Les fondements de la compression : l’évolution des compresseurs d’air

Au début du XXe siècle, l'air comprimé s'est largement répandu dans de nombreuses applications minières, de construction et manufacturières. De nombreuses entreprises sont devenues d'importants fabricants de compresseurs d'air , et la technologie a progressé de manière constante.

En 1901, la Chicago Pneumatic Tool Company, déjà un fournisseur important d'outils pneumatiques, s'est diversifiée sur le marché des compresseurs d'air en acquérant l'Arlington Company, un fabricant du New Jersey spécialisé dans les compresseurs d'air à piston depuis le début des années 1890. Après avoir transféré la production des compresseurs Arlington dans sa nouvelle usine de Franklin, en Pennsylvanie, Chicago Pneumatic a rapidement développé une gamme étendue de compresseurs à vapeur et à courroie. La figure 1 présente un compresseur Chicago Pneumatic Franklin de classe C, un compresseur d'air tandem horizontal à deux étages, entraîné par une machine à vapeur Corliss à double expansion croisée.

En 1897, la Sullivan Machinery Company, basée à Claremont (New Hampshire) et initialement spécialisée dans la fabrication de machines pour l'extraction de la pierre, développa de nouveaux produits miniers, notamment des ventilateurs pour la ventilation des mines. Après l'acquisition de son principal concurrent, la MC Bulloch Company de Chicago (Illinois), Sullivan consacra une grande partie de ses efforts au développement d'une gamme de compresseurs d'air bi-étagés à double expansion . L'air comprimé avait remplacé la vapeur pour actionner les perforatrices et autres engins de construction et miniers, et plusieurs entreprises avaient déjà mis au point des compresseurs d'air à piston. Sullivan devait s'approvisionner auprès d'autres fabricants, ce qui constituait un désavantage concurrentiel sur le marché de la construction qu'elle desservait. Sullivan livra son premier compresseur d'air en juillet 1901. La gamme connut un succès immédiat et les compresseurs se vendirent aussi vite qu'ils étaient produits.

À peu près à la même époque, Sullivan construisit son premier compresseur d'air portatif à vapeur. Il était composé d'une chaudière et d'un réservoir d'air, le tout monté sur un chariot tiré par des chevaux, comme illustré sur la figure 2. Bien qu'il s'agisse de l'un des premiers compresseurs d'air portatifs commercialisés, le concept avait en réalité été imaginé par la Rand Drill Company dès 1888, qui avait combiné un compresseur d'air à vapeur en ligne droite, une chaudière verticale et un réservoir d'air sur un chariot à roues en bois.

Compresseur d'air portable à vapeur Sullivan, vers 1901.

Sullivan a également construit plusieurs séries de compresseurs d'air stationnaires verticaux, horizontaux et angulaires destinés aux mines, carrières, fonderies et usines. Les premiers modèles étaient entraînés directement par la vapeur, avec des cylindres à vapeur simples, composés ou à double expansion. Le modèle WC, illustré à la figure 3, était l'un des plus grands compresseurs d'air fabriqués par Sullivan. Il utilisait des cylindres à vapeur composés en tandem Corliss entraînant des cylindres pneumatiques bi-étagés en tandem. Comme la plupart des compresseurs du début du XXe siècle, il était équipé de soupapes d'aspiration Corliss et de soupapes de refoulement à clapet métallique. L'entreprise a également produit plusieurs modèles de compresseurs horizontaux simples et en tandem, entraînés par courroie, ainsi que des compresseurs angulaires. Le compresseur Sullivan WG6 à courroie, datant de 1918 et illustré à la figure 4, était doté de soupapes à plaques, qui se sont généralisées juste avant la Première Guerre mondiale.

Le compresseur Sullivan Class WC, l'un de ses plus grands compresseurs d'air.

Suite à la ruée vers l'or noir de la fin du XIXe et du début du XXe siècle, de nombreuses petites entreprises ont vu le jour dans le bouillonnement industriel de l'ouest de la Pennsylvanie et des régions voisines de l'Ohio et de New York. Parmi elles, des fabricants de moteurs alternatifs et de compresseurs ont prospéré en répondant aux besoins de la révolution industrielle dans une grande partie des États-Unis. L'une de ces entreprises, la Herron & Bury Manufacturing Company, fondée à Erie, en Pennsylvanie, en 1902, est devenue par la suite la Bury Compressor Company. En moins de dix ans, elle produisait plusieurs gammes de compresseurs d'air et de gaz alternatifs, ainsi que de pompes à vide. Ces machines comprenaient des modèles à moteur électrique, avec un moteur directement relié par engrenages (comme illustré sur la figure 5), par chaîne silencieuse ou monté directement sur l'arbre du compresseur. Bury était une entreprise innovante, à l'origine de plusieurs avancées techniques précoces dans le domaine des soupapes de compresseur et de la commande automatique.

Compresseur Sullivan WG6 à entraînement par courroie, 1918.

À partir de la fin des années 1890 et pendant les années de la Grande Dépression, un certain nombre d'autres sociétés, dont Bessemer, Miller, Blaisdell, Bovard & Seyfang et Flickinger, ont développé des compresseurs d'air horizontaux entraînés par des moteurs à gaz qui convenaient à de nombreuses applications de niche, l'une des plus prolifiques étant la fourniture d'air comprimé pour alimenter des moteurs à vapeur convertis qui entraînaient des pompes à pétrole brut en tête de puits.

Plusieurs entreprises ont mis au point des compresseurs d'air de petite taille pour des applications fixes et mobiles, telles que la gravure de pierres tombales, la peinture, la pulvérisation et divers travaux de construction légers. En 1908, la société Chris D. Schramm & Son de Philadelphie (Pennsylvanie) a commercialisé avec succès le premier compresseur d'air mobile à moteur à essence (voir figure 6). La Gardner Governor Company a lancé un petit compresseur d'air vertical pour applications fixes et mobiles en 1914. Enfin, la Domestic Engine and Pump Company de Shippensburg (Pennsylvanie) a produit son premier compresseur d'air mobile en 1916. Plusieurs autres fabricants ont rapidement développé de petits compresseurs verticaux et à piston en V, répondant ainsi à la demande croissante liée à l'essor industriel.

Compresseur d'air à moteur électrique enterré avec engrenages d'entraînement intégrés.

Le prochain numéro explorera certaines des premières avancées en matière de garniture de tige de piston et de soupapes de compresseur qui ont permis d'atteindre des vitesses et des pressions de fonctionnement plus élevées pour les compresseurs.

Schramm a lancé le premier compresseur d'air portable à moteur à essence à succès commercial en 1918.