichkeit die Zwischenkühler zur Erzielung einer genügenden Gaskühlung ausgebildet. Jeder Zwischenkühler 20, 22 weist ein Brutto-Fassungsvermögen von nahezu 4 m3 auf. 30 Innerhalb dieses Gesamtvolumens befinden sich zahlreiche gerippte Wärmetauscherrohre 44. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Gasverdichtungsanlage 10 finden ungefähr 6850 Rohre 44 Verwendung. Sie nehmen ein Gasvolumen von etwas mehr als 4,25 m3 auf, während Kühlwasserkanäle, 35 welche die Rohre 44 durchqueren, ein Volumen von etwas mehr als 3,96 m3 aufnehmen. While it may appear that such a small length of the intercoolers 20 and 22 stands in the way of sufficient gas cooling capacity of these intercoolers, the intercoolers are actually designed to achieve sufficient gas cooling. Each intercooler 20, 22 has a gross capacity of almost 4 m3. 30 Within this total volume there are numerous finned heat exchanger tubes 44. In the present exemplary embodiment of the gas compression system 10, approximately 6850 tubes 44 are used. They take up a gas volume of slightly more than 4.25 m3, while cooling water channels, 35 which pass through the pipes 44, take up a volume of slightly more than 3.96 m3.

Die Zwischenkühler 20 und 22 sind in gleicher Weise aufgebaut, so dass die Teildarstellung der Fig. 3 auf beide zutrifft. Die Rohre 44 sind an ihren beiden Enden durch Sei-40 tenplatten 46 und 48 gehalten. Eine in Umfangsrichtung verlaufende, d.h. zylindrische Wand 50 umgibt dichtend die Platten 46,48. Die Wand 50 ist über Flansche 52 und 54 lösbar mit einem Einlass-Diffusor 56 und einem auslass-seitigen gefüllten Raum 58 verbunden bzw. verschraubt. Im 45 unteren Teil der Wand 50 sind nicht dargestellte Einlass- und Auslassöffnungen für Wasser vorhanden, welche Kühlwasser zu einem ersten Abschnitt 60 des Zwischenkühlers zuführen und das Kühlwasser von einem zweiten Abschnitt 62 wegführen. Eine Pumpe 63 liefert das Wasser und erzeugt einen so Wasserstrom, der zwischen den Rohren 44 hindurch mit einer Geschwindigkeit von etwas mehr als 1,5 ms-1 durch den Zwischenkühler fliesst. Eine Trennplatte 64, welche den Zwischenkühler in die beiden genannten Abschnitte 60 und 62 aufteilt, hat einen oberen Abschluss 66, um eine Strömungs-55 Verbindung zwischen den beiden Abschnitten zu schaffen. The intercoolers 20 and 22 are constructed in the same way, so that the partial illustration in FIG. 3 applies to both. The tubes 44 are held at their two ends by side plates 46 and 48. A circumferential, i.e. cylindrical wall 50 sealingly surrounds the plates 46, 48. The wall 50 is detachably connected or screwed to an inlet diffuser 56 and an filled space 58 on the outlet side via flanges 52 and 54. In the lower part of the wall 50 there are inlet and outlet openings for water, not shown, which supply cooling water to a first section 60 of the intercooler and lead the cooling water away from a second section 62. A pump 63 supplies the water and thus generates a water flow which flows through the intercooler between the pipes 44 at a speed of slightly more than 1.5 ms-1. A separator plate 64, which divides the intercooler into the two sections 60 and 62, has an upper end 66 to create a flow connection between the two sections.

Die Strömung des verdichteten Gases durch die Zwischenkühler 20 und 22 ist linear, einseitig und axial. Die reichliche Ausdehnung der eingangsseitigen Ringräume 40 und 40' The flow of the compressed gas through the intercoolers 20 and 22 is linear, one-sided and axial. The ample expansion of the annular spaces 40 and 40 'on the input side

sorgt für eine vollständige Aufnahme der von den ausgangs-60 seitigen Ringräumen 40 bzw. 40' abgegebenen Gasmengen, wobei der eintretende Gasstrom auf die erwähnten ungefähr 6850 Rohre 44 aufgeteilt wird, um auf einer kurzen axialen Strecke eine wirksame Gaskühlung zu erzielen. Diese ungefähr 6850 Ströme verdichteten Gases werden dann gleiches massig an den grosskalibrigen Entfeuchter 24 bzw. 26 abgegeben. Zufolge dieser breiten Zerstreuung des verdichteten Gases in eine Vielzahl getrennter Ströme sind keine Flächenbereiche der Entfeuchter mehr belastet als andere. Obwohl provides for a complete absorption of the gas quantities emitted from the outlet-60-sided annular spaces 40 and 40 ', the incoming gas flow being divided between the approximately 6850 pipes 44 mentioned in order to achieve effective gas cooling over a short axial distance. These approximately 6,850 streams of compressed gas are then released in equal quantities to the large-caliber dehumidifier 24 or 26. As a result of this broad dispersion of the compressed gas into a large number of separate streams, no surface areas of the dehumidifiers are loaded more than others. Even though

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das Gas wegen der äusserst geringen axialen Ausdehnung der Entfeuchter 24 und 26 sehr rasch durch diese strömt, können die Entfeuchter etwa 98% des Feuchtigkeitsgehaltes (von 13 um oder mehr) entfernen. If the gas flows through them very quickly due to the extremely small axial extent of the dehumidifiers 24 and 26, the dehumidifiers can remove about 98% of the moisture content (of 13 µm or more).

Bei der Anlage 10 ist im Hinblick auf einen einfachen Unterhalt der ganze äussere Gehäusemantel horizontal geteilt. Die obere Hälfte des Einlasstrichters 37, die obere Hälfte des Diffusors 56 und die dazwischenliegende obere Hälfte des Gehäuses des Verdichters 12 können von den entsprechenden unteren Hälften sowie von der benachbarten oberen Hälfte des Zwischenkühlers 20 losgeschraubt und als ein einziges Stück abgehoben werden, wie dies in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist. Zudem kann auch der Zwischenkühler 20 (oder 22) vom benachbarten Diffusor 56 und vom gefüllten Raum 58 für Wartungs- oder Ersatzzwecke losgeschraubt und abgehoben werden. Der Einlasstrichter 37, oder die obere und die untere Hälfte des Diffusors 56, oder die Hälften des gefüllten Raums 58, oder die Hälften des Verdichtergehäuses können nach Belieben entfernt und ersetzt werden. In the system 10, the entire outer casing is horizontally divided with a view to simple maintenance. The upper half of the inlet funnel 37, the upper half of the diffuser 56 and the intermediate upper half of the housing of the compressor 12 can be unscrewed from the corresponding lower halves as well as from the adjacent upper half of the intercooler 20 and lifted off as a single piece, as shown in FIG Fig. 1 is shown in broken lines. In addition, the intercooler 20 (or 22) can be unscrewed from the adjacent diffuser 56 and from the filled space 58 for maintenance or replacement purposes and lifted off. The inlet funnel 37, or the upper and lower halves of the diffuser 56, or the halves of the filled space 58, or the halves of the compressor housing can be removed and replaced as desired.

Der bedeutendste Vorteil liegt jedoch darin, dass durch die beschriebene Ausbildung einer axialen Gasverdichtungsanlage mit Zwischenkühlungs- und Entfeuchtungsmitteln ein Druckabfall über den Zwischenkühlern und Entfeuchtern von mehr als 70 mbar vermieden wird und dass die Zwischenkühlungs- und Entfeuchtungsmittel die axiale Länge der Anlage nur unbedeutend vergrössern. Wie beschrieben weisen die letzteren vorgeschriebene Flächen und Volumina auf, um das verdichtete Gas ohne Beeinträchtigung der Leistung der Anlage zu behandeln. Eine besondere Kühlwasserströmung in Abschnitten der Zwischenkühler wurde ebenfalls beschrieben. Alle diese Einzelheiten bestimmen ein Ausführungsbeispiel der einen neuen Lösungsweg aufzeigenden erfindungsgemässen mehrstufigen, axialen Gasverdichtungsanlage. However, the most significant advantage is that the design of an axial gas compression system with intercooling and dehumidifying agents prevents a pressure drop of more than 70 mbar across the intercoolers and dehumidifiers, and that the intercooling and dehumidifying agents only slightly increase the axial length of the system. As described, the latter have prescribed areas and volumes to treat the compressed gas without affecting the performance of the plant. A special cooling water flow in sections of the intercoolers has also been described. All these details determine an exemplary embodiment of the multi-stage axial gas compression system according to the invention, which shows a new solution.

Die als Ausführungsbeispiel dargestellte und beschriebene Anlage 10 ist dazu ausgebildet, eine eingangsseitige Gasmenge von ungefähr 8500 m3min_I auf einen ausgangsseitigen Gasdruck zu verdichten, der im Bereich von etwa 5 bis 10 bar liegt. In entsprechender Weise können aber auch Anlagen für Gasmengen von 2800 m3min-1 bis 17 000 m3min_1 beim genannten Gasdruckbereich ausgebildet werden. The system 10 shown and described as an exemplary embodiment is designed to compress an inlet-side gas quantity of approximately 8500 m3min_I to an outlet-side gas pressure which is in the range from approximately 5 to 10 bar. In a corresponding manner, however, systems for gas quantities from 2800 m3min-1 to 17,000 m3min_1 can be designed for the gas pressure range mentioned.

Um Gasverdichtungsanlagen mit Kapazitäten von 1400 oder 2800 m3min_I bis zu ungefähr 17 000 m3min-' zu schaffen, ist es erforderlich, die Durchmesser der Zwischenkühler und der Entfeuchter entsprechend zu dimensionieren. Gleichzeitig müssen ihre begrenzten axialen Längen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 66 cm bzw. 23 cm, beibehalten werden. Denn wenn den Zwischenkühlern und Entfeuchtern grössere axiale Längen gegeben werden, wird in der mit ihnen gebauten Verdichtungsanlage der Druckabfall über den Zwischenkühlern und Entfeuchtern grösser als der angegebene Wert von 70 mbar sein. In order to create gas compression systems with capacities from 1400 or 2800 m3min_I up to approximately 17 000 m3min- ', it is necessary to dimension the diameter of the intercooler and the dehumidifier accordingly. At the same time, their limited axial lengths, in the present exemplary embodiment 66 cm or 23 cm, must be maintained. Because if the intercoolers and dehumidifiers are given greater axial lengths, the pressure drop across the intercoolers and dehumidifiers in the compression system built with them will be greater than the specified value of 70 mbar.

Die Bestimmung der Durchmesser der Zwischenkühler und Entfeuchter unter Festhalten ihrer axialen Längen ist deshalb relativ kritisch. Geeignete Durchmesserwerte können jedoch aufgrund der nachstehenden Angaben und Beziehungen bestimmt werden. The determination of the diameters of the intercoolers and dehumidifiers while keeping their axial lengths is therefore relatively critical. However, suitable diameter values can be determined based on the information and relationships below.

Um in allgemeiner Weise die Durchmesser von Zwischenkühlern und Entfeuchtern für eine Gasverdichtungsanlage zu bestimmen, die eine Einlasskapazität im Bereich von weniger als 2800 m3min_I bis zu ungefähr 17 000 m3min_1 hat, kann die folgende Beziehung angewendet werden: In order to generally determine the diameters of intercoolers and dehumidifiers for a gas compression plant that has an inlet capacity in the range from less than 2800 m3min_I to about 17,000 m3min_1, the following relationship can be used:

Der Durchmesser soll gleich sein The diameter should be the same

- ungefähr dem Wert von 29 mm, multipliziert mit der Anzahl der Inkremente von je 28 m3min_I der Einlasskapazität bis zu einem Wert der Einlasskapazität von ungefähr 2800 m3min"' - approximately the value of 29 mm, multiplied by the number of increments of 28 m3min_I each of the inlet capacity up to a value of the inlet capacity of approximately 2800 m3min "'

- plus dem Wert von nicht weniger als 5,3 mm bzw. nicht mehr als 7,1 mm, multipliziert mit der Anzahl der Inkremente von je 28 m3mur' der Einlasskapazität oberhalb des Wertes von 2800 m3min-! der Einlasskapazität. - plus the value of not less than 5.3 mm or not more than 7.1 mm, multiplied by the number of increments of 28 m3mur 'each of the inlet capacity above the value of 2800 m3min-! the inlet capacity.

In spezieller und besonders vorteilhafter Weise kann der Durchmesser gemäss der obenstehenden Beziehung bestimmt werden, indem für den additiven Term in dieser Beziehung, der den Eingangskapazitätsbereich oberhalb des Wertes von 2800 rrf'min"1 betrifft, der Wert von ungefähr 6,4 mm, multipliziert mit der Anzahl der Inkremente von je 28 m3min-' der Einlasskapazität oberhalb des Wertes von 2800 m3min-', genommen wird. In a special and particularly advantageous manner, the diameter can be determined in accordance with the above relationship by multiplying the value of approximately 6.4 mm for the additive term in this relationship, which relates to the input capacitance range above the value of 2800 rrf'min "1 with the number of increments of 28 m3min- 'each of the inlet capacity above the value of 2800 m3min-'.

Eine solche Bestimmung von Durchmessern der Zwischenkühler und Entfeuchter aufgrund formelmässiger Beziehungen legt Zwischenkühler fest, deren Durchmesser 4,5 bis 9mal grösser ist als ihre axiale Länge von beispielsweise 66 cm, sowie Entfeuchter, deren Durchmesser 12,5 bis 26mal grösser ist als ihre axiale Länge von beispielsweise 23 cm. Obwohl das beschriebene Vorgehen ungewöhnlich erscheinen mag, schafft es doch Gasverdichtungsanlagen mit mehreren in Reihe angeordneten, mehrstufigen Axial-Gas-verdichtern, bei welchen über ihren Zwischenkühlern und Entfeuchtern ein Druckabfall von höchstens etwa 70 mbar entsteht, wobei eine Gasströmung zu den Zwischenkühlern und Entfeuchtern bei einer Geschwindigkeit von nicht mehr als ungefähr 6,7 ms-1 aufgenommen wird. Such a determination of the diameters of the intercoolers and dehumidifiers on the basis of formal relationships defines intercoolers whose diameter is 4.5 to 9 times larger than their axial length of, for example, 66 cm, and dehumidifiers whose diameter is 12.5 to 26 times larger than their axial length for example 23 cm. Although the procedure described may seem unusual, it does create gas compression systems with several, multi-stage axial gas compressors arranged in series, in which a pressure drop of at most about 70 mbar arises over their intercoolers and dehumidifiers, with a gas flow contributing to the intercoolers and dehumidifiers at a speed of no more than about 6.7 ms-1.

Wie bereits eingangs erwähnt, sind bei bekannten Gasverdichtungsanlagen mit mehreren in Reihe angeordneten, mehrstufigen Axial-Gasverdichtern Zwischenkühleinrich-tungen (und auch Entfeuchtungseinrichtungen) getrennt ausserhalb der durchgehenden Achse der Gasverdichter angeordnet, so dass das verdichtete Gas diesen zugeführt und von diesen wieder zurückgeführt werden muss. Es entspricht auch bekannter Technik, die Zwischenkühler auf höheren Zwischenböden oder in unterhalb des Niveau der axialen Strömung liegenden Gestellen anzuordnen. Dementsprechend gestalten sich der Aufbau der ganzen Verdichtungsanlage und die Erfordernisse hiefür kompliziert und aufwendig. Die vorliegende Gas verdichtungsanlage umfasst dagegen mehrere Gasverdichter und Zwischenkühler, die alle hintereinander längs der gleichen Achse auf Säulen angeordnet sind. Deshalb kann die vorliegende Anlage vollständig, vom einen Ende zum andern, auf dem Boden montiert werden, was auch Zweck der Erfindung ist. Zudem tragen die gleich-achsig angeordneten Zwischenkühler und Entfeuchter, wie aus dem Vorangehenden ersichtlich ist, nicht in bedeutendem Ausmass zur Gesamtlänge der Anlage bei. Jede Zwischenstufe von Zwischenkühler und Entfeuchter (ausschliesslich der eingangs- und ausgangsseitigen Gehäuseteile) fügt zur Anlagelänge weniger als 90 cm hinzu, wobei dies unverändert der Fall ist, ob nun die Anlage dazu ausgebildet ist, einen Gasdurchsatz von weniger als 3000 m3min_1 oder bis zu 20 000 m3min_I zu verarbeiten. Für grössere Gasdurchsätze im genannten Bereich ist es einzig nötig, die Durchmesser der Zwischenkühler und der Entfeuchter gemäss den vorgängig erläuterten beispielsweisen Regeln zu vergrössern. As already mentioned at the beginning, in known gas compression systems with a plurality of multi-stage axial gas compressors arranged in series, intermediate cooling devices (and also dehumidification devices) are arranged separately outside the continuous axis of the gas compressors, so that the compressed gas has to be supplied to and returned from them . It also corresponds to known technology to arrange the intercoolers on higher intermediate floors or in racks below the level of the axial flow. Accordingly, the structure of the entire compression system and the requirements for it are complicated and expensive. The present gas compression system, on the other hand, comprises several gas compressors and intercoolers, all of which are arranged one behind the other on columns along the same axis. Therefore, the present system can be completely assembled from one end to the other on the floor, which is also the purpose of the invention. In addition, as can be seen from the foregoing, the intercoolers and dehumidifiers arranged on the same axis do not contribute significantly to the overall length of the system. Each intermediate stage of the intercooler and dehumidifier (excluding the housing parts on the inlet and outlet sides) adds less than 90 cm to the system length, regardless of whether the system is designed to have a gas throughput of less than 3000 m3min_1 or up to 20 000 m3min_I to process. For larger gas throughputs in the range mentioned, it is only necessary to increase the diameter of the intercooler and the dehumidifier according to the rules described above, for example.

4 4th

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS

1. Gas compression system for compressing a gas to a pressure in the range from 5 to 10 bar, characterized by a plurality of multi-stage axial gas compressors (12, 14, 16) arranged in series, by means (20, 22, 24, 26) for intermediate cooling and dehumidification of the gas, and by connecting means (52,54,56,58,56 ', 58') for coupling the means for intermediate cooling and dehumidifying arranged between the individual gas compressors, the connecting means and the means for intermediate cooling and dehumidifying Structures of such shape, dimensions and flow conductivity have that a pressure drop of the compressed gas passed through the means for intercooling and dehumidification over these means of more than approximately 70 mbar is avoided.

2. Gas compression system according to claim 1, characterized in that the structure of the means for intercooling and dehumidifying contains means which receive a gas flow into the means for intercooling and dehumidifying at a speed of not more than approximately 6.7 ms-1.

3. Gas compression system according to claim 1, characterized in that the means for intermediate cooling and dehumidification are ring-shaped, that the system has a gas inlet capacity of at least 2800 m3min_I, and that the means for intermediate cooling and dehumidification have an external diameter determined for this gas inlet capacity and an axial length of have no more than 25% of the specific outside diameter.

4. Gas compression plant according to claim 3, characterized in that it has a gas inlet capacity of more than 2800 m3min_I, and that the means for intercooling and dehumidification have an outer diameter which is determined by the relationship:

Outside diameter not less than 5.3 mm and not more than 7.1 mm, e.g. approximately 6.4 mm, multiplied by the number of increments of 28 m3min- 'of the inlet capacity above the value of 2800 m'min-1 of the inlet capacity, plus the value of the outside diameter determined for the gas inlet capacity of 2800 m3min_1.

5. Gas compression plant according to claim 3, characterized in that the specific outer diameter is approximately 292 cm.

6. Gas compression system according to claim 3, characterized in that the means for intercooling and dehumidifying contain several separate intercoolers and dehumidifiers, each intercooler having an axial length of not more than approximately 66 cm and each dehumidifier having an axial length of not more than approximately Has 23 cm.

7. Gas compression system according to claim 3, characterized in that said specific outside diameter of the means for intermediate cooling and dehumidification is a multiple of the impeller diameter of the first stage of the first-side gas compressor (12) of the plurality of gas compressors arranged in series.

8. Gas compression system according to claim 7, characterized in that the specific outer diameter is approximately 260% larger than the impeller diameter of the first stage.

9. Gas compression system according to claim 7, characterized in that the means for intercooling and dehumidifying contain several separate intercoolers and dehumidifiers, that several gas compressors have the same axial length, and that each dehumidifier has an axial

Length that is no more than about a tenth of the axial length of the multiple gas compressors.

10. Gas compression system according to claim 9, characterized in that each intercooler has an axial length s which is not more than approximately a quarter of the axial length of the plurality of gas compressors.

11. Gas compression system according to claim 9, characterized in that at least one (14) of the plurality of gas compressors has an outlet annulus (40 ') of the impeller io of the last stage, and that each intercooler has an inlet annulus (56, 56'), the cross-sectional area of which is not is less than about twenty times the cross-sectional area of said exit annulus (40 ').

15 12. Gas compression system according to claim 9, characterized in that at least one (12) of the plurality of gas compressors has an outlet annulus (40) of the impeller of the last stage, and that each intercooler has an inlet annulus (56, 56 '), the cross-section of which

20 area is not less than ten times larger than the cross-sectional area of said exit annulus (40).

13. Gas compression system according to claim 1, characterized in that the means for intermediate cooling and dehumidification are annular, that the system is a gas inlet.

2s capacity in a range from 2800 m3min_1 to

17,000 m3min_I, and that the means for intercooling and dehumidification have an outside diameter that is determined by the relationship:

30 outer diameters equal to approximately 29 mm, multiplied by the number of increments from 28 m3min_1 of the inlet capacity to a value of the inlet capacity of 2800 m3min_1, plus not less than 5.3 mm and not more than 7.1 mm, e.g. approximately 6.4 mm multiplied by the

35 Number of increments of 28 m3min_1 above the value of 2800 m3min_1 of the inlet capacity.

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