Eckpfeiler der Komprimierung: Der Burckhardt Labyrinth Kompressor

Von Norm Shade08. Juni 2023

Die einzigartige Kolbenkompressortechnologie wurde erstmals 1935 von Sulzer eingeführt

Das Wachstum des Marktes für Flüssigerdgas (LNG) hat zu einem zunehmenden Einsatz von Labyrinthkompressoren sowohl in stationären als auch in Schiffsanlagen geführt. Vertikale Inline-Kolbenlabyrinthkompressoren nutzen eine einzigartige Technologie zwischen dem Kolben und der Zylinderwand sowie zwischen der Kolbenstange und der Kolbenstangendichtung. Der Labyrinth-Dichtungseffekt wird durch zahlreiche winzige Drosselstellen erzeugt, die einem Austreten von hohem Druck zu niedrigem Druck standhalten. An jeder Drosselstelle wird durch die Strömungsdrosselung Druckenergie in kinetische Energie umgewandelt. Der Prozess wird an jeder Kombination aus Drosselstelle und Volumenkammer entlang der Kolbenwand und entlang der Kolbenstangenstopfbuchse fortgesetzt, bis die erforderliche Druckreduzierung erreicht ist. Zwischen den angrenzenden Oberflächen bleibt ein kleiner Spielraum erhalten und die begrenzte Gasmenge, die durch das Dichtungssystem strömt, wird intern zurückgewonnen. Diese berührungslose Abdichtung von Kolben und Kolbenstange erfolgt ohne Schmierung und ohne Körperkontakt, der zu mechanischer Reibung oder Verschleiß von Dichtelementen im Kompressorzylinderbereich führen würde. Dies bietet Vorteile für die kontaminationsfreie Verdichtung reiner Gase, und bei Labyrinthkompressoren liegen im Allgemeinen längere Wartungsintervalle vor als bei anderen Arten von Kolbenkompressoren.

Allerdings sind Labyrinthkompressoren nichts Neues. Die meisten werden heute von Burckhardt Compression hergestellt, tatsächlich wurden sie jedoch erstmals 1935 von Sulzer für die Ammoniakkomprimierung in einer Brauerei in Zürich, Schweiz, eingeführt. Nach mehreren Jahren der Zusammenarbeit erwarb Sulzer 1969 die Burckhardt Engineering Works. Einige Jahre später wurde die Das Unternehmen wurde in Sulzer-Burckhardt AG umbenannt. Vor dieser Zeit hatten sowohl Sulzer als auch Burkhardt eine lange industrielle Tradition, Sulzer vor allem im Bereich Dampf- und Dieselmotoren und Burkhardt im Bereich Kolbenkompressoren.

Sulzer wurde 1834 von Johann Jakob Sulzer-Neuffert in Winterthur, Schweiz, gegründet. Mit seinen beiden Söhnen Johann und Salomon begann das Unternehmen mit der Produktion von Gusseisen. 1841 stellten die Gebrüder Sulzer ihre erste Dampfmaschine her. Zusammen mit dem englischen Konstrukteur Charles Brown im Jahr 1851 entwickelte Sulzer jahrzehntelang bahnbrechende neue Dampfmaschinen. Im Jahr 1898 begann die Zusammenarbeit mit Rudolph Diesel, die zur Entwicklung des ersten Sulzer-Dieselmotors führte. Bereits 1880 begann Sulzer auch mit dem Bau von Kältemaschinen, was später zur Entwicklung des Labyrinthkompressors für die ölfreie Ammoniakverdichtung in Kühlkreisläufen führte.

Franz Burckhardt gründete sein Unternehmen 1844 in Basel, Schweiz, mit der Herstellung von Maschinen für die Textilindustrie. 1856 begann das Unternehmen mit der Produktion von Dampfmaschinen und entwickelte und verkaufte 1883 seinen ersten Kolbenkompressor, eine trocken laufende einstufige Maschine, die einen Druck von 87 psig (6 bar) erzeugte. Unter Franz‘ Sohn August begann die Firma Burckhardt mit der Entwicklung von Hochdruckkompressoren. Im Jahr 1913 lieferte das Unternehmen einen Ammoniaksynthesekompressor mit 4350 psig (300 bar) an BASF in Deutschland, einen Kunden, der bereits 1885 einen der frühen Kompressoren von Burckhardt gekauft hatte. In den 1920er Jahren begann das Unternehmen mit der Entwicklung von Kompressoren für 12.327 psig (850 bar). und dann Ammoniaksyntheseprozesse bei 14.500 psig (1000 bar). Bis 1948 war Burkhardts Hochdrucktechnologie zur Produktion eines speziellen 58.000 psig (4000 bar) Kompressors für eine Pilotanlage in den USA fortgeschritten und 1951 wurden elf 21.750 psig (1500 bar) Hyperkompressoren für die Produktion von Polyethylen produziert ( LDPE).

Ab dem Jahr 2000 begann Sulzer, mehrere seiner Geschäftsbereiche zu veräußern, um sein Geschäft neu auszurichten. Dies wurde 2002 abgeschlossen, als Sulzer-Burckhardt an das Managementteam verkauft wurde und zu Burckhardt Compression wurde. Im Jahr 2006 wurde Burckhardt Compression zu einem börsennotierten Unternehmen und gehörte zu den weltweit führenden Anbietern einer breiten Palette von Kolbenkompressortechnologien.

Ursprünglich im Jahr 1935 für die sichere Verdichtung von Ammoniak entwickelt, führten kontinuierliche Verbesserungen und Weiterentwicklungen von Burckhardt dazu, dass Labyrinthkompressoren in Tausenden von Anlagen für zahlreiche Anwendungen im Umgang mit komplexen Gasen eingesetzt werden. Sie werden seit Jahrzehnten für den Umschlag von Boil-off-Gas in LNG-Annahme- und Exportterminals und anderen kryogenen Anwendungen eingesetzt. Zu den weiteren spezifischen Anwendungsbeispielen von Labyrinthkompressoren zählen die Verdichtung von Sauerstoff für die Stahlproduktion, von Kohlenmonoxid für die Essigsäureproduktion und von Polypropylen. Viele andere umfassen die Kompression von knochentrockenen Gasen; feuchte (nasse) Gase; schmutzige, staubbeladene, kontaminierende Gase in Fouling-Diensten, saubere Gase, bei denen keine Kontamination zulässig ist, und reaktive, explosive, korrosive oder giftige Gase.

Der berührungslose Betrieb des beweglichen Kolbens und der Kolbenstange erfordert präzisionsgeschmierte Führungslager, die verhindern, dass die linear beweglichen Komponenten die stationäre Kompressorzylinderbohrung und die Kolbenstangenstopfbuchse berühren. Die vertikale Wurfkonfiguration, extra lange Distanzstücke und Ölabstreifer am Führungslager verhindern, dass Öl in den Prozessgasbereich des Kompressors gelangt. Burckhardts Labyrinthkompressor-Reihe hat sich zu einer breiten Produktpalette entwickelt, die zwei Modelle umfasst, die Gase auf bis zu 2200 psig (152 bar) verdichten können. Der K-Typ ist ein gasdichtes Design mit zwei bis vier Hüben mit Kompressoren von 3,5 Zoll (90 mm) Hub bei 1000 U/min bis 6,5 Zoll (165 mm) Hub bei 750 U/min und einer Leistung von 154 PS (115 kW). ) auf 2226 PS (1660 kW) oder mehr. Das D-Typ-Design verfügt über zwei bis sechs Hübe mit Kompressoren von 5,5 Zoll (140 mm) Hub bei 1000 U/min bis 14,8 Zoll (375 mm) Hub bei 380 U/min und Nennleistungen von 233 PS (174 kW) bis 5460 PS (4000 kW) oder höher. Mit speziellen Dichtungsanordnungen sind sogar noch höhere Drücke möglich.