圧縮の基礎: Burckhardt Labyrinth Compressor

Norm Shade 著 2023 年 5 月 30 日

独自の往復コンプレッサー技術は、1935 年にスルザーによって初めて導入されました。

液化天然ガス (LNG) 市場の成長により、定置式および海洋設備の両方でラビリンス コンプレッサーの用途が増加しました。 縦型インライン往復ラビリンス コンプレッサーは、ピストンとシリンダー壁の間、およびピストン ロッドとピストン ロッド シール グランドの間に独自の技術を採用しています。 ラビリンスシール効果は、高圧から低圧への漏れを防ぐ多数の小さな絞りポイントによって生み出されます。 各絞り点では、流量制限の結果、圧力エネルギーが運動エネルギーに変換されます。 このプロセスは、必要な圧力低下が達成されるまで、ピストン壁に沿って、およびピストンロッドグランドに沿って、各絞り点と容積室の組み合わせで継続します。 隣接する表面間には小さな隙間容積が維持され、シーリング システムを通過する限られた量のガスが内部に回収されます。 ピストンとピストンロッドのこの非接触シールは、潤滑を必要とせず、また圧縮機シリンダー領域のシール要素の機械的摩擦や摩耗を引き起こす物理的接触もせずに達成されます。 これにより、純粋なガスを汚染なく圧縮できるという利点があり、ラビリンス コンプレッサーは一般に、他のタイプの往復コンプレッサーよりもオーバーホールの間隔が長くなります。

ただし、ラビリンスコンプレッサーは新しいものではありません。 現在、そのほとんどはブルクハルト コンプレッション社によって生産されていますが、実際には、1935 年にスイスのチューリッヒにある醸造所でアンモニア圧縮のためにズルザー社が最初に導入したものです。数年間の協力の後、スルザー社は 1969 年にブルクハルト エンジニアリング ワークスを買収しました。社名をズルツァー・ブルクハルトAGに変更。 それ以前は、ズルツァーとブルクハルトは両方とも長い産業遺産を持っており、ズルツァーは蒸気エンジンとディーゼルエンジンで最も有名であり、ブルクハルトはレシプロコンプレッサーでした。

Sulzer は、1834 年にスイスのヴィンタートゥールで Johann Jakob Sulzer-Neuffert によって設立されました。 彼の 2 人の息子、ヨハンとサロモンとともに、会社は鋳鉄の製造を開始しました。 1841 年、スルザー兄弟は最初の蒸気エンジンを製造しました。 1851 年に英国の設計技師チャールズ ブラウンが入社したスルザーは、数十年にわたって画期的な新しい蒸気エンジンを開発しました。 1898 年にルドルフ ディーゼルとの協力を開始し、最初のスルザー ディーゼル エンジンの開発につながりました。 スルザーは 1880 年には冷凍機の製造も開始しており、この取り組みは後に冷凍サイクルで使用されるオイルフリーのアンモニア圧縮用のラビリンス コンプレッサーの開発につながりました。

フランツ・ブルクハルトは 1844 年にスイスのバーゼルで繊維産業用の機械を製造する会社を設立しました。 同社は 1856 年に蒸気エンジンの製造を開始し、1883 年までに、87 psig (6 bar) の圧力を生成する乾式単段機械である最初のレシプロ コンプレッサーを開発、販売しました。 フランツの息子であるアウグストの下で、ブルクハルト社は高圧コンプレッサーの開発を開始しました。 1913 年に、同社は 4,350 psig (300 bar) のアンモニア合成コンプレッサーをドイツの BASF に納入しました。BASF は、1885 年に Burckhardt の初期のコンプレッサーを購入した顧客でした。1920 年代に、同社は 12,327 psig (850 bar) のコンプレッサーの開発を開始しました。次に、14,500 psig (1000 bar) のアンモニア合成プロセス。 1948 年までに、ブルクハルトの高圧技術は米国のパイロット プラント用に特別な 58,000 psig (4000 bar) コンプレッサーの生産にまで発展し、1951 年にはポリエチレン製造用の 21,750 psig (1500 bar) ハイパー コンプレッサーを 11 台生産しました ( LDPE)。

2000 年初め、スルザーは事業に再び焦点を当てるために、いくつかの部門の売却を開始しました。 これは 2002 年に完了し、ズルツァー ブルクハルトは経営チームに売却され、ブルクハルト コンプレッションとなりました。 2006 年に Burckhardt Compression は上場企業として浮上し、幅広いレシプロ コンプレッサー技術の世界的リーダーの 1 つとなりました。

もともとアンモニアを安全に圧縮するために 1935 年に設計されましたが、ブルクハルトによる継続的な改良とさらなる開発により、ラビリンス コンプレッサーは複雑なガスを扱う多数の用途の数千の設備で使用されるようになりました。 これらは、LNG の受け入れおよび輸出ターミナルやその他の極低温用途でのボイルオフガスの処理に数十年にわたって使用されてきました。 ラビリンス コンプレッサーの用途の他の具体的な例としては、鉄鋼製造用の酸素、酢酸製造用の一酸化炭素、およびポリプロピレンの圧縮が挙げられます。 他の多くの例には、絶乾ガスの圧縮が含まれます。 湿った（湿った）ガス。 ファウリングサービスにおける汚れた、粉塵を多く含む汚染ガス、汚染が許されないクリーンなガス、および反応性、爆発性、腐食性、または有毒なガス。

可動ピストンとピストンロッドを非接触で動作させるには、直線可動部品が固定コンプレッサーのシリンダーボアやピストンロッドグランドに接触しないようにする、高精度の潤滑ガイドベアリングが必要です。 垂直スロー構成、超長距離ピース、ガイドベアリングのオイルスクレーパーにより、オイルがコンプレッサーのプロセスガスセクションに入るのを防ぎます。 Burckhardt のラビリンス コンプレッサー ラインは、ガスを 2200 psig (152 bar) まで圧縮できる 2 つのモデルを含む幅広い製品に進化しました。 K タイプは、2 ～ 4 スローの気密設計で、1000 rpm で 3.5 インチ (90 mm) ストロークから 750 rpm で 6.5 インチ (165 mm) ストロークの範囲のコンプレッサーを備え、出力定格は 154 hp (115 kW) です。 ) 2226 hp (1660 kW) 以上。 D タイプの設計は 2 ～ 6 スローで、コンプレッサーの範囲は 5.5 インチ (140 mm) ストローク (1000 rpm) から 14.8 インチ (375 mm) ストローク (380 rpm)、出力定格は 233 hp (174 kW) ～ 5460 hp です。 （4000kW）以上。 特別なシール構成を使用すれば、さらに高い圧力も可能です。