Brevet FR2571444A1 — publié le 19860411

La présente invention a pour objet un dispositif de refroi- dissement pour un compresseur à plusieurs étages comportant deux condenseurs disposés dans un carter commun, qui refroidissent le milieu de l'étage en amont, réchauffé par le travail de compression exercé, le carter comportant des chambres qui sont séparées en étages de pression diffé- rents, qui sont reliées au compresseur au moyen d'un conduit d'entrée et d'un conduit de sortie et qui comportent un séparateur d'eau ayant une conduite de sortie de condensat correspondante. On emploie des installations de compression à plusieurs étages ayant un débit compris entre 20 000 et 200 000 m3/h pour des pressions finales entre 6 et 12 bars pour la compression d'air ou de gaz semblables. Pour une pression d'aspiration de 5 à 6 bars, les installations de compres- sion à plusieurs-étages atteignent des pressions finales jusqu'à 40 bars. Pour un certain nombre de cas d'utilisation, une réalisa- tion compacte, ou monobloc, est nécessaire. Dans une construction compacte d'une installation de compression, les condenseurs prennent un volume relativement grand par rapport à l'installation totale. Pour un compresseur à quatre étages, quatre condenseurs sont nécessaires en totalité lors de l'utilisation d'un condenseur complémen- taire. Des installations de compression réalisées de façon compacte sont connues d'après le prospectus MA 23.42/10.81 de la Société MANNESMANN DEMAG. Du fait de leur taille, les condenseurs déterminent principalement l'espace nécessaire pour l'installation de compression (photos de la partie inférieure, page 6 du prospectus). 1 Comme condenseur, pour un refroidissement par eau, on utilise principalement des récipients allongés ayant un fond circulaire, dans lesquels des éléments de refroidisse- ment sont logés parallèlement à l'axe. Les éléments de refroidissement sont traversés par l'eau de refroidis- sement. Le séparateur d'eau est disposé parallèlement aux éléments de refroidissement. Le milieu à refroidir est guidé par des chicanes. Un inconvenient important du condenseur connu consiste en ce que le milieu à refroidir doit changer de direction jusqu'à six fois dans le condenseur, en particulier quand le séparateur d'eau est disposé parallèlement aux éléments de refroidissement. La présente invention a donc pour but de procurer un dispositif de refroidissement du type décrit ci-dessus grâce auquel le milieu à refroidir peut être guidé avec un minimum de perte de pression. Pour ce faire, le dispositif de refroidissement, du type décrit ci-dessus, est notamment remarquable en ce que, à distance de l'extrémité de tête et de l'extrémité de queue du carter, on prévoit des parois de séparation qui constituent avec la paroi latérale du carter et chacune de ses parois frontales un espace creux cylindrique pour la réception du séparateur d'eau. Selon une autre caractéristique de l'invention, les parois de séparation présentent, à chaque fois, une découpe à travers laquelle le gaz s'écoule, après sortie des éléments de refroidissement, dans l'espace creux cylindrique. 1 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on prévoit un conduit de sortie dans l'espace creux cylindri- que dans la région supérieure de la paroi latérale du carter. Selon une autre caractéristique de l'invention, les séparateurs d'eau sont disposés dans l'espace creux cylindrique en position horizontale en pouvant être fixés sans fuite. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on prévoit une paroi de séparation reliée à la paroi latérale du carter, ainsi qu'aux côtés tournés l'un vers l'autre des parois de séparation précitées, paroi qui s'étend générale- ment parallèlement à l'axe central du carter. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, ladite paroi de séparation est conçue de façon à avoir une surface droite dans la zone des éléments de refroidissement et hélicoîdale à l'extérieur de cette zone au moins sur un côté. - En particulier, la partie hélicoidale de la paroi de séparation précitée est constituée d'au moins trois sections à surface droite. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'espace libre qui est formé de la partie hélicoïdale de la paroi de séparation précitée, des autres parois de sépara- tion et de la surface supérieure des éléments de refroidis- sement diminue en direction de l'espace creux cylindrique en correspondance de pression. 1 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chaque conduit d'entrée est prévu dans la partie supérieure de la paroi latérale du carter dans la zone de la partie la plus grande dudit espace libre. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, sur les éléments de refroidissement, sont prévus des conduits d'arrivée d'eau de refroidissement et des conduits d'éva- cuation de l'eau de refroidissement, qui sont disposés parallèlement à l'axe central du carter à travers les espaces creux précités et qui traversent la paroi frontale précitée. Selon une autre caractéristique de l'invention, des éléments d'étanchéité sont prévus entre la paroi externe de l'élément de refroidissement et une paroi de séparation, éléments qui séparent en correspondance de pression la chambre de pression de l'espace creux. En particulier, les éléments d'étanchéité sont réalisée en caoutchouc et sous forme de lèvres. Du fait de la disposition du séparateur d'eau dans une chambre séparée de l'espace des éléments de refroidis- sement, le milieu peut être guidé, non seulement vertica- lement à travers le séparateur d'eau, mais aussi être dirigé sans changement de direction antérieur verticalement à travers les éléments de refroidissement. Ainsi, en totalité, le milieu à refroidir ne change de direction que deux fois. La chambre particulière pour le séparateur d'eau permet l'utilisation de la totalité du diamètre du carter et, en conséquence, un dimensionnement adéquat du séparateur d'eau. Ainsi, la totalité de l'espace interne du volume creux cylindrique peut être utilisée, espace dans lequel 1 les séparateurs d'eau sont disposés l'un derrière l'autre ou l'un au-dessus de l'autre en gradins. Les tubes d'eau de refroidissement sont guidés vers les séparateurs d'eau via le volume creux de chaque étage de pression. La forme de construction préférée consiste en l'agencement de l'alimentation totale en eau de refroidis- sement d'un côté du dispositif de refroidissement. A cet effet, le volume creux d'un condenseur est séparé en correspondance de pression par des éléments d'étanchéité par rapport à la chambre de l'autre condenseur. Grâce à cette forme de construction, il est possible de remplacer facilement les éléments de refroidissement, en particulier quand ils sont construits sous forme de tiroirs. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, carac- téristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre, description faite en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'une installation de compression; - la figure 2 est une vue en perspective d'un condenseur à deux chambres, qui montre sa construction interne - la figure 3 est une représentation schématique du condenseur; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 3; 1 - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 3; et - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne C-C de la figure 2. La figure 1 montre la circulation d'eau courante de refroidissement d'un turbocompresseur à engrenage à quatre étages avec réfrigération secondaire. Le compresseur 60 présente des étages de compression 61 et 62, 63 et 64- disposés des deux côtés de son bottier d'engrenage. Les étages de compression 61 et 62 sont reliés par des con- duites de liaison 17,18,27 à un carter de condenseurs 50, les étages de compression 63 et 64 sont reliés par des conduites de liaison 37,38,47 à l'autre carter de conden- seurs 55 et par une conduite de liaison 28 au carter 50. Dans le carter 50 sont disposés les condenseurs 10 et 20, tandis que dans le carter 55 sont disposés les condenseurs et 40. Les conduites de liaison entre les étages de compression et les carters de condenseurs se divisent en conduits d'arrivée 17, 27,37,47 et conduits de sortie 18,28,38,48. Les conduites d'alimentation en eau de refroi- dissement 71 et 74 conduisent aux éléments de refroidis- sement 22 et 12 dans le carter de condenseurs 50, lesquels sont, à chaque fois, reliés à leur tour aux conduites d'évacuation d'eau de refroidissement 72 et 75. Une alimentation et une évacuation en eau de refroidissement correspondantes sont prévues pour les éléments de refroidissement 32 et 42 disposés dans le carter de condenseurs 55. Un séparateur d'eau 15,25,35,45 est associé à chaque élément de refroidissement. Le condensat qui s'y forme est évacué par l'intermédiaire de conduits pour condensat 19,29,39,49 vers une conduite de collecte des condensats 73. 1 La figure 2 est une vue en perspective du carter 50 avec les condenseurs 10 et 20, parmi lesquels le dernier, du fait qu'il est recouvert par d'autres parties, n'est pas visible. Dans le carter cylindrique 50, sont disposés les éléments de refroidissement 12 et 22 parallèlement à l'axe. Entre les éléments de refroidissement 12 et 22, se trouve une paroi de séparation 52. Celle-ci a, dans la zone au-dessus des éléments de refroidissement 12 et 22, une configuration hélicoidale et forme, avec la paroi du carter, des espaces libres 53 et 58 au-dessus des éléments de refroidissement 12 ou 22. Dans la partie la plus grande de l'espace libre 53 est disposé le conduit d'entrée 17, dans la paroi latérale 51 du carter. Les flèches, dans la figure 2, montrent la direction d'écoulement du milieu à refroidir. Le milieu est guidé verticalement à travers les éléments de refroidissement. Espacées de l'extrémité de tête ou de l'extrémité de queue du carter 50, on prévoit les parois de séparation 13 et 23 qui sont disposées à angle droit par rapport à l'axe central du carter 50. Elles forment, avec la paroi latérale 51 du carter et les parois frontales 57 et 56, à chaque fois, un volume creux cylindrique 14 et 24. La paroi de séparation 13 possède une échancrure 26 dans la zone au-dessous de l'élément de refroidissement 12. Après avoir quitté l'élément de refroidissement 12, le milieu coule à travers l'échancrure 26 dans le volume creux cylindrique 24, dans lequel est disposé, horizontalement, le séparateur d'eau 25. Pour des raisons de montage, le séparateur d'eau 25 est séparé verticalement dans la direction de l'axe central. Les alimentations en eau de refroidissement 71 et 74 et les évacuations en eau de refroidissement 72 et 75. sont guidées parallèlement à l'axe central du volume creux cylindrique 24. Dans la région supérieure du volume creux cylindrique 24 est disposé le 1 conduit de sortie 28. Dans la partie la plus grande de l'espace libre 58 est disposé dans la paroi 51 du carter le conduit d'entrée 27, tandis que dans la partie supérieure du volume creux cylindrique 14 est disposé le conduit de sortie 18. Le séparateur d'eau 15 est disposé horizonta- lement dans le volume creux cylindrique 14. Le milieu s'écoulant de l'élément de refroidissement 12 à travers l'échancrure 16 de la paroi de séparation 23 est dirigé vers le conduit de sortie 18 en passant à travers celui-ci. L'eau s'écoulant des séparateurs d'eau est évacuée hors des volumes creux 14 ou 24 par les conduits à condensat 19 ou 29. La figure 3 montre, sous forme schématique, le carter 50 avec les étages de pression P1 et P2, qui sont séparés l'un- de l'autre par la paroi de séparation 52 et les parois de séparation 13 et 23. Les éléments de refroidissement 12 et 22 sont disposés parallèlement l'un à l'autre. La partie supérieure de la paroi de séparation 52 est construite sous forme d'hélice. Les conduits d'entrée 17 et 27 sont disposés au sommet du carter 50. La forte hélice de la paroi de séparation 52 présente la possibilité, en relation avec les nécessités de fonctionne- ment, de faire varier la position de raccordement du conduit d'entrée dans une zone relativement grande. Les conduits de sortie 18 ou 28 sont, de-même, disposés au sommet du carter et peuvent, de-même, par réglage de la position de raccordement être adaptés aux données de fonctionnement. Les alimentations et évacuations en eau de refroidissement 71,72 ou 74,75 s'étendent à travers le volume creux cylindrique 24. 9 2 5 72571444 1 La figure 4 est la vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 3. La paroi de séparation 13 est fermée vers l'élé- ment de refroidissement 12 et possède l'échancrure 26 vers l'élément de refroidissement 22. Le séparateur d'eau 25 est disposé horizontalement dans le volume creux cylindrique 24. Le condensat est évacué par le conduit de condensat 29. Le milieu est guidé verticalement à travers le séparateur d'eau et quitte le carter 50 par le conduit de sortie 28. La figure 5 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 3. Le milieu à refroidir arrive dans le carter 50 par le conduit d'entrée 27 et est guidé par la paroi de séparation 52 vers l'élément de refroidissement 22. Selon l'angle de la partie hélicoidale de la paroi de séparation 52, le conduit d'entrée 27 peut être disposé au sommet du carter 50 dans une zone relativement large. La figure 6 est une vue en coupe selon la ligne C-C de la figure 2 dans la zone du volume creux 24. Dans l'élément de refroidissement 12 se trouvant dans la chambre 11, débou- chent, dans sa surface frontale, le conduit d'alimentation en eau de refroidissement 74 et le conduit d'évacuation en eau de refroidissement 75. Les deux conduits 74,75 traver- sent la paroi frontale 57 du volume creux 24. Dans la paroi frontale 57, est prévue une ouverture de montage 59 qui peut être fermée, à travers laquelle l'élément de refroi- dissement 12 peut être amené. Des éléments d'étanchéité 80 sont prévus entre la paroi externe de l'élément de refroi- dissement 12 et la paroi de séparation 13. Ils séparent en correspondance de pression la chambre 11 du volume creux cylindrique 24. Le gaz provenant de la chambre 21 (non visible dans le dessin) traverse le volume creux 24 et le quitte par le conduit de sortie 28. Le séparateur d'eau 25 est disposé transversalement à la direction d'écoulement du gaz, le condensat s'écoulant est évacué par le conduit de condensat 29. REVENDICATIONS 1 1 - Dispositif de refroidissement pour un compresseur à plusieurs étages comportant deux condenseurs disposés dans un carter commun, qui refroidissent le milieu de l'étage en amont, réchauffé par le travail de compression exercé, le carter comportant des chambres qui sont séparées en étages de pression différents, qui sont reliées au compresseur au moyen d'un conduit d'entrée et d'un conduit de sortie et qui comportent un séparateur d'eau ayant une conduite de sortie de condensat correspondante, caractérisé en ce que, à distance de l'extrémité de tête et de l'extrémité de queue du carter (50), on prévoit des parois de séparation (13,23) qui constituent avec la paroi latérale (51) du carter et chacune de ses parois frontales (57,56) un espace creux cylindrique (24,14) pour la réception du séparateur d'eau (15,25). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois de séparation (13,23) présentent, à chaque fois, un évidement (26,16) à travers lequel ie gaz s'écoule, après sortie des éléments de refroidissement (22,12), dans l'espace creux cylindrique (24,14). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on prévoit un conduit de sortie (18,28) dans l'espace creux cylindrique (14, 24) dans la région supérieure de la paroi latérale (51) du carter. 1 1 1 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les séparateurs d'eau (15,25) sont disposés dans l'espace creux cylindrique (14,24) en position horizontale en pouvant être fixés sans fuite. 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on prévoit une paroi de séparation (52) reliée à la paroi latérale (51) du carter, ainsi qu'aux côtés tournés l'un vers l'autre des parois de séparation (13,23), paroi qui s'étend généralement parallèlement à l'axe central du carter (50). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi de séparation (52) est conçue de façon à avoir une surface droite dans la zone des éléments de refroidissement (12,22), et hélicoidale à l'extérieur de cette zone au moins sur un côté. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie hélicoidale de la paroi de séparation (52) est constituée d'au moins trois sections à surface droite. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'espace libre (53), qui est formé de la partie hélicoidale de la paroi de séparation (52), des parois de séparation (13) et (23) et de la surface supérieure des éléments de refroidissement (12,22) diminue en direction de l'espace creux cylindrique (14,24) en correspondance de pression. 1 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque conduit d'entrée (17,27) est prévu dans la partie supérieure de la paroi latérale (51) du carter dans la zone de la partie la plus grande de l'espace libre (53). - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que, sur les éléments de refroidissement (12,22), sont prévus des conduits (71,74) d'arrivée d'eau de refroidissement et des conduits (72, 75) d'évacuation de l'eau de refroidissement, qui sont disposés parallèlement à l'axe central du carter (50) à travers les espaces creux (14,23) et qui traversent la paroi frontale (56,57). 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'arrivée et l'évacuation d'eau de 15. refroidissement (71,72) de l'élément de refroidissement (12) est guidé à travers l'espace creux (24) du condenseur (20). 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que des éléments d'étanchéité (80) sont prévus entre la paroi externe de l'élément de refroidis- sement (12) et la paroi de séparation (13), éléments qui séparent, en correspondance de pression, la chambre de pression (11) de l'espace creux (24). 13 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les éléments d'étanchéité (80) sont réalisés en caoutchouc. 13 2571444 114 - Dispositif selon la revendication 13, _- caractérisé en ce que les éléments d'étanchéité (80) sont réalisés sous forme de lèvres.