BE1029289B1

BE1029289B1 - Element, inrichting en werkwijze voor het samenpersen van samen te persen gas met een lage temperatuur

Info

Publication number: BE1029289B1
Application number: BE20215278A
Authority: BE
Inventors: Bock Simon De; Troos Tom Van; Mukesh Lalchandani
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2022-11-17
Also published as: BR112023020775A2; US20240191714A1; CN115199536B; KR20230166106A; CN217107430U; BE1029289A1; JP2024513261A; WO2022214322A1; CN115199536A; EP4323650A1

Abstract

Element voor het samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur van -40°C of lager, welk element (1) voorzien is van een behuizing (2) met daarin ten minste één rotor (3) die roteerbaar ten opzichte van de behuizing (2) is opgesteld en met een inlaat (6) voor het samen te persen gas en een uitlaat (7) voor samengeperst gas, daardoor gekenmerkt dat het element (1) geconfigureerd is voor het samenpersen van het samen te persen gas met de lage temperatuur door het element (1) te voorzien van een verwarmingskanaal (8) dat doorheen de behuizing (2) loopt, waarbij het verwarmingskanaal (8) voorzien is van een ingang (9) waar in de behuizing (2) een eerste warmtemedium op een hogere temperatuur dan de voornoemde lage temperatuur geïntroduceerd wordt en een uitgang (10) waar het eerste warmtemedium uit de behuizing (2) geëvacueerd wordt.

Description

Element, inrichting en werkwijze voor het samenpersen van samen te persen gas met een lage temperatuur.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een element, een inrichting en een werkwijze voor het samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur.

Met ‘lace temperatuur’ wordt in wat volgt een temperatuur ij bedoeld van -40°C of lager. De uitvinding is dus bedoeld voor cryogene tospassingen.

Een mogelijk voorbeeld is het samenpersen van afkookgassen van vioeibaar aardgas (LNG - liquid natural gas}, doch de uitvinding is hiertoe niet beperkt. iet is geweten dat men voor dergelijke toepassingen een zuigercompressor of pistoncompressor gebruikt.

Een nadeel van dergelijke zuiger- of pistoncompressoren is dat zij door hun werking puisatie genereren in een toevoer van samengeperst gas. De toevoer van samengeperst gas is met andere woorden niet ononderbroken.

in sommige toepassingen is echter een ononderbroken aanvoer van samengeperst gas noodzakelijk.

Het is bekend dat bijvoorbeeld een schrcefcompressorelement met schroefrotoren een continue werking heeft zonder optreden van pulsaties in de Loevoer van samengeperst gas.

Bovendien is ook het energieverbruik van eer schroefconpressorslement lager. Echter, een schroefcompressorslement is ongeschikt om gebruikt te worden voor het samenpersen van gassen met een | temperatuur van -40°C of lager, Een schroefcompressorelement omvat een behuizing gemaakt van gietijzer en schrosfrotoren gemaakt van gesmeed staal.

Een thermische vervorming van deze materialen die bij dergelijke lage Lemperatuur optreedt, is verschillend. Dit heeft een invloed cp toleranties en spelingen in het schroefcompressorelement, die door dergelijk verschil in thermische vervorming groter worden, waardoor efficiëntie | en prestatie van het schroefconpressorelement verlaagd worden, Daarom wordt het samen te persen gas met een temperatuur van -40°C of lager eerst opgewarmd alvorens het in het schroefcompressorelement gaat. Alhoewel dit het probleem van de thermische vervorming oplost, gaat dit gepaard met veel energieverlies, omdat na compressie het samengeperste gas opnieuw afgekoeld moet worden. De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en/of andere nadelen een oplossing te bieden, door een element Le voorzien dat samen te persen gas met sen temperatuur van -40°C of lager kan samenpersen,

+ BE2021/5278 De huidige uitvinding heeft een element als voorwerp voor het samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur van -40°C of lager, welk element voorzien is > van een behuizing met daarin ten minste één rotor die roteerbaar ten opzichte van de behuizing is opgesteld en 9 met een inlaat voor het samen te persen gas en een uitlaat voor samengeperst gas, met ais kenmerk dat het element geconfigureerd is voor het samenpersen van het samen te persen gas met de lage temperatuur door het element te voorzien van een verwarmingskanaal dat doorheen de behuizing loopt, waarbij het verwarmingskanaal voorzien 18 van een ingang waar in de behuizing een eerste warmtemedium op een hogere temperatuuvr dan de voornoemde Lage Lemperatuur geïntroduceerd wordt en een uitgang waar het eerste warmtemedium uit de behuizing geëvacueerd wordt, Een voordeel is dat door het voorzien van sen eerste warmtemedium in een verwarmingskanaal, aan de behuizing warmte kan toegevoerd worden, waardoor een te sterke daling van een Lenperatuur van de behuizing en/of de rotor, als gevoig van de lage temperatuur van het samen te persen gas, vermeden kan worden.

Als gevolg hiervan, zal thermische vervorming van de behuizing en/of rotor beperkt: kunnen worden, zodat toleranties en spelingen tussen de rotor en de behuizing binnen aanvaardbare grenzen blijven an thermische spanningen beperkt biijven,

; BE2021/5278 4 Bij voorkeur is de ingang van het verwarmingskanaal zodanic gepositioneerd dat warmte wordt uitgewisseld tussen de inlaat van de behuizing en de ingang vais het verwarmingskanaal,

Alternatief of bijkomend is de uitgang van het 9 verwarmingskanaal zodanig gepositioneerd dat warmte wordt | uitgewisseld tussen de uitlaat van de behuizing en de uitgang van het verwarmingskanaal,

Aangezien tijdens het samenpersen, de temperatuur van het gas zal stijgen, is de inlaat cp een lagere temperatuur dan de uitiaat.

Door het eerste warmtemedium eerst langs de iniaat te laten passeren, de koudste locatie van het element, en pas als laatste langs de uitlaat, de warnste iccatie van het element, kan ervcor gezorgd worden dat thermische energie in het eerste warmtemedium evenredig of evenwichtig als warmte over de gebele behuizing verdeeld woröt, zodat een Lemperatuurgradiënt van een inlaatzijde naar een uitlaatzijde in het element beperkt gehouden kan worden. in een praktische uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding is het verwarmingskanaal voorzien van aftakkingen die zodanig gepositioneerd zijn dat warmte wordt uitgewisseld tussen deze aftakkingen en de inlaat, Alternatief of bijkomend vertoont het verwarmingskanaal, in een praktische uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding, een aantal bochten en/of krommingen die zodanig gepositioneerd zijn dat warmte wordt uitgewisseld tussen

N BE2021/5278 > enerzijds deze bochten en/of krommingen en anderzijds de inlaat.

Dit heeft Lot gevolg dat het eerste warmtemedium over een 3 langere tijd of over een langere afstand in nauw contact met de inlaat zal staan dan wanneer het verwarmingskanaal niet van de aftakkingen, bochten en/of krommingen voorzien ; zou zijn.

Met nauw contact wordt bedoeld dat er warmteoverdracht mogelijk is tussen het eerste warmtemedium en een gedeelte van de behuizing rond de inlaat.

Dit zal bijdragen tot een goede opwarming van de behuizing rondom de inlaat, waardoor een te sterke daling van de temperatuur daar vermeden kan worden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding is het verwarmingskanaal zodanig vormgegeven dat het eerste warmtemedium kan stromen van een iniaatgedeelte van de behuizing, dat volgens een axiale richting van een as van de rotor gelegen is aan een kant van de behuizing waar de inlaat zich bevindt, naar een uitlaatgedeelte van de behuizing, dat volgens een axiale richting van de as gelegen is aan een kant van de behuizing waar de uitlaat zich bevindt, en/oË vice versa, Hierdoor kan de hele behuizing of ten minste een overgroot deel van de behuizing verwarmd worden door warmer uitwisseling met het eerste warmtemedium in net verwarmingskanaal,

In een volgende voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding is de rotor door middel van lagers roteerbaar ten opzichte van de behuizing opgesteld 3 en is het element voorzien van een injectlecircuit voor injectie van een tweede warmtemedium op een hogere Lemperatuur dan de lage temperatuur naar de lagers. Hierdoor kunnen nu ook de lagers verwarmd worden on te verhinderen dat deze te sterk zouden afkoelen en bevriezen, wat een correcte werking van de lagers in gevaar zou kunnen brengen cmwilie van een toegenomen wrijving in de lagers, Bij voorkeur bevindt een eerste kanaal van het injectiecircuit met een eerste toevoerpunt voor het tweede warmtemedium zich in een eerste gedeelte van de behuizing dat, volgers een axiale richting van een as van de rotor, gelegen is aan een kant van de behuizing waar de inlaat zich bevindt.

Alternatief of bijkomend bevindt een tweede kanaal van het injectiecircuit met een tweede toevoerpunt voor het tweede warmtemedium zich in een tweede gedeelte van de behuizing dat, volgens een axiale richting van een as van de rotor, 23 gelegen is aan een kant van de behuizing waar de uitlaat zich bevindt, Een voordeel is dat, door het tweede warmtemedium aan een inlaatzijde en/of een uitlaatzijde in het element toe te 32 voeren, men ter plaatse van één en/of twee uiteinden van de rotor een tcevosrpunt kan nlaatsen.

Met andere woorden, de lagers aan de inlaatzijde van het element en/of de lagers aan de uitlaatzijde van het element hebben een eigen injectiepunt, zodat het tweede 9 5 warmtemedium zo kort mogelijk bij de lagers ingespoten wordt en het niet nodig is om het tweede warmtemedium vanaf { de iniaatzijde van het element doorheen de behuizing Le î/ transporteren naar de uitiaatzijde van het element of vice Versa. 20 Op deze manier kan vermeden worden dat het tweede warmtemedium bevriest of te sterk afkoelt bij doorgang doorheen de behuizing, waardoor een opstopping van het tweede warmtemedium in het element zou kunnen ontstaan en/of eventueel smerende eigenschappen van het tweede warmtemedium achteruit zouden kunnen gaan, Aangezien het tweede warmtemedium vanaf een Loevoerpunt tot aan de betreffende lagers slechts een beperkte afstand doorheen de behuizing moer afleggen, zal het tweede warmtemedium siechts minimaal afkoslen, waardoor het tweede warmtemedium maximaal warmte aan de lagers kan afgeven.

Het eerste Loevoerpunt en net tweede toevoerpunt kunnen onderling met elkaar verbonden zijn door middel van een verbindingskanaal voor het tweede warmtemedium in de behuizing.

Door het verbindingskanaal is er warmte-uitwisseling mogelijk tussen het tweede warmtemedium = dat wordt ingespoten via het eerste en tweede Loevoerpunt.

N BE2021/5278 & Deze warmte-uitwisseling gebeurt via het tweede warmtemedium in het verbindingskanaal naar de koude inlaatzijde van het element vanaï de uitlaatzijde op een hogere temperatuur. Dit zal zorgen voor een gelijkmatige temperatuur over het gehele tweede warmtemedium, de gehele behuizing en de lagers.

LE Hierdcor is er ook minder risico dat het tweede warmtemedium lokaal in het element te sterk zou afkoelen. Bij voorkeur is ten minste een gedeelte van het verwarmingskansal zodanig gepositicneerd dat warmte wordt uitgewisseld tussen het verwarmingskanaal en respectievelijk het eerste kanaal, het tweede kanaal en/of het verbindingskanaal. 29 Fierdoor is er minder risico dat het tweede warmtemedium in het injectiecircuit te sterk zou afkoslen. in een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het element voigens de uitvinding is het element voorzien van een verwarmingsmiddel voor een dichtst bij de inlaat gelegen uiteinde van een as van de rotor. Een voordeel is dat het mogelijk is om op deze manier dit voornoemde uiteinde van de as op te warmen,

/ BE2021/5278 3 Op deze lccatie zal een grootste temperatuurverschil met het verwarmingsmiddel aanwezig zijn, zodat een zo maximaal mogeiijke warmteoverdracht tussen het verwarmingsmiddel en de rotor mogelijk is. ; 5 | Door een thermische geleidbaarheid van de as, zal op de as { overgedragen warmte verspreid worden over de gehele as en î/ een rotorlichaam van de rotor.

Hierdoor zal een temperatuurgradiënt over de rotor van een iniaarzijde naar een uitlaatzijde van het element, die zou voorkomen in reeds gekende elementen, opgeheven kunnen worden en zal de volledige rotor op quasi dezelfde temperatuur staan.

Als gevolg hiervan, zal een thermische vervorming van de rotor beperkt kunnen worden, zodat toleranties en spelingen tussen de rotor en de behuizing binnen aanvaardbare grenzen blijven en thermische spanningen beperkt blijven, =0 De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor net samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur van -40"C of lager, met als kenmerk dat de inrichting voorzien is van minstens één element volgens de uitvinding, Het spreekt voor zich dat een dergelijke inrichting van dezelfde voordelen geniet als de hierboven beschreven uitvoeringsvormen van het element volgens de uitvinding.

De uitvinding heeft evensens betrekking op een werkwijze voor het samenpersen van een samen te persen cas met een lage temperatuur van -40°C of lager door middel van een element, welk element voorzien is van een behuizing met & daarin ten minste één rotor die roteerbaar ten opzichte van de behuizing is opgesteld en met een inlaat voor het samen te persen gas en een uitlaat voor samengeperst gas, met als kenmerk dat het element voorzien is van een verwarmingskanaal dat doorheen de behuizing loopt. waarbij 10 aan een ingang van het verwarmingskanaal een eerste warmtemedium op een hogere temperatuur dan de lage temperatuur in de behuizing geïntroduceerd wordt en aan een uitgang van het verwarmingskanaal het eerste warmtemedium uit de behuizing geëvacueerd wordt, Bij voorkeur bedraagt een temperatuur van het samen te versen gas op lage temperatuur maximum -60°C, en liever nog maximum -100”C.

Bij voorkeur is het eerste warmtemedium een mengsel van water en glycol met minstens 40% glycol. Hierdoor heeft het eerste warmtemedium een vriestemperatuur van lager dan -â0°C.

Bij voorkeur bedraagt: een temperatuur van het eerste warmtemedium san de ingang van het verwarmingskanaal minstens 60°C, Hoe groter een temperatuurverschil russen het serste wermtemedium en het samen te persen gas, hoe groter een

; BE2021/5278 12 drijvende kracht achter een warmte-uitwisseling tussen dit eerste warmtemedium en samen te persen gas. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de werkwijze 3 volgens de uitvinding is de rctor door middel van lagers roteerbaar ten opzichte van de behuizing opgesteld en wordt een tweede warmtemedium naar de lagers geïnjecteerd, id Het spreekt voor zich dat de voordelen van een dergelijke werkwijze overlappen met de voordelen van de oversenkomende hierboven beschreven uitvoeringsvormen van het element: volgens de uitvinding, Preferentieal is het tweede warmtemedium een smeervioeistof, bij voorkeur clie, Hierdoor is het tweede warmtemedium niet enkel nuttig in te zetten voor het opwarmen, maar ook voor het smeren van de lagers, Ten slotte heeft de uitvinding ook nog betrekking op een gebruik van het element of de inrichting volgens de uitvinding voor het samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur van -40°C of lager.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende nitvoeringsvormen beschreven van een element voor het samenpersen van een samen Le persen gas met een lage temperatuur volgens de an BE2021/5278 12 uitvinding en een inrichting voorzien van dergelijk element, met verwijzing maar de bijgaande tekeningen, waarin: Figuur 1 schematisch en in perspectief een element volgens de uitvinding weergeeft voor toepassing in een inrichting voigens de uitvinding; figuur 2 een doorsnede volgens de lijn II-1II in figuur l weergeeft; figuur 3 een zicht volgens de pijl F3 in fiquur 1 weergeeft. Het in de [iguren weergegeven element 1 volgens de uitvinding voor toepassing in een inrichting volgens de uitvinding, is in dit geval een schroefcompressorelement. Het element 1 omvat een behuizing 2 met daarin ten minste één rotor 3, in dit geval twee schroefvormige rotoren, Het schroefcompressorelement is in dit geval een olievrij schroefcompressorelement, wat wil zeggen dat in een compressiekamer in de behuizing 2 van het element 1, geen olie wordt ingespoten voor smering en/of afdichting van de schroefvormige rotoren.

De schroefvormige rotoren zijn door middel van lagers 4 met hun as 5 rroteerbaar ten opzichte van de behuizing 2 opgesteld.

De behuizing 2 omvat tevens een inlaat & voor samen te persen gas op een Lage temperatuur en een uitiaat 7 voor het samengeperste Gas.

De temperatuur van het samen Le persen gas op Lace temperatuur is volgens de uitvinding -40"C of lager en bij voorkeur, maar niet noodzakelijk voor de uitvinding, -60°C of lager, en liever nog -100°C of lager.

Het spreekt voor zich dat het samengeperste gas, als gevolg van het samenpersen, een hogere temperatuur zal hebben dan het samen te persen gas vóór het samenpersen, Veze temperatuur kan, afhankelijk van het proces, hoger zijn dan -100°0, -60°C of -40°C, Volgens de uitvinding is de behuizing 2 voorzien van een verwarmingskanaal & dat doorheen de behuizing 2 loopt. Het verwarmingskanaal 8 is zichtbaar in figuur 2.

Het verwarmingskanaal 8 is voorzien van een ingang $ voor de introductie van een eerste warmtemedium in de behuizing à en van een uitgang 10 voor de evacuatie van dit eerste warmtemedium uit de behuizing 2, De ingang 9 en uitgang 10 van het verwarmingskanaal 8 zijn zichtbaar in figuren 1 en 3.

Het eerste warmtemedium is in dit goeval, maar niet noodzakelijk voor de uitvinding, een mengsel van water en 38 glycol, OOK wel 1,2-ethaandiol, ethyleenglycoi of etheenglycol genaamd,

Het eerste warmtemedium bevat bij voorkeur minstens 40% giycol. Op deze manier heeft het eerste warmtemedium een vriestemperatuur van lager dan =40°C, 9 Het serste warmtemedium zelf zal een temperatuur hebben van i bijvoorbeeld 60°C, goals te zien is in figuur 3, is de ingang 9 van het verwarmingskanaal 8 gelegen nabij de inlaat 6 van de behuizing 2 en is de uitgang 10 van het verwarmingskanaal 8 gelegen nabij de uitlaat 7 van de behuizing 2. De inlaat 6 van de behuizing 2 zal de koudste locatie zijn, # 15 aangezien hier het samen Le persen gas op een lage { temperatuur binnenkomt, Aan de ingang 9 var het verwarmingskanaal 8 zal het eerste warmtemedium de hoogste temperaluur bezitten, aangezien er nog geen warmie- | uitwisseling met de behuizing 2 heeft plaatsgevonden. Bij 9 20 zijn doorgang doorheen het verwarmingskanaal 8, zal de tenperatuur van het eerste warmtemedium dalen tot het de uitgang 10 bereikt in de nabijheid van de uitlaat 7, welke typisch de locatie van de behuizing 2 is met de hoogste temperatuur.

In dit geval, maar niet noodzakelijk volgens de uitvinding, is het verwarmingskanaal 8 zodanig vormgegeven, door middel van bochten en aftakkingen of afsplitsingen, dat het eerste warmtemedium doorheen heel de behuizing Z kan stromen.

Gp deze manier kan ervoor gezorgd worden dat de volledige behuizing Z opgewarmd wordt, zodat de temperatuur van de behuizing Z zo uniform mogelijk is.

Verder is het verwarmingskanaal 8 voorzien van aftakkingen welke zich in de nabijheid van de inlaat 6 van de behuizing 2 bevinden. Met ‘in de nabijheid van de inlaat 6’ wordt bedoeld dat er warmte-nvitwisseling kan optreden tussen het eerste warmtemedium en de inlaat 6 van de behuizing 2.

Dit zal ervoor zorgen dat de behuizing 2 in de nabijheid van de inlaat 6 meer cpgewarmd zal worden dan in andere gedeeiten van de behuizing Z, aangezien het eerste warmtemedium hier meer zal circuleren en er dus meer warmte-uitwisseling met de behuizing 2 in de nabijheid van de inlaat 6 zal optreden, Het is ook mogelijk dat het verwarmingskanaal 8 in de nabijheid van de inlaat 6 van de behuizing 2 een aantal bochten of krommingen vertoont in plaats van of als aanvuliing op aftakkingen of aïsplitsingen, Dit zal toelaten hetzelfde effect te bekomen als hierboven beschreven voor de aftakkingen in de nabijheid van de inlaat 6 van de behuizing 2. in het weergegeven voorbeeld, is het element 1 voorzien van een injectiecircuit 11.

x BE2021/5278 16 Het is belangrijk om op te merken dat dit injectiecircuit 11 gebruikt wordt om een tweede warmtemedium te kunnen injecteren naar de lagers 4, Met andere woorden, het injectiecircuit 11 wordt niet gebruikt om olie in de 3 compressiekamer te injecteren. Zoals te zien is in figuur 2, is het injectiecircuit 11 voorzien van twee tcevoerpunten 12, 13 voor het tweede warmtemedium in het element 1 op twee verschillende locaties in de behuizing 2.

Zoals te zien, is er een toevoerpunt 12, 13 in de behuizing 2 aan elk uiteinde 14a, 14b van de rotor 3.

Als gevolg hiervan, zal het Lweede warmtemedium geïnjecteerd kunnen worden in de behuizing 2 zo dicht mogelijk in de nabijheid van de lagers 4 aan de uiteinden 14a, 14b van de as 5 van de rotor 3, Vanaf de toevoergunten 12, 13, zullen kanalen 158, 15b doorheen de behuizing 2 naar de lagers 4 lopen voor het toevoeren van het tweede warmtemedium tot bij de lagers 4, Ter plaatse van de lagers 4 zijn geschikte spuitmonden 16 voorzien, Zoals weergegeven in figuur 2, zijn de twee toevoerpunten 12, 13 onderiing met elkaar verbonden door middel van een verbindingskanaal 17 voor het tweede warntemedium in de 39 behuizing 2,

. BE2021/5278 17 Dit verbindingskanaal 17 zal tijdens de werking van de inrichting gevuld zijn met het tweede warmtemedium, In dit geval, zal een gedeelte van het verwarmingskanaal 8 3 zich in de nabijheid van het verbindingskanaal 17 en/of de voornoemde kanalen 15a, 15b bevinden, zodanig dat er warmte-uitwisseling tussen de warmtemedia in deze kanalen 8, 15a, 15b, 17 mogelijk is.

30 Met andere woorden, het eerste warmtemedium zal het tweede warmtemedium kunnen opwarmen, De werking van het schroefcompressorelenent is zeer eenvoudig en als volgt, 35 Tijdens de werking van het schroefcompressorelement, zullen de schroefvormige rotoren samenwerkend in elkaar draaien en samen te persen gas op lage temseratuur aanzuigen vis de inlaat 6 in de behuizing 2.

Het gas wordt door middel van de schrcefvormige rotoren 3 samengeperst: en zal via de uitlaat 7 in de behuizing 2 het schroefconmnpressorelement 1 verlaten, Het samen te persen gas op lage temperatuur zal hierbij de behuizing 2 sterk afkoelen, Alhoewel tijdens het compressieproces de temperatuur van het gas zal toenemen, zal de temperatuur van het gas nog steeds zo laag zijn dat na comgressie het samengeperste cas nog steeds de behuizing 2 afkoelt.

Tijdens de werking van het element 1 zal het eerste warmtemedium doorheen het verwarmingskanseal 8 stromen, waarbij het de behuizing 2 zal opwarmen.

zen temperatuur van het eerste warmtemedium aan de ingang 5 van het verwarmingskanaai 8 bedraagt bijvoorbeeld 62°C, maar het moge duidelijk zijn dat deze temperatuur van het eerste warmtemedium gekozen zal worden afhankelijk van een temperatuur van het samen te persen gas op lace tenperatuur. De opwarming zal sterker zijn nabij de ingang 9, waar het eerste warmtemedium de hoogste temperatuur zal hebben, dan nabij de uitgang 10, waar het eerste warmtemedium een lagere temperatuur zal hebben, Aangezien de inlaat 6 de koudste locatie is van de behuizing 2, zal hier de meeste opwarming nodig zijn.

Door middel van de aftakkingen in de nabijheid van de inlaat 6 van de behuizing 2, zal het eerste warmtemedium gedurende langere tijd in warmteruitwisseling staan met het gedeelte van de behuizing 2 nabij de inlaat 6 dan wanneer deze aftakkingen niet aanwezig zouden zijn, zodat er voldoende opwarming mogelijk is van dit gedeelte van de behuizing 2. Vervoigens zal het eerste warmtemedium doorheen heel de behuizing 2 stromen via het verwarmingskanaal B, om de behuizing 2 op te warmen,

+9 BE2021/5278 Het is belangrijk om hierbij op te merken dat, door het cpwarmen van de behuizing 2, ook de rotor 3 wordt opvewarmd door het serste warmtemedium, zij het dan wel S onrechtstreeks.

Als gevolg hiervan zal de temperatuur in het gehele element 1 za hoog mogelijk gehouden worden, waarpoij deze temperatuur Levens ook uniform zal zijn, Door de opwarming van de behuizing 2, zullen ook de lagers à ais gevolg hiervan onrechtstreeks gedeeltelijk opsewarmd worden, Echter, teneinde de goede werking van de lagers 4 te verzekeren, zal het injectiecircuit LE het tweede warmtemedium met een temperatuur hoger dan de lace temperatuur van het samen te persen gas op de lagers 4 spuiten, Voor de iagers 4 op elk uiteinde 14a, 14b van de as 5 van de rotor 3, is een speciaal toevoerpunt 12, 13 in de behuizing 2 voorzien, wat toelaat om het tweede warmtemedium met behulp van een zo kort mogelijk kanaal 253 15a, 15b tot bij de lagers 4 te brengen.

Hierdoor zal een daling van de temperatuur van het tweede warmtemedium bij doorgang doorheen de koude behuizing 2, alvorens net Lweede warmtemedium bij de Lagers 4 terechtkomt, zo veel mogelijk beperkt kunnen worden,

=0 Bovendien, doordat een gedeelte van het verwarmingskanaal 8 zich in de nabijheid van de kanalen 15a, 15b bevindt, zal dit ertoe bijdragen dat de temperatuur van het tweede warmtemedium op zijn weg naar de lagers 4 zo min mogelijk S zakt, zodat de lagers 4 zo maximaal mogelijk kunnen opwarmen, Het verbindingskanaal 17, dat voor een verbinding zorgt tussen de twee ctoevoerpunten 12, 13, heeït tot doel dat er warmtesuitwisseling mogelijk is tussen het Lweede warmtemedium dat wordt ingespoten via beide toevoerpunten 12, 13.

Dit verbindingskanaal 17 zal gevuld zijn met het tweede warmtemedium en alhoewel dit tweede warmtemedium normaal gezien stilstaat en niet bij de lagers 4 zal terechtkomen, zal er via het tweede warmtemedium in het verbindingskanaal 17, toch een warmteruitwisseling mogelijk zijn naar de zeer koude inlaat 6 vanaf de uitlaat 7 op een hogere temperatuur, Dit zal zorgen voor een gelijkmatige temperatuur over het hele tweede warmtemedium in de behuizing 2, de gehele behuizing 2 en de lagers 4.

Er is hierbij ook geen risico dat het tweede warmtemedium te sterk afkoeit.

Bovendien, doordat een gedeelte van het verwarmingskanaal 8 zich in de nabijheid van het verbindingskanaal 17 bevindt, zal dit ertoe bijdragen dat de temperatuur van het tweede aa BE2021/5278 si warmtemedium in het verbindingskanaal 17 zo min mogelijk zakt.

Hierdoor kan bevriezen van het tweede warmtemedium en sen bijbehorende verstopping in het verbindingskanaal 17 vermeden worden,

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een element voor het samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur volgens de uitvinding en een inrichting voorzien van dergelijk element kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding zoals gedefinieerd in de conclusies te treden.

Claims

ë Conclusies,

1.- Element voor het samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur van -40°C of lager, welk element {1} voorzien is van een behuizing {2} met daarin ten minste één rotor (3) die rcteerbaar ten opzichte van de behuizing (2) is opgesteld en met een inlaat (6) voor het samen te persen gas en een uitlaat {7} voor samengeperst gas, daardoor gekenmerkt dat het element (1) geconfigureerd is voor het samenpersen van het samen te persen gas met de lage temperatuur door het element {1} te voorzien van een verwarmingskanaal {8} dat | in doorheen de behuizing {2} loopt, waarbij het ; verwarmingskanaal (8) voorzien is van een ingang {9} waar in de behuizing (2) een eerste warmtemedium op een hogere temperatuur dan de vocrnoemde Lage temperatuur geïntroduceerd wordt en een uitgang (10) waar het eerste warmtemedium uit de behuizing (2} geëvacueerd wordt.

2. Het element voigens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat een temperatuur van het samen te persen gas maximum -60°C, en liever nog maximum -100°0, bedraagt.

3.” Het element volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat het eerste warmtemedium een mengsel is van water en glycol met minstens 40% glycol. 4,- Het eiement volgens éên van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de ingang (3) van het verwarmingskanaal (8) zodanig gepositioneerd is dat warmte wordt uitgewisseid tussen de inlaat (6) van de behuizing (2} en de ingang (9) van het verwarmingskanaal (8).

{ 5 5D. Het element volgens één van de voorgaande conclusies, ; daardoor gekenmerkt dat de uitgang {10} van het verwarmingskanaal (8) zodanig gepositioneerd is dat warmte wordt uitgewisseld tussen de uitlaat (7} van de behuizing (Z} en de uitgang (10) van het verwarmingskanaal (8),

6.- Het clement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het verwarmingskanaal (8) voorzien is van aftakkingen die zodanig gepositioneerd zijn dat warmte wordt uitgewisseld tussen deze aftakkingen en de inlaat {6}.

7. Het element volgens éên van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het verwarmingskanaal (B) een aantal bochten en/of krommingen vertoont die zodanig gepositioneerd zijn dat warmte wordt uitgewisseld tussen enerzijds deze bochten en/of krommingen en anderzijds de inlaat {5}. &.- Het element volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het verwarmingskanaal (8) zodanig is vormgegeven dat het eerste warmtemedium kan stromen van een iniaatgedeelte van de behuizing (2), dat volgens een axiale richting van een as (5) van de rotor (3) gelegen is aan een kant van de behuizing (2) waar de inlaat (6) zich bevindt, naar een uitlaatgedeelte van de behuizing (2), dat volgens een axiale richting van de as (5) gelegen is

N BE2021/5278 24 aan een kant van de behuizing (2) waar de uitlaat (7) zich bevindt, en/of vice versa,

3. Het element volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de rotor {2} door middel van lagers {4} roreerbaar ten opzichte van de behuizing (2) is opgesteld en dat het element (13) is voorzien van sen injectiecircuit (11} voor een injectie van een tweede warmtemedium op een hogere temperatuur dan de lage +0 temperatuur naar de lagers {4},

10.- Het element volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat een eerste kanaal (15a) van het injectiecircuit (11) met sen zeerste coevoerpunt {12} voor net tweede { 15 warmtemedium zich bevindt in een eerste gedesite van de { behuizing (2) dat, volgens sen axiale richting van een as {5} van de rotor (3), gelegen is aan een kant van de ; behuizing {2) waar de inlaat (6) zich bevindt.

11.- Het element volgens conclusie 9 of 10, daardoor gekenmerkt dat een tweede kanaal {15b} van het injectiecircult (11) met een tweede toevoerpunt (13} voor het tweede warmtemedium zich bevindt in een tweede gedeelte van de behuizing {2} dat, volgens een axiale richting van een as {5) van de rotor {3}, gelegen is aan sen kant van de benuizing (2) waar de uitlaat (7) zich bevindt,

12.- Het element volgens conclusies 10 en 11, daardoor gekenmerkt dat het eerste toevoerpunt (123 en het tweede toevoerpunt {13} onderling met elkaar verbonden zijn door

A BE2021/5278 middel van een verbindingskanaal (17) voor het tweede warmtemedium in de behuizing (2).

13.- Het element volgens één van de voorgaande conclusies ij tot 12, daardoor gekenmerkt dat ten minste een gedeelte { van het verwarmingskanaal (8) zodanig gepositioneerd is dat warmte wordt uitgewisseld tussen het verwarmingskanaal (8) en respectievelijk het eerste kanaal (15a), het tweede kanaal (156) en/of het verbindinoskanaai (17%).

i4,- Het element volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het element (1} voorzien is van een verwarmingsmiddel voor een dichtst bij de inlaat (6) gelegen uiteinde van sen as van de rotor (3).

15.- Het element volgens één van de voorgaande conclusies, daardcor gekenmerkt dat het element {13 sen schroefcompressorelement met ten minste één schroefvormige rotor, bij voorkeur twee schroefvormige rotoren is.

16,- Het element volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat het element {1} een olievrij schroefcompressorslement is.

17,- Inrichting voor het samenpersen van een samen te persen gas mel een lage temperatuur van -40°C of lager, daardoor gekenmerkt dat de inrichting voorzien is van minstens één element (1) volgens één van de voorgaande conclusies,

ae BE2021/5278 26

18. Werkwijze voor het samenpersen van sen samen te persen gas met een lage temperatuur van -40°C of lager door middel van een element, welk element (1) voorzien is van ean coehuizing (2) met daarin ten minste één rotor (3) die | 5 roteerbaar ten cpzichte van de behuizing (2) is opgesteld # en met een inlaat {6) voor het samen te persen gas en een { uitlaat (7) voor samengeperst gas, daardoor gekenmerkt dat | het element {1} voorzien is van een verwarmingskanaal (8) dat doorheen de behuizing {2} loopt, waarbij aan een ingang (9) van het verwarmingskanaal (8) een eerste warmtemedium op een hogere temperatuur dan de lage temperatuur in de behuizing {2} geïntroduceerd wordt en aan een uitgang {10} van het verwarmingskanaal (8) het eerste warmtemedium uit de behuizing (2) geëvacueerd wordt, { 19.- De werkwijze volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt | dat een temperatuur van het samen te persen gas maximum "62°C, en liever nog maximum -100°C, bedraagt.

20,- De werkwijze volgens conclusie 18 of 19, daardoor gekenmerkt dat het eerste warmtemedium een mengsel is van water en glycol met minstens 40% glycol.

21.- De werkwijze volgens Sen van de voorgaande conclusies 18 tot =0, daardoor gekenmerkt dat aen Lemperatuur van het eerste warmtemedium aan de ingang {9} van het verwarmingskanaal (8) minstens 60°C bedraagt, ze. De werkwijze volgens eén van de voorgaande 32 conciusies 18 tot 21, daardoor gekenmerkt dat de rotor (3) door middel van lagers (4) roteerbaar ten opzichte van de behuizing {2} is opgesteld en dat een tweede warmtemedium naar de lagers {4} geïnjecteerd wordt,

23.- De werkwijze voigens conclusie 22, daardoor gekenmerkt | 3 dat het tweede warmtemedium een smeervloeistof, bij : voorkeur olie, is. ; 24,- Gebruik van een element volgens één van de voorgaande conclusies L tot 16 of van een inrichting volgens 22 conciusie 17 voor het samenpersen van een samen te persen gas met een lage temperatuur van -40°C of lager.