DE1803958A1 - Compression system with two compression stages and intermediate heat exchanger - Google Patents

Compression system with two compression stages and intermediate heat exchanger

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DE1803958A1 DE19681803958 DE1803958A DE1803958A1 DE 1803958 A1 DE1803958 A1 DE 1803958A1 DE 19681803958 DE19681803958 DE 19681803958 DE 1803958 A DE1803958 A DE 1803958A DE 1803958 A1 DE1803958 A1 DE 1803958A1
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Description

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SOCIBTE D»EXPLOIOiATION DES MATERIELS HISPANO-SUIZA Soci&t6 Anonyme, Rue du Capitaine Guynemer 92 - ColomlDes (irance)SOCIBTE D »EXPLOIOiATION OF THE MATERIAL HISPANO-SUIZA Soci & t6 Anonyme, Rue du Capitaine Guynemer 92 - ColomlDes (irance)

Verdichtungsanlage mit zwei Verdicntungsstufen und ZwJs3henwärmeaustauseherCompaction system with two levels of dilution and Intermediate heat exchangers

Die Erfindung "betrifft Verdichtungsanlagen mit zwei Verdichtungsstufen und einem Zwischenwärmeaustauscher.The invention "relates to compression systems with two compression stages and an intermediate heat exchanger.

Die bekannten Anlagen enthalten im allgemeinen einen Zentrifugal- oder Axial- Zentrifugal- liederdruckverdichter, einen ebenfalls als Zentrifugal- oder Axial-Zentrifugal- Verdichter ausgebildeten Hochdruckverdichter und einen zwischen den Niederdruckverdichter und dem Hochdruckverdichter angeordneten Zwischenwärmeaustauscher. The known systems generally contain a centrifugal or axial centrifugal lieder pressure compressor, a high-pressure compressor also designed as a centrifugal or axial-centrifugal compressor and an intermediate heat exchanger arranged between the low pressure compressor and the high pressure compressor.

Es ist auch bekannt, den Niederdruckverdichter und den Hochdruckverdichter gleichachsig anzuordnen, sie auf der gleichen Antriebswelle zu befestigen und ihre Anordnung so zu treffen, dass die Eintrittsrichtungen der Gase in den Niederdruckverdichter und den Hochdruckverdichter einander entgegengesetzt sind.It is also known to coaxially arrange the low pressure compressor and the high pressure compressor on them of the same drive shaft and to make their arrangement so that the entry directions of the Gases in the low pressure compressor and the high pressure compressor are opposite to each other.

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Die Schwierigkeiten bei derartigen Anlagen bestehen hauptsächlich in der gegenseitigen Anordnung dieser Teile, welche es nicht gestattet, eine Anlage mit einen möglichst kleinen Raumbedarf zu erstellen. Ausserdem ist es bei den bekannten Anlagen schwierig, den Antriebsmotor in der Nähe der Rotoren des Niederdruckverdichters und des Hochdruckverdiehters anzuordnen, so daß die Antriebswelle eine grease Länge erhalten muß, was technische Probleme, wie Schwingungen, kritische Drehzahlen, Vergrösserung der Zahl der lager auf wirft und zur axialen Verlängerung der Anlage zwingt»The difficulties with such systems exist mainly in the mutual arrangement of these parts, which does not allow a plant with to create the smallest possible space requirement. In addition, it is difficult with the known systems the drive motor near the rotors of the low pressure compressor and to arrange the high pressure compressor so that the drive shaft is a grease length must receive what technical problems such as vibrations, critical speeds, increasing the number of bearings throws up and forces an axial extension of the system »

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden.The invention is based on the object mentioned Avoid disadvantages.

Die irfindungsgemässe Anlage weist einen geringen Platzbedarf auf, gestattet die Anordnung des Antriebsmotor in unmittelbarer Mhe der Rotoren des Niederdruekverdichters und des Hochdruckverdiehters, bietet dem Strömungsmittel einen Weg, welcher die geringsten aerodynamischen Störungen verursachte und weist schliesslich einen hohen Gesamtwirkungsgrad auf.The system according to the invention has a small footprint on, allows the arrangement of the drive motor in the immediate vicinity of the rotors of the low-pressure compressor and the high pressure compressor, offers the fluid a path that is least aerodynamic Malfunctions caused and ultimately has a high overall efficiency.

Die erfindungsgemässe Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckverdichter mit einem undrehbaren Niederdruckdiffusor versehen ist, welcher eine Folge von gleichmässig um seinen Rotor herum verteilten Nieder» druckdurchlässen aufweist, die am Eingang eines ringförmigen Zwischenwärmeaustauscher münden, welcher gleichachsig zu der Motorwelle angeordnet ist, in Bezug auf den Niederdruckverdichter auf der Eintrittsseite der Gase in den Niederdruckverdichter liegt und mit dem Eingang des Hochdruckverdichters durch einen Ringkanal verbunden ist, welcher in seinem stromaufwärts liegenden Abschnitt den Zwischenwärmeaustauscher umgibt und in seinem stromab-The system according to the invention is characterized in that the low-pressure compressor has a non-rotatable Low pressure diffuser is provided, which is a consequence of low-pressure passages evenly distributed around its rotor, which open out at the inlet of an annular intermediate heat exchanger which is coaxial is arranged to the motor shaft, with respect to the low pressure compressor on the inlet side of the gases in the low-pressure compressor is located and is connected to the inlet of the high-pressure compressor by an annular channel, which surrounds the intermediate heat exchanger in its upstream section and in its downstream

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wärts liegenden Abschnitt zu dem ringförmigen Eingang des Hochdruckverdichterβ konvergiert, der mit einem undrehbaren Hochdruckdiffusor versehen ist, welcher eine Folge von gleichmässig um seinen Rotor herum verteilten Hochdruckdurchlässen aufweist, die zwischen den Niederdruckdurchlässen des Niederdruckdiffusors angeordnet sind und am Eingang einer ringförmigen Sammelleitung münden, welche gleichachsig zu der Motorwelle in demjenigen Raum liegt, welcher radial nach aussen durch den Zwischenwärmeaustauscher und nach innen durch eine zu der Motorwelle gleichachsige Saugleitung begrenzt wird, die an den Eingang des Niederdruckverdichters angeschlossen ist und in Bezug auf diesen auf der Eintrittsseite der Gase in diesen Niederdruckverdichter liegt.downstream section converges to the annular inlet of the high pressure compressor, which is connected to a non-rotating high pressure diffuser is provided, which a sequence of evenly distributed around its rotor Has high pressure passages between the low pressure passages of the low pressure diffuser are arranged and open at the entrance of an annular collecting line which is coaxial with the motor shaft is in that space which is radially outward through the intermediate heat exchanger and is limited inwardly by a suction line coaxial with the motor shaft, which is connected to the inlet of the low-pressure compressor is connected and in relation to this on the inlet side of the gases in this low-pressure compressor lies.

Bei dieser Ausbildung bleibt offenbar der ganze auf der Seite des Hochdruckverdichter liegende Teil der Anlage frei, so daß in ihm der Antriebsmotor untergebracht werden kann, welcher somit in unmittelbarer Nähe der Rotoren des Niederdruckverdichters und des Hochdruckverdichters zu liegen kommt, wodurch die Länge der Motorwelle weitgehend st verringert werden kann.In this training, the entire part of the system that is on the side of the high-pressure compressor apparently remains free, so that the drive motor can be accommodated in it, which is thus in the immediate vicinity of the rotors of the low-pressure compressor and the high-pressure compressor comes to rest, which largely reduces the length of the motor shaft st can be decreased.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen inThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. The drawings show in

Fig. 1 einen halben Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform;1 shows a half axial section through a first embodiment;

Fig. 2 eine Schemadarstellung zur Wiedergabe der Anordnung der Niederdruck- und Hochdruckdurchlässe der Anlage nach Fig. 1;Fig. 2 is a schematic representation to reproduce the arrangement of the low-pressure and high-pressure passages the system of Fig. 1;

Fig. 3 einen halben Axialschnitt, teilweise in Teilansicht, einer abgewandelten Ausführungsform;3 shows a half axial section, partly in partial view, a modified embodiment;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung imFig. 4 shows a further embodiment of the invention in

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halben Axialschnitt und !Deilansicht;half axial section and! detail view;

Fig. 5 eine weitere abgeänderte Ausführungsform im Axialschnitt und in Teilansichtj5 shows a further modified embodiment in axial section and in partial view

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-7I der lig. 5; und inFig. 6 is a section along the line VI-7I of the lig. 5; and in

Pig. 7 einen Schnitt längs der linie VII-TII der Hg. 5.Pig. 7 shows a section along the line VII-TII of FIG Ed. 5.

Nach den Pig. 1, 3> 4 und 5 weist die Anlage einen Axial-Zentrifugal- Niederdruekverdichter 2 und einen Axial- Zentrifugal- Hochdruckverdichter 3 auf, deren Rotoren auf der gleichen Antriebswelle 1 befestigt und aneinander angelegt sind, so daß die Eintrittsrichtung der Gase in den Niederdruckverdichter 2 und den Hochdruckverdichter 3 einander entgegengesetzt gerichtet sind.According to the Pig. 1, 3> 4 and 5, the system has an axial centrifugal Low pressure compressor 2 and an axial centrifugal high pressure compressor 3, the rotors of which on the same drive shaft 1 are attached and placed against each other, so that the direction of entry of the gases into the low-pressure compressor 2 and the high pressure compressor 3 are directed opposite to each other.

Die Antriebswelle kann daher drehfest mit einem einzigen Rad 4 verbunden werden, welches auf einer seiner beiden Seiten eine sich drehende, den Rotor des Niederdruckverdichters 2 bildende Beschaufelung und auf seiner anderen Seite eine sich drehende, den Rotor des Hochdruckverdichters 3 bildende Beschaufelung 6 aufweist.The drive shaft can therefore be rotatably connected to a single wheel 4, which on one of its two sides a rotating blade forming the rotor of the low-pressure compressor 2 and one on its other side has rotating, the rotor of the high pressure compressor 3 forming blades 6.

Der Niederdruckverdichter 2 ist mit einem nicht drehbaren Niederdruckdiffusor 7 versehen, welcher eine Folge von gleichmässig um seinen Rotor herum verteilten Niederdrackdurchlässen 50 afuweist, die am Eingang eines ringförmigen Zwischenwärmeaustauschers 15 münden, welcher gleichachsig zu der Antriebswelle 1 angeordnet ist und in Bezug auf den Niederdruckverdichter auf dessen Gaseintrittsseite liegt.The low-pressure compressor 2 is provided with a non-rotatable low-pressure diffuser 7, which is a sequence of evenly distributed low-ceiling ducts around its rotor 50 which open at the entrance of an annular intermediate heat exchanger 15, which is coaxial is arranged to the drive shaft 1 and is located in relation to the low-pressure compressor on the gas inlet side.

Der Zwischenwärmeaustauscher 15 ist mit dem Eingang des . Hochdruckverdichters 3 durch einen Ringkanal 10a, 10 verbunden, welcher in seinem stromaufwärts liegenden Abschnitt 10a den Zwischenwärmeaustauscher 15 umgibt und in seinen stromabwärts liegenden Abschnitt 10 zu demThe intermediate heat exchanger 15 is connected to the input of the. High pressure compressor 3 through an annular channel 10a, 10 connected, which surrounds the intermediate heat exchanger 15 in its upstream portion 10a and in its downstream section 10 to the

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ringförmigen Eingang des Hochdruckverdichters 3 konvergiert.annular inlet of the high pressure compressor 3 converges.

Der Hochdruckverdichter 3 ist mit einem nicht umlaufenden Hochdruckdiffusor 11 versehen, welcher eine Folge von gleichmässig um seinen Rotor herum verteilten Hochdruckdurchlässen 51 aufweist, die zwischen den Niederdruckdurchlässen 50 des Niederdruekdiffusors 7 angeordnet sind und am Eingang einer ringförmigen Sammelleitung 15 ausmünden, welche gleichachsig zu der Antriebswelle 1 in demjenigen Baum angeordnet ist, der radial nach aussen durch den Zwischenwärmeaustauscher 15 und nach innen durch eine Saugleitung 100 begrenzt wird, die zu der Antriebswelle 1 gleichachsig und an den Eingang des Niederdruckverdichters 2 angeschlossen ist. Diese Ringförmige Sammelleitung 14 liegt in Bezug auf den Niederdruckverdichter 2 auf dessen Gaseintrittsseite.The high pressure compressor 3 is provided with a non-rotating high pressure diffuser 11, which is a series of has high pressure passages 51 evenly distributed around its rotor, between the low pressure passages 50 of the low pressure diffuser 7 are arranged and open out at the entrance of an annular collecting line 15, which is arranged coaxially to the drive shaft 1 in the tree that radially outwards bounded by the intermediate heat exchanger 15 and inwardly by a suction line 100 leading to the drive shaft 1 is coaxial and connected to the inlet of the low-pressure compressor 2. This annular manifold 14 is on the gas inlet side with respect to the low-pressure compressor 2.

Bei einer solchen Ausbildung bleibt offenbar der ganze auf der Seite des Hochdruckverdichters 3 liegende Teil der Anlage frei, so daß in diesem der nicht dargestellte Antriebsmotor angeordnet werden kann. Der Antriebsmotor befindet sich also unmittelbar in der Nähe der Rotoren des Niederdruckverdichters 2 und des Hochdruckverdichters 3» so daß sich die Antriebswelle 1 wesentlich verkürzen lässt.With such a design, the entire part of the system located on the side of the high-pressure compressor 3 apparently remains free, so that the drive motor, not shown, can be arranged in this. The drive motor is located so in the immediate vicinity of the rotors of the low-pressure compressor 2 and the high-pressure compressor 3 »so that the drive shaft 1 can be shortened significantly.

Zweckmässig verwendet man die in Pig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform, bei welcher die Niederdruckdurchlässe 50 des Niederdruckdiffusors 7 durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen X-X gebildet werden, welche auf der Oberfläche eines zu der Antriebswelle 1 der Anlage gleichachsigen Umdrehungshyperboloids liegen.The one in Pig is best used. 1 to 3 illustrated embodiment, in which the low-pressure passages 50 of the low pressure diffuser 7 are formed by diverging channels with straight axes X-X, which on the Surface of a hyperboloid of revolution coaxial with the drive shaft 1 of the system.

Die Hochdruckdurchlässe 51 des Hochdruckdiffusors 11 werden durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen Y-Y gebildet, welche auf der Oberfläche eines zu der Antriebswelle der Anlage gleichachsigen Umdrehungshyperboloids liegen.The high pressure passages 51 of the high pressure diffuser 11 become formed by divergent channels with rectilinear axes Y-Y, which on the surface of one to the drive shaft the plant are equiaxed rotation hyperboloids.

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Die Winkel A und B, welche die Achsen X-X bzw. Y-Y mit einer zu der Antriebswelle 1 senkrechten Querebene P einschliessen, werden so gewählt» daß die Ausgänge des Niederdruckdiffusors 7 und des Hochdruckdiffusors 11 leicht durch eine Wand 52 getrennt werden können.The angles A and B, which enclose the axes XX and YY with a transverse plane P perpendicular to the drive shaft 1, are chosen so that the outlets of the low-pressure diffuser 7 and the high-pressure diffuser 11 can easily be separated by a wall 52.

Beispielsweise liegen die Winkel in der Grössenordnung von 20°.For example, the angles are on the order of 20 °.

Der zu der Achse der Niederdruckdurchlässe 50 und der. Hochdruckdurchlässe 51 senkrechte Querschnitt kann kreisförmig, quadratisch oder rechteckig sein.The one to the axis of the low pressure passages 50 and the. High pressure passages 51 vertical cross section can be circular, square, or rectangular.

Bei der in Fig. 4 wiedergegebenen Ausführungsform werden die Niederdruckdurchlässe 50 des Niederdruckdiffusors 7 im stromaufwärts liegenden Abschnitt durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen X-j-X-j gebildet, welche in der zu der Antriebswelle 1 senkrechten Ebene in der Mitte des Austrittsquerschnitts des Rotors des Niederdruckverdichters 2 liegen, während sie im stromabwärtsliegenden Abschnitt durch einen gekröpften, der Seite des Eingangs des Niederdruckverdichters 2 zugewandten Trichter 50a gebildet werden. Der Ausgang eines jeden dieser gekröpften Trichter 50a mündet am Eingang des Zwischenwärmeaustauschers 15 aus.In the embodiment shown in FIG. 4, the low-pressure passages 50 of the low-pressure diffuser 7 formed in the upstream section by diverging channels with straight axes X-j-X-j, which in the plane perpendicular to the drive shaft 1 in the middle of the outlet cross section of the rotor of the low-pressure compressor 2, while they are in the downstream section by a cranked, the side of the Entrance of the low-pressure compressor 2 facing funnel 50a are formed. The outcome of each of these cranked The funnel 50a opens out at the inlet of the intermediate heat exchanger 15.

Die Hochdruckdurchlässe 51 des Hochdruckdiffusors 11 sind in ihrem stromaufwärts liegenden Abschnitt durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen Yh-Y-j gebildet, welche in einer zu der Antriebswelle senkrechten Ebene in der Mitte des Austrittsquerschnittes des Rotors des Hochdruckverdichters 3 liegen, während sie in ihrem stromabwärts liegenden Abschnitt durch einen der Seite des Eingangs des Niederdruckverdichters 2 zugewendeten gekröpften Trichter 51a gebildet sind. Die gekröpften Trichter 51a liegen zwischen den gekröpften Trichtern 50m der Niederdruckdurchlässe 50 und derThe high pressure passages 51 of the high pressure diffuser 11 are shown in FIG its upstream section is formed by diverging channels with rectilinear axes Yh-Y-j, which in a plane perpendicular to the drive shaft in the middle of the outlet cross-section of the rotor of the high-pressure compressor 3 while lying in their downstream section through one of the side of the inlet of the low pressure compressor 2 facing cranked funnel 51a are formed. The cranked funnels 51a lie between the cranked ones Funnels 50m of the low pressure passages 50 and the

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Ausgang eines jeden gekröpften !Trichters 51a ist an den Eingang der ringförmigen Sammelleitung 14 mittels einer Wand 53 angeschlossen.The output of each cranked funnel 51a is connected to the input of the annular manifold 14 by means of connected to a wall 53.

Der zu der Achse der Niederdruckdurchlässe 50 und der Hochdruckdurchlässe 51 senkrechte Querschnitt kann kreisförmig, quadratisch oder rechteckig sein.The cross-section perpendicular to the axis of the low-pressure passages 50 and the high-pressure passages 51 can be circular, be square or rectangular.

Pig. 5 zeigt eine Ausführungsform, "bei welcher der Niederdruckdiffusor 7 und der Hochdruckdiffusor 11 Schaufeln 8 bzw. 12 aufweisen.Pig. 5 shows an embodiment "in which the low pressure diffuser 7 and the high pressure diffuser 11 blades 8 or 12 have.

Bei dieser Ausführungsform sind die Niederdruckdurchlässe 50 des Mederdruckdiffusors 7 je durch zwei aufeinanderfolgende Schaufeln 8 begrenzt, die jeweils eine Öffnung 9 aufweisen, die axial gerichtet ist und den Körper der Schaufel 8 vollständig durchdringt.In this embodiment the low pressure passages are 50 of the median pressure diffuser 7 are each limited by two successive blades 8, each having an opening 9 have which is axially directed and the body of the blade 8 completely penetrates.

Die Durchlässe 51 des Hochdruckdiffusors 11 sind je durch einen stromaufwärts liegenden Abschnitt, welcher durch zwei aufeinanderfolgende Schaufeln 12 begrenzt ist, einen durch einen Verbindungskanal gebildeten Zwischenabschnitt und durch einen stromabwärts liegenden Abschnitt gebildet, welcher durch die in der entsprechenden Schauiel 8 ausgebildete Öffnung 9 gebildet ist.The passages 51 of the high pressure diffuser 11 are each through an upstream section which is delimited by two successive blades 12, one formed by an intermediate section formed by a connecting channel and by a downstream section, which is formed by the opening 9 formed in the corresponding display 8.

Wenn der Niederdruckdiffusor 7 und der Hochdruckdiffusor die gleiche Schaufelzahl aufweisen, ist der Ausgang der Schaufeln 12 mit dem Eingang des Kranzes der Öffnungen 9 durch Verbindungskanäle 13 verbunden, deren Zahl gleich der Schaufelzahl des Niederdruckdiffusors 7 und des Hochdruckdiffusors 11 ist. Die Verbindungskanäle 13 sind durch axiale Verlängerungen 12a der Schaufeln 12 des Hochdruckdiffusors 11 begrenzt, wobei jeder Verbindungskanal 13 einer Öffnung 9 gegenüber ausmündet.When the low pressure diffuser 7 and the high pressure diffuser have the same number of blades, the outlet of the blades 12 is with the inlet of the ring of the openings 9 connected by connecting channels 13, the number of which is equal to the Number of blades of the low pressure diffuser 7 and the high pressure diffuser 11 is. The connecting channels 13 are through axial extensions 12a of the blades 12 of the high pressure diffuser 11 limited, each connecting channel 13 of an opening 9 opens out opposite.

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In den Pig. 5> 6 und 7 sind feile eingezeichnet, welche die Strömungsrichtung der Gase durch die Anlage wiedergegeben. In the pig. 5> 6 and 7 are files that show the direction of flow of the gases through the system.

In Pig. 1 ist die Strömung in den Öffnungen 9 nach oberhalb der Zeichenebene gerichtet, während sie in Pig. 7 nach unterhalb der Zeichenebene weist.In Pig. 1 is the flow in the openings 9 upwards directed to the drawing plane while in Pig. 7 points below the plane of the drawing.

Zweckmässig wird in der ringförmigen Sammelleitung 14 ein zu der Antriebswelle 1 gleichachsiger Endwärmeaustauscher 16 angeordnet, dessen Aussendurchmesser D, kleiner als der Innendurchmesser d, des Zwischenwärmeaustauschers 15 oder höchstens gleich diesem ist. Die axiale Länge L. ist gleich der axialen Länge L, des Zwischenwärmeaustauschers 15 und die Eingangsquerschnitte 17 und 18 des Zwischenwärmeaustauschers 15 bzw. des Endwärmeaustauschers 16 liegen in der gleichen zur Antriebswelle 1 senkrechten Querebene.It is expedient in the annular collecting line 14 an end heat exchanger 16 coaxial with the drive shaft 1 is arranged, the outer diameter D, smaller than the inner diameter d, of the intermediate heat exchanger 15 or at most equal to this. The axial length L. is equal to the axial length L, des Intermediate heat exchanger 15 and the inlet cross-sections 17 and 18 of the intermediate heat exchanger 15 and of the final heat exchanger 16 are in the same place transverse plane perpendicular to the drive shaft 1.

Sind der Zwischenwärmeaustauscher 15 und der Endwärmeaustauscher 16 durch Nebeneinanderlagerungen von sektorenförmigen !Teilen gebildet, dann ist der Niederdurckdiffusor 7 vorzugsweise so ausgebildet, daß er einen axial gerichteten Ausgang aufweist, welcher sich diskontinuierlich über den Umfang erstreckt. Er wird also durch gleichmässig verteilte Teilstticke gebildet, welche der Verteilung der sektorförmigen, den Zwischenwärmeaustauscher 15 bildenden Teile entsprechen.Are the intermediate heat exchanger 15 and the end heat exchanger 16 by juxtaposing sector-shaped ! Share formed, then the low pressure diffuser 7 is preferably designed so that it has an axially directed Has output which extends discontinuously over the circumference. So it is evenly distributed through Partial areas are formed, which correspond to the distribution of the sector-shaped, the intermediate heat exchanger 15 forming parts correspond.

Die ringförmige Sammelleitung 14 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie einen axial gerichteten Ausgang aufweist und sich diskontinuierlich über den Umfang erstreckt. Sie wird also durch gleichmässig verteilte Teilstücke gebildet, welche der Verteilung der sektorförmigen, den Endwärmeaustauscher 16 bildenden Teile entsprechen.1 The annular collecting line 14 is preferably designed so that it has an axially directed outlet and extends discontinuously over the circumference. It is thus formed by uniformly distributed sections which correspond to the distribution of the sector-shaped parts forming the end heat exchanger 16. 1

- 9 909825/1020 - 9 909825/1020

Sie erfindungsgemässe Verdichtungsanlage mit zwei Verdichtungsstufen und einem Zwischenwärmeaustauscher weist gegenüber den bekannten Anlagen dieser Art insbesondere folgende Vorteile auf;You inventive compression system with two Compression stages and an intermediate heat exchanger has compared to the known systems of this type in particular the following advantages;

Infolge des sehr gedrängten Aufbaues der Bestandteile der Anlage ergibt sich ein geringer Platzbedarf;As a result of the very compact structure of the components of the system, little space is required;

die Anlage ist in ihrem Aufbau ausserordentlich einfach;the structure is extremely simple;

der Antriebsmotor kann in unmittelbarer Nähe der Rotoren des Mederdruckverdiehters und des Hochdruckverdichters angeordnet werden;the drive motor can be in the immediate vicinity of the rotors of the Mederdruckverdichters and the high-pressure compressor to be ordered;

die Anlage besitzt eine ausserordentlich kurze Antriebswelle jthe system has an extremely short drive shaft j

die Bestandteile der Anlage lassen sich leicht herstellen und zusammenbauen;the components of the system are easy to manufacture and assemble;

der Gesamtwirkungsgrad der Anlage ist Dank der aerodynamischen Eigenschaften bei der Führung des durch die Anlage ausserordentlich hoch.the overall efficiency of the system is thanks to the aerodynamic properties in the management of the exceptionally high due to the system.

sehen Eigenschaften bei der Führung des Strömungsmittelssee properties in the flow of fluid

-Patentansprüche:--Patent claims: -

- 10 -- 10 -

909825/1020909825/1020

Claims (9)

Patentansprüche :Patent claims: 1. Verdichtungsanlage mit einem Zentrifugal- oder Axial-Zentrifugal- Niederdruckverdichter, einem Zentrifugaloder Axial- Zentrifugal- Hochdruckverdichter und mit einem zwischen den beiden Verdichtern angeordneten Zwischenwärmeaustauscher, bei der der Niederdruckverdiohter und der Hochdruckverdichter gleichachsig auf der gleichen Antriebswelle und so angeordnet sind, daß ihre Rotoren aneinander anliegen, so daß die Eintrittsrichtung der Gase in den Niederdruckverdichter und in den Hochdruckverdichter einander entgegengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Niederdruckverdichter (2) mit einem undrehbaren Niederdruckdiffusor (7) versehen ist, welcher eine Folge von gleichmässig um seinen Rotor herum verteilten Niederdruckdurchlässen (50) aufweist, die am Eingang eines ringförmigen Zwischenwärmeaustauschers (15) ausmünden, der gleichachsig zu der Antriebswelle (1) angeordnet ist, in Bezug auf den Niederdruckverdichter (2) auf der Eintrittsseite der Gase in diesen liegt und mit dem Eingang des Hochdruckverdichters (3) durch einen ringförmigen Kanal (10a, 10) verbunden ist, welcher in seinem stromaufwärts liegenden Abschnitt (10a) den Zwischenwärmeaustauscher (15) umgibt und in seinem stromabwärts liegenden Abschnitt1. Compression system with a centrifugal or axial-centrifugal Low-pressure compressor, a centrifugal or axial-centrifugal high-pressure compressor and with an intermediate heat exchanger arranged between the two compressors, in which the low-pressure compressor and the high pressure compressor are coaxially arranged on the same drive shaft and so that their rotors rest against one another, so that the direction of entry of the gases in the low-pressure compressor and in the high pressure compressors are opposed to each other, characterized in that the low-pressure compressor (2) is provided with a non-rotatable low-pressure diffuser (7), which a consequence of low-pressure passages (50) evenly distributed around its rotor, which at the entrance of a open out annular intermediate heat exchanger (15), which is arranged coaxially to the drive shaft (1), in relation to the low-pressure compressor (2) on the inlet side of the gases in this and with the inlet of the High-pressure compressor (3) is connected by an annular channel (10a, 10), which in its upstream lying section (10a) surrounds the intermediate heat exchanger (15) and in its downstream section (10) zu dem ringförmigen Eingang des Hochdruckverdichters (3) konvergiert, der mit einem undrehbaren Hochdruckdiffusor(10) converges to the annular inlet of the high pressure compressor (3), which is equipped with a non-rotating high pressure diffuser (11) versehen ist, welcher eine Folge von gleichmässig um seinen Rotor herum verteilten Hochdruckdurchlässen (51) aufweist, die zwischen den Niederdruckdurchlässen (50) des Niederdruckdiffusors (7) angeordnet sind und am Eingang einer ringförmigen Sammelleitung (14) münden,'welche gleichachsig zu der Antriebswelle (1) in dem Raum angeordnet ist, der radial nach aussen durch den ZwischenwärmeaustauscherOS) und nach innen durch eine zu der Antriebswelle (1) gleich-(11) is provided, which is a sequence of evenly order has high pressure passages (51) distributed around its rotor, which between the low pressure passages (50) of the Low-pressure diffuser (7) are arranged and open at the entrance of an annular collecting line (14), which is coaxial to the drive shaft (1) is arranged in the space that radially outwards through the intermediate heat exchanger OS) and to the inside through a to the drive shaft (1) - 11 909825/1020 - 11 909825/1020 achsige Saugleitung (100) begrenzt ist, die an den Eingang des Niederdruckverdichters (2) angeschlossen ist, wobei die ringförmige Sammelleitung (14) in Bezug auf den Niederdruekverdiehter (2) auf der Gaseintrittsseite in diesen Niederdruckverdichter (2) liegt.axial suction line (100) which is connected to the inlet of the low-pressure compressor (2), wherein the ring-shaped collecting line (14) with respect to the Niederdruekverdiehter (2) is on the gas inlet side in this low-pressure compressor (2). 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ ei c h η e t , daß die Niederdruckdurchlässe (50) des Niederdruckdiffusors (7) durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen (X-X) gebildet sind, welche auf der Oberfläche eines zu der Antriebswelle (1) der Anlage gleichachsigen Umdrehungshyperboloids liegen, während die Hochdruckdurchlässe (51) des Hochdruckdiffusors (11) durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen (T-T) gebildet sind, welche auf der Oberfläche eines au der Antriebswelle (1) der Anlage gleichachsigen Undrehungshyperboloids liegen (Pig. 1, 2 und 3).2. Plant according to claim 1, characterized in that the low-pressure passages (50) of the ei c h η e t Low pressure diffuser (7) are formed by diverging channels with straight axes (X-X), which on the Surface of a hyperboloid of revolution coaxial with the drive shaft (1) of the system, while the high pressure passages (51) of the high pressure diffuser (11) diverging channels with rectilinear axes (T-T) are formed, which are formed on the surface of one au of the drive shaft (1) of the system are equiaxed hyperboloid of rotation (Pig. 1, 2 and 3). 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß der Winkel (A bzw. B) zwischen den Achsen (X-X bzw. T-T) der divergierenden Kanäle und einer zu der Antriebswelle (1) senkrechten Querebene (P) so gwählt ist, daß die Ausgänge des Niederdruckdiffusors (7( und des Hochdruckdiffusors (11) leicht durch eine Wand (52) trennbar sind (Fig. 1 und 3).3. Plant according to claim 2, characterized in that the angle (A or B) between the Axes (X-X or T-T) of the diverging channels and a transverse plane (P) perpendicular to the drive shaft (1) are thus selected is that the outlets of the low-pressure diffuser (7 (and the high-pressure diffuser (11)) can be easily separated by a wall (52) are (Figs. 1 and 3). 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Wert der Winkel (A und B) grössenordnungsmässig 20° beträgt.4. Plant according to claim 3, characterized in that the value of the angles (A and B) is of the order of magnitude Is 20 °. 5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Niederdruckdurchlässe (50) des Niederdruckdiffusors (7)in ihrem stromaufwärts liegenden Abschnitt durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen (X1-X1), welche in der zu der Antriebswelle (1) der Anlage senkrechten Ebene in der Mitte des Austrittsquerschnitts des Rotors des Niederdruckverdichters (2) liegen, und in ihrem5. Plant according to claim 1, characterized in that the low-pressure passages (50) of the low-pressure diffuser (7) in their upstream portion by diverging channels with straight axes (X 1 -X 1 ), which in the to the drive shaft (1) of the Plant vertical plane in the middle of the outlet cross-section of the rotor of the low-pressure compressor (2) lie, and in their 90982 5/102090982 5/1020 - 12 -- 12 - stromabwärts liegenden Abschnitt durch einen der Seite des Eingang des Niederdruckverdichters (2) zugewandten gekröpften Trichter (50a) gebildet sind, wobei der Ausgang eines jeden dieser gekröpften Trichter (5Oa) am Eingang des Zwischenwärmeaustauschers (15) mündet, während die Hochdruckdurchlässe (51) des Hochdruckdiffusors (11) in ihrem stromaufwärts liegenden Abschnitt durch divergierende Kanäle mit geradlinigen Achsen (Y^-Y1), welche in einer zu der Antriebswelle (1) der Anlage senkrechten Ebene in der Mitte des Austrittsquerschnitts des Rotors des Hochdruckver-^.: dichters (3) liegen, und in ihrem stromabwärts liegenden Abschnitt durch einen der Eingangsseite des Niederdruckverdiehters (2) zugewandten gekröpften Trichter (51a) gebildet sind, wobei die zwischen den gekröpften Trichtern (50a) der Niederdruckdurchlässe (50) liegen, wobei der Ausgang eines jeden dieser gekröpften Trichter (51a) mit dem Eingang der ringförmigen Sammelleitung (14) mittels einer Wand (53) verbunden ist.downstream section are formed by a cranked funnel (50a) facing the side of the inlet of the low-pressure compressor (2), the outlet of each of these cranked funnels (50a) opening out at the inlet of the intermediate heat exchanger (15), while the high-pressure passages (51) of the High pressure diffuser (11) in its upstream section through diverging channels with straight axes (Y ^ -Y 1 ), which in a plane perpendicular to the drive shaft (1) of the system in the middle of the outlet cross-section of the rotor of the high-pressure compressor ^ .: (3) lie, and in their downstream section are formed by one of the inlet side of the low-pressure compressor (2) facing cranked funnel (51a), the between the cranked funnels (50a) of the low-pressure passages (50), the outlet of each this cranked funnel (51a) is connected to the inlet of the annular collecting line (14) by means of a wall (53) t. 6. Anlage nach Anspruch 1, in welcher der Niederdruckdiffusor (7) und der Hochdruckdiffussor (11) Schaufeln <8bzw. 12) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Niederdruckdurchlass (50) des Niederdruckdiffusor s (7) durch zwei aufeinanderfolgende Schaufeln (8) begrenzt ist, deren jede eine axial liegende und den Sehaufelkörper vollständig durchdringende Öffnung'(9) aufweist, und dass die Durchlässe (51) des Hochdruckdiffusors (11) je durch einen durch zwei aufeinanderfolgende Schaufeln (12) begrenzten Abschnitt, einen durch einen Verbindungskanal gebildeten Zwischenabschnitt und einen stromabwärts liegenden, durch die in der entsprechenden Schaufel (8) ausgebildeten uffnungen (9) gebildeten Abschnitt gebildet sind.6. Plant according to claim 1, in which the low-pressure diffuser (7) and the high-pressure diffuser (11) blades <8bzw. 12), characterized in that each low-pressure passage (50) of the low-pressure diffuser (7) is delimited by two successive blades (8), each of which has an axially located opening (9) which completely penetrates the blade body, and that the passages (51) of the high pressure diffuser (11) limited depending by a consecutive two blades (12) portion, an intermediate portion formed by a connecting channel and a downstream, through which formed in the corresponding blade (8) and openings (9) section formed formed are. 7. Anlage nach Anspruch 6, in welcher der Niederdruckdiffusor und der Hochdruckdiffusor die gleiche Schaufelzahl auf-7. Plant according to claim 6, in which the low-pressure diffuser and the high-pressure diffuser have the same number of blades. - 13 909825/1020 - 13 909825/1020 weisen, dadurch. gekennzeichnet, dass der Ausgang der Schaufeln (12) mit dem Eingang des Kranzes der öffnungen (9) über Verbindungskanäle (13) verbunden ist, deren Zahl gleich der Scuafelzahl des Mederdruckdiffusors (7) und des Hochdruckdiffusors (11) ist, und dass die Verbindungskanäle (13) durch axiale Verlängerungen (12a) der Schaufeln (12) des Hochdruckdiffusors (11) begrenzt sind und je einer Schaufelöffnung (9) gegenüber ausmünden.wise, thereby. characterized in that the outlet of the blades (12) with the inlet of the Ring of openings (9) via connecting channels (13) connected, the number of which is equal to the Scuafel number of the median pressure diffuser (7) and the high pressure diffuser (11) is, and that the connecting channels (13) through axial extensions (12a) of the blades (12) of the high pressure diffuser (11) are limited and each have a shovel opening (9) open opposite. 8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ringförmigen Sammelleitung (14) ein zu der Antriebswelle (1) gleichachsiger Endwärmeaustauscher (16) angeordnet ist, dessen Aussendurchmesser (D.) kleiner als der Innendurchmesser (d,) des Zwischenwärmeaustauschers (15) oder höchstens gleich diesem ist, während seine axiale Länge (L,) gleich der axialen Länge (L-,) des Zwischenwärmeaustauschers (15) ist, wobei die Eingangsquerschnitte (17 bzw. 18) des Zwischenwärmeaustauschers (15) bzw. des Endwärmeaustauschers (16) in der gleichen, zu der Antriebswelle (1) senkrechten Querebene l%en.8. Plant according to claim 1, characterized in that that in the annular collecting line (14) an end heat exchanger coaxial with the drive shaft (1) (16) is arranged, the outer diameter (D.) of which is smaller than the inner diameter (d,) of the intermediate heat exchanger (15) or at most equal to this, while its axial length (L,) is equal to the axial length (L-,) of the intermediate heat exchanger (15), the input cross-sections (17 or 18) of the Intermediate heat exchanger (15) or the end heat exchanger (16) in the same, perpendicular to the drive shaft (1) L% en transverse plane. 9. Anlage nach Anspruch 7 und 8, in welcher der Zwischenwärmeaustauscher und der Endwärmeaustauscher durch Uebeneinanderlagerung von sektorförmigen Teilen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Niederdruckdiffusor (7) so ausgebildet ist, daß er einen axial gerichteten Ausgang besitzt,welcher sich diskontinuierlich über den Umfang erstreckt, d. h. in gleichmässig verteilten Teilstücken, welche der Verteilung der sektorförmigen, den Zwischenwärmeaustauscher (15) bildenden Teile entsprechen, und daß die ringförmige Sammelleitung (14) so ausgebildet ist, dass sie einen axial gerichteten Ausgang besitzt und sich am Umfang diskontinuierlich erstreckt, d. h. in gleichmässig verteilten Teilstücken, welche der Verteilung der sektorförmigen, den Endwärmeaustauscher (16) bildenden Teile entsprechen.9. Plant according to claim 7 and 8, in which the intermediate heat exchanger and the end heat exchanger are formed by juxtaposing sector-shaped parts, thereby characterized in that the low pressure diffuser (7) is designed so that it has an axially directed outlet which is discontinuous over the circumference extends, d. H. in evenly distributed sections, which are the distribution of the sector-shaped, the intermediate heat exchanger (15) corresponding forming parts, and that the annular manifold (14) is formed so that it has an axially directed exit and extends discontinuously on the circumference, d. H. in evenly distributed sections, which correspond to the distribution of the sector-shaped, the end heat exchanger (16) forming parts. 909 8 2 5/1020909 8 2 5/1020 te e rs e i t ete e rs e i t e
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