Eckpfeiler der Kompression: Frick-Schraubenkompressoren

Von Norm Shade28. September 2022

George Frick, ein 1826 geborenes Ingenieursgenie, war ein Pionier bei der Entwicklung von Kraftmaschinen, die die Arbeit von Mensch und Tier erleichterten. Nachdem Frick 1853 in Waynesboro, Pennsylvania, angefangen hatte, befand er sich ein Jahrzehnt später auf halbem Weg zwischen den entscheidenden Bürgerkriegsschlachten von Antietam und Gettysburg. Sein Werk war zahlreichen Überfällen der Konföderierten ausgesetzt und blieb einen Monat lang geschlossen, als Waynesboro im Vorfeld der Schlacht von Gettysburg von Streitkräften der Konföderierten besetzt wurde.

Doch nach dem Krieg florierte Frick mit dem Bau von Dampfmaschinen, Getreidedreschmaschinen und Sägewerken. Seine tragbaren und selbstfahrenden Traktionsmaschinen gehörten zu den ersten in den USA und es folgten Corliss-Dampfmaschinen mit einer Leistung von bis zu 5000 PS (3729 kW).

Im Jahr 1882 stieg Frick in den Bereich der Kältemaschinen ein, indem er einen Ammoniakkompressorzylinder baute, der auf dem Rahmen einer vorhandenen vertikalen Dampfmaschine montiert wurde. Die Frick Company wurde 1883 gegründet und George ging 1886 in den Ruhestand, nachdem er das Industrieunternehmen 43 Jahre lang aufgebaut hatte. Sein Motto: „Seien Sie sicher, dass Sie Recht haben; Dann mach es schnell!“, definierte Frick den Einstieg in den aufstrebenden Markt für Kältekompressoren.

Der Erfolg seiner ersten Ammoniakkompressoren stimulierte die Nachfrage, und die Frick Company entwickelte Mitte der 1880er Jahre eine ganze Reihe großer Kühlmaschinen, die von den neuen Frick Corliss-Dampfmaschinen angetrieben wurden. 1896 baute Frick die größte Kältemaschine der Welt. Der 30 Fuß (9,14 m) große Riese war 50 Fuß (15,2 m) lang und erforderte einen Zug mit 15 Waggons, um ihn in Einzelteilen von Waynesboro nach Armor in Kansas City, Missouri, zu transportieren. In den späten 1890er Jahren erwartete Frick eine Nachfrage nach kleineren Größen mit leichteren Teilen, die mit höheren Geschwindigkeiten laufen, für Kühlsysteme mittlerer Kapazität für Hotels, Restaurants, Krankenhäuser und verschiedene Industrieanlagen. Da Dampfkraft nicht immer verfügbar war, wurden andere Methoden zum Antrieb der Kompressoren eingeführt.

Die schweren, langsam laufenden Horizontalkompressoren wurden durch Maschinen vom Typ J ersetzt, die für den direkten Synchronmotorantrieb angepasst waren. Es wurden auch vertikale, geschlossene CO2-Maschinen entwickelt, die jedoch Anfang der 1930er Jahre bald durch Freon-12-Kompressoren ersetzt wurden. Frick-Niederdruck-Kühlgeräte und schwerere Maschinen wurden zu Zehntausenden hergestellt. In den folgenden Jahren spielte Frick eine führende Rolle bei vielen Arten von Kühl- und Kühlsystemen für Gewerbe, Industrie und Gebäude und erweiterte sein Sortiment um einen 9-Zylinder-Kompressor.

Doch gerade als zu Beginn des 20. Jahrhunderts Verbrennungsmotoren das Dampfmaschinengeschäft von Frick verdrängten, entstand eine neue Kompressortechnologie, die bald Fricks Führungsposition im Kühlbereich gefährden sollte. Bis 1964 hatte das schwedische Unternehmen SRM eine Version seines patentierten Schraubenkompressors speziell für Kühlanwendungen entwickelt, und bis Ende der 1960er Jahre hatten mehrere SRM-Lizenznehmer mehr als 1000 Schraubenkompressoren für die Kältetechnik hergestellt.

1980 erhielt Frick schließlich eine SRM-Lizenz und begann mit der Entwicklung eigener Schraubenkompressoren. Um der Konkurrenz anderer Unternehmen, die bereits Schrauben herstellten, entgegenzuwirken, entwickelte Frick einige wichtige Differenzierungsmerkmale, die damals nur als „radikale Ideen“ bezeichnet werden konnten. Frick war auch der erste Hersteller, der alle seine Schraubenkompressoren mit Wälzlagern baute, wodurch die überwiegende Mehrheit seiner Maschinen ohne Ölpumpen eingesetzt werden konnte. Das revolutionärste Merkmal des ersten Frick-Schraubenkompressors im Jahr 1982 war jedoch der Einbau von zwei Schiebern im Kompressorgehäuse, die axial entlang des Rotornetzes bewegt werden konnten, um eine stufenlose Steuerung sowohl der Kapazität als auch des Volumenindex zu ermöglichen (Vi ). Die Anpassung des Vi an das Systemdruckverhältnis beseitigte die Leistungseinbußen, die mit der typischen Unter- oder Überverdichtung eines Schraubenkompressors verbunden sind. Um diesen Wettbewerbsvorteil noch weiter zu nutzen, entwickelte Frick ein PC-basiertes Steuerungssystem, das die hydraulisch betätigten Schieber automatisch anpasste, um die Leistung zu optimieren, wenn sich die Betriebsbedingungen änderten.

Mitte der 1990er Jahre begann Frick angesichts des statischen Geschäftsklimas im Industriekältekompressorgeschäft, nach anderen Anwendungen für seine erfolgreiche Schraubenkompressor-Produktlinie zu suchen. Dies führte dazu, dass Frick-Schraubenkompressoren in werkseitig verpackten Systemen für Kühlanwendungen in der Chemie und Petrochemie, der Öl- und Gasverarbeitung, der Industriegasproduktion, dem Transport und der Lagerung von Öl und Gas sowie für andere Anwendungen geliefert wurden. Aber um der wachsenden Marktnachfrage nach Schraubenkompressoren für die Gasgewinnung, Gasverarbeitung, Brenngasverstärkung und Dampfrückgewinnung gerecht zu werden, startete Frick auch ein Programm zur Entwicklung von Erstausrüstern, um Kompressionssysteme zu verpacken, die Frick-Rotationsschraubenkompressoren enthalten. Frick hat bei der Auswahl bewährter Packager für seine Kompressoren bewusst und selektiv vorgegangen, um den Erfolg sicherzustellen und den Packagern ein Franchise zu bieten.

Die einzigartigen Eigenschaften der Frick-Schraubenkompressoren waren auch Vorteile im Gasbereich. Insbesondere die Zwei-Schieber-Anordnung mit Fricks Steuersystem eignete sich perfekt für die Senkung des Bohrlochdrucks, da sie den Bohrlochdruck senken und die Einheit unter Last halten konnte. Wälzlager waren ebenfalls von Vorteil, da sie bei höheren Temperaturen als Flüssigkeitsfilmlager betrieben werden konnten und es den Bedienern ermöglichte, das Prozessgas über der Taupunkttemperatur zu halten. Das Frick-Steuerungssystem trug zusammen mit dem entsprechenden Gehäusedesign dazu bei, Wasser in gasförmiger Form zu halten und ermöglichte es Standard-Frick-Maschinen, feuchte Gase mit CO2 und H2S zu komprimieren.

Im Laufe der Zeit entwickelte Frick eigene, auf die Gasart zugeschnittene Rotorprofile, die dazu beitrugen, Pulsationen und Lärm zu begrenzen und gleichzeitig die Leistung zu optimieren. Die Druckwerte einiger Modelle wurden auf 600 bis 700 psig (41,4 bis 48,3 bar) erhöht, viel höher als die ursprünglichen Nennwerte für Kühlkompressoren, und einige Modelle wurden für spezielle Anwendungen sogar auf 900 bis 1200 psig (62,1 bis 82,7 bar) ausgelegt.

Die Schraubenkompressoren von Frick wurden nach der Einführung des ersten Modells mehr als drei Jahrzehnte lang weiterentwickelt. Bis 2013 umfasste die komplette Produktpalette 86 einzigartige Modelle mit einer Nennleistung von 50 bis 6.000 PS (37 bis 4.474 kW) und Angeboten sowohl mit Innengetriebe als auch mit Direktantrieb.

Seit der Einführung der Linie im Jahr 1982 wurden mehr als 130.000 Frick-Schraubenkompressoren produziert, die mit rund 100 verschiedenen Gasen betrieben werden, darunter über 12.000 Kompressoren für Erdgasanwendungen. Frick wurde Teil von York International c. 1986, das 2005 von Johnson Controls, Inc. übernommen wurde.

C. 2013.

Nach der Einführung des ersten Modells im Jahr 1982 entwickelten sich die Frick-Schraubenkompressoren mehr als drei Jahrzehnte lang weiter. Bis 2013 umfasste eine komplette Produktlinie 86 einzigartige Modelle mit einer Nennleistung von 50 bis 6000 PS (37 bis 4474 kW), beide mit Innengetriebe und Direktantriebsangebote.