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Stroemungsleitelemente in dem Bereich zwischen Abstroemung des Laufrades und Zustroemung zum Kuehler

IP.com Disclosure Number: IPCOM000178172D
Published in the IP.com Journal: Volume 9 Issue 2A (2009-02-13)
Included in the Prior Art Database: 2009-Feb-13
Document File: 2 page(s) / 30K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zentrifugalverdichter koennen derart konstruiert werden, dass sie sich aus mindestens einem Gehaeuse, einer Welle, die sich entlang einer Wellenlaengsachse erstreckt und mindestens einem Laufrad zusammensetzen. Auch ist stromabwaerts des Laufrades mindestens eine Abstroemkammer radial aussen angebracht und es befindet sich stromabwaerts der Abstroemkammer eine Zustroemung zu einem Kuehler. Zentrifugalverdichter dieser Konstruktionsart werden insbesondere eingesetzt, um Fluide quasi isotherm zu verdichten. Sie kommen beispielsweise bei grossen Luftverdichtern mit Volumenstroemen von ca. 600.000 m³ pro Stunde und einer Druckerhoehung von atmosphaerischem Druck auf 8 bar zum Einsatz. Hierbei ist eine regelmaessige Zwischenkuehlung, beispielsweise in dem Uebergang von einer Stufe zur nachfolgenden Stufe des Verdichters, oder zumindest eine nach der gesamten Druckerhoehung abschliessende Kuehlung vorgesehen.

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Stroemungsleitelemente in dem Bereich zwischen Abstroemung des Laufrades und Zustroemung zum Kuehler

Idee: Lars Schlueter, DE-Duisburg; Werner Jonen, DE-Duisburg

Zentrifugalverdichter koennen derart konstruiert werden, dass sie sich aus mindestens einem Gehaeuse, einer Welle, die sich entlang einer Wellenlaengsachse erstreckt und mindestens einem Laufrad zusammensetzen. Auch ist stromabwaerts des Laufrades mindestens eine Abstroemkammer radial aussen angebracht und es befindet sich stromabwaerts der Abstroemkammer eine Zustroemung zu einem Kuehler. Zentrifugalverdichter dieser Konstruktionsart werden insbesondere eingesetzt, um Fluide quasi isotherm zu verdichten. Sie kommen beispielsweise bei grossen Luftverdichtern mit Volumenstroemen von ca. 600.000 m³ pro Stunde und einer Druckerhoehung von atmosphaerischem Druck auf 8 bar zum Einsatz. Hierbei ist eine regelmaessige Zwischenkuehlung, beispielsweise in dem Uebergang von einer Stufe zur nachfolgenden Stufe des Verdichters, oder zumindest eine nach der gesamten Druckerhoehung abschliessende Kuehlung vorgesehen.

Bei einer kompakten Bauweise, bei der Kuehler direkt an dem Gehaeuse des Verdichters angebracht werden, ist eine gleichmaessige Beaufschlagung, d.h. Zufuehrung des Treibmittels zu den Laufraedern der Turbinen, problematisch. Diese Problematik tritt insbesondere dann auf, wenn es sich bei den Kuehlern nicht um fuer die Gehaeusegeometrie individualisiert angefertigte Elemente handelt, sondern um beispielsweise rechteckfoermige Standardkuehler, die eine modulare Bauweise unterstuetzen und preiswerter zu beschaffen sind. Eine ungleichmaessige Beaufschlagung der Kuehler mit dem erhitzten, verdichteten Fluid hat zur Folge, dass der Wirkungsgrad der Kuehlung abnimmt und die Elemente entsprechend ueberdimensioniert werden muessen, um den erforderlichen Kuehleffekt zu erzielen.

Ausgehend von dieser Problematik werden im Folgenden Verbesserungen und Erweiterungen vorgestellt, die dazu befaehigen, einen Zentrifugalverdichter kompakt gestalten zu koennen und gleichzeitig eine effiziente Kuehlung zu realisieren. Hierfuer wird vorgeschlagen, die Abstroemkammer in Umfangsrichtung mittels Stroemungsleitelementen ganz oder teilweise derart zu segmentieren, dass die Abstroemung aus dem Laufrad gleichmaessig auf die Einstroemung in der Kuehlung aufgeteilt ist.

Die Stroemungselemente werden mit einer radialen Ausdehnung angefertigt, die eine Umlenkung des verdichteten Prozessfluids aus einer tangentialen in eine radiale Stroemungsrichtung bewirkt. Dabei werden die Eintrittskanten der Stroemu...