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CN102003896B - 用于压缩机的加压气体冷却器 - Google Patents

用于压缩机的加压气体冷却器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加压气体冷却器，该加压气体冷却器具有壳体，该壳体具有对中于一轴线上的圆柱状侧壁、沿轴向开放的外端部和沿轴向封闭的内端部。装配至开放的外端部并且盖住该开放的外端部的盖子在所述壳体端部之间承载壳体内部的管束。管都以与包括壳体轴线的第二直径面成2°到10°之间的角度彼此平行地延伸，以使得管束沿着垂直于第二直径面的方向在壳体的一端部处比在壳体的相对端部更靠近壳体的侧壁。加压气体的入口装置和出口装置通入壳体，其中至少气体入口装置通入壳体而到达管束在壳体相应端部处更宽地间隔开的第二直径面的一侧。所述气体入口装置和所述气体出口装置侧接包括壳体轴线的第一直径面，所述第一直径面垂直于第二直径面。

Description

用于压缩机的加压气体冷却器
技术领域
本发明涉及一种气体冷却器。更特别地，本发明涉及一种用于来自压缩机和／或进入压缩机的加压气体的冷却器。
背景技术
与压缩机一起使用的典型的加压气体冷却器具有平行管束和圆柱状壳体，冷却剂通过所述平行管束，所述圆柱状壳体在内端部处封闭而在外端部处开放。管束穿过开放的端部安装到壳体中并且这些管在外端部处连接至一盖子，该盖子盖住壳体的外端部开口。气体入口和气体出口安装在壳体的侧壁上，沿着壳体的纵向方向或轴向方向彼此间隔开。
加压气体冷却器可以例如被用于多级压缩机系统的各级之间以在压缩气体被逐步地压缩时冷却压缩气体。根据设计，加压气体冷却器是一种管束热交换器。盖子具有用于供给冷却剂和收回冷却剂的连接部件。在远离盖子的冷却管的内端部处，一装置使冷却剂偏转以使得冷却剂可以从其进入壳体的同一端部流回。被冷却的气体的流动方向主要横向于管束的冷却管。因此，冷却剂与气体之间的热传递是交叉流动、逆向流动和顺向流动的混合。气体入口连接部件和气体出口连接部件可以被单独地安装在壳体的侧壁上，并且与连接压缩机的管线相匹配。
具有这种结构的加压气体冷却器已经证明自己。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一个用于压缩机的改进的加压气体冷却器。
另一个目的是提供的用于压缩机的这种改进的加压气体冷却器克服了上述指出的缺点，特别是优化了气体的流动分布和流动导引，还优化了热传递，以及减小气体流动的压力损失。
根据本发明，加压气体冷却器具有壳体，所述壳体具有对中于一轴线上的圆柱状侧壁、沿轴向开放的外端部和沿轴向封闭的内端部。装配至开放的外端部并且盖住该开放的外端部的盖子在壳体端部之间承载壳体内部的管束。这些管都以与包括壳体轴线的第二直径面成2°到10°的角度彼此平行地延伸，以使得管束沿着垂直于该第二直径面的方向在壳体的一端部处比在壳体的相对端部处更靠近壳体的侧壁。加压气体的气体入口装置和气体出口装置通入壳体，其中至少气体的入口装置通入壳体而到达管束在壳体相应端部处被更宽地间隔开的平面的一侧；其中所述气体出口装置通入壳体而到达管束在壳体相应端部处更宽地间隔开的所述第二直径面的相应侧，所述气体入口装置和所述气体出口装置处于所述第二直径面的两侧，所述气体入口装置和所述气体出口装置侧接包括壳体轴线的第一直径面，所述第一直径面垂直于所述第二直径面；其中所述气体入口装置和所述气体出口装置都沿切向通入壳体，大致平行于所述第二直径面。
根据本发明，气体入口连接部件的至少中心轴线横向于壳体的纵向轴线并且径向偏置于壳体的纵向轴线。该轴线可以与第二直径面平行。
根据本发明的方案，管相对于中心轴线或第二直径面的倾斜产生了流经管束且环绕管束的改进的流动，其中压力损失较低。而且，可实现通过管束的较高的气体速度，以使得加压气体冷却器的更加紧凑的设计成为可能。总之，设备的热传递特性也得以改进。
根据本发明的一个优选实施例，气体入口连接部件和气体出口连接部件由于冷却管的有角度的方位而在比沿直径相对的壳体位置更远离管束的位置上安装在壳体侧壁上。两个连接部件的中心轴线横向于壳体的纵向轴，但是径向偏置于壳体的纵向轴线。管束的有角度的方位在气体的流入区和流出区中都形成了较大的空闲间隔。由于连接部件的中心轴线的方位径向偏置地横向于壳体的纵向轴线，因而产生出流经壳体的气体的旋转流动。
盖子优选具有一端板，所述端板可附接至壳体的侧壁，所述盖子具有冷却剂入口和冷却剂出口，以及被分成隔室的流体空间。关于这一点，如果端板和流体空间形成配置成与外部管端装置可松开地附接的一体焊接结构的单元，是实用的。具有与其连接的盖子的管束形成加压气体冷却器的可互换的插入件，该插入件例如为了清洁的目的可被拆除。该壳体和可替换的管束可单独地适用于具有不同尺寸的压缩机系列的压缩机。关于这一点，涉及管束的有角度的方位的工作角也可以被修正和优化，与此同时既保持壳体侧壁的设计结构又保持管束的设计结构。
附图说明
参照附图，根据下面说明，上述和其它的目的、特征和优点将变得更加显而易见，附图中：
图1是根据本发明的冷却器的透视图，和
图2和图3是分别沿着图1中II-II和III-III所示的第一直径面和第二直径面的剖视图。
具体实施方式
如从附图中看到的，管束热交换器型加压气体冷却器具有管束1和圆柱状壳体3，该管束1包括冷却剂循环通过其中的平行冷却管2，该圆柱状壳体3在轴12上对中，在一个端部是封闭的而在其相对端部处形成用于安装管束1的开口4。冷却管2都在它们的外端部处与盖子6的装置5连接，该盖子6又装配在壳体3的开口4上并且盖住开口4。盖子6具有用于冷却剂的入口7和出口8。标准设计的流动偏转器9设置在冷却管2的远离盖子6的内端部处，以使得发生下述流动：在冷却管2中的一半中沿着一流动方向从盖子6向内流并且在冷却管2中的另一半中沿着相反的流动方向朝盖子6向外流。用于要被冷却气体的气体入口连接部件10和气体出口连接部件11在轴向偏置位置处沿切向通入壳体2中而且彼此平行并且对称地侧接第一直径面II-II，入口7和出口8也侧接该第一直径面II-II。
根据图2的剖视图，特别明显的是，管束1的冷却管2的方位设置成相对于包括圆柱状壳体3纵向轴线12的第二直径面III-III成2°到10°的小锐角α。而且，图1和2示出了所述两个气体入口连接部件10和出口连接部件11如何在下述位置处位于壳体2上：所述位置由于冷却管2的有角度的方位而比沿径向相反的壳体区域更远离管束1，而且这些连接部件10、11的中心轴线从壳体3的第二直径面III-III和纵向轴线12向外偏置相应的径向偏置量s1、s2。因此，管束2之间的间距在连接部件10和连接部件11通入壳体3的位置处较大。
盖子6具有端板13，所述端板13可附接至壳体3的侧壁的边缘并且盖子具有冷却剂入口7和冷却剂出口8。盖子6还具有主体14，该主体14形成一对隔室15和16，冷却管2的相应一半管的外端部通入所述一对隔室之一中。端板13和主体14被焊接在一起以形成一体的单元17，管配件5可松开地附接至该一体的单元17。
由于根据本发明管束1在壳体3内部的有角度的方位，特别是与所述的气体入口连接部件10和气体出口连接部件11的布置相结合，经过管束1的气体的流动分布和流程可得以改善。与具有相同结构和相同尺寸的加压气体冷却器相比，本发明的管束1被排列成与壳体的纵向轴线平行并且对中于壳体的纵向轴上，在相同的流动压力损失下，可使用较高的气体速度。总之，热传递特性可得以改进。

Claims (5)

1.一种加压气体冷却器，包括：
壳体(3)，所述壳体具有对中于一轴线上的圆柱状侧壁、沿轴向开放的外端部和沿轴向封闭的内端部；
盖子(6)，所述盖子装配至所述开放的外端部并且盖住所述开放的外端部；
管束(1)，所述管束在所述壳体端部之间、在壳体内部承载在盖子上，管(2)都以与包括壳体轴线(12)的第二直径面(III-III)成2°到10°之间的角度彼此平行地延伸，以使得所述管束沿着垂直于所述第二直径面的方向在壳体的一端部处比在壳体的相对端部处更靠近壳体的侧壁；和
通入所述壳体的加压气体的气体入口装置(10)和气体出口装置(11)，至少所述气体入口装置通入壳体而到达管束在壳体相应端部处与所述侧壁更宽地间隔开的所述第二直径面的一侧；
其中所述气体出口装置(11)通入壳体而到达管束在壳体相应端部处更宽地间隔开的所述第二直径面的相应侧，所述气体入口装置(10)和所述气体出口装置(11)处于所述第二直径面(III-III)的两侧，所述气体入口装置和所述气体出口装置侧接包括壳体轴线(12)的第一直径面(II-II)，所述第一直径面(II-II)垂直于所述第二直径面(III-III)；
其中所述气体入口装置(10)和所述气体出口装置(11)都沿切向通入壳体(3)，大致平行于所述第二直径面(III-III)。
2.权利要求1所述的加压气体冷却器，其中所述气体入口装置(10)具有与所述第二直径面(III-III)径向分隔开的中心轴线。
3.权利要求1所述的加压气体冷却器，其中所述盖子(6)设置有冷却剂入口(7)、冷却剂出口(8)和隔室(15、16)，所述隔室用于将冷却剂从所述冷却剂入口和冷却剂出口分配至所述管的外端部。
4.权利要求3所述的加压气体冷却器，其中所述盖子(6)包括端板(13)和主体(14)，所述主体形成所述隔室并且与所述端板一体地连接。
5.权利要求1所述的加压气体冷却器，其中所述气体入口装置(10)和气体出口装置(11)沿轴向彼此分隔开。
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