I pilastri della compressione: l'evoluzione dei compressori d'aria

All'inizio del XX secolo, l'aria compressa stava diventando ampiamente utilizzata in numerose applicazioni minerarie, edilizie e manifatturiere. Molte aziende divennero importanti produttori di compressori d'aria e la tecnologia progredì costantemente.

Nel 1901, la Chicago Pneumatic Tool Company, già importante fornitore di utensili ad aria compressa, si espanse nel mercato dei compressori d'aria acquisendo la Arlington Company, uno dei primi produttori di compressori d'aria alternativi del New Jersey, attivo fin dai primi anni del 1890. Dopo aver trasferito la produzione dei compressori Arlington nel suo nuovo stabilimento di Franklin, in Pennsylvania, la Chicago Pneumatic sviluppò rapidamente un'ampia gamma di compressori a vapore e a cinghia. Nella Figura 1 è mostrato un modello Franklin Classe C della Chicago Pneumatic, un compressore tandem d'aria a due stadi orizzontale Corliss azionato da motore a vapore a doppia frizione.

Nel 1897, la Sullivan Machinery Company, con sede a Claremont, nel New Hampshire, che iniziò come produttrice di macchine per l'estrazione della pietra, sviluppò nuovi prodotti per l'industria mineraria, tra cui ventilatori per la ventilazione delle miniere. Dopo aver acquisito il suo principale concorrente, la MC Bulloch Company di Chicago, Illinois, Sullivan dedicò gran parte delle sue energie allo sviluppo di una linea di compressori d'aria a due stadi a doppia azione . L'aria aveva sostituito il vapore per alimentare perforatrici da roccia e altri macchinari per l'edilizia e l'industria mineraria, e diverse aziende avevano sviluppato compressori d'aria alternativi. Sullivan dovette acquistare compressori da altre aziende, il che rappresentò uno svantaggio competitivo nel mercato edile in cui operava. Sullivan consegnò il suo primo compressore d'aria nel luglio del 1901. La linea ebbe un successo immediato e i compressori furono venduti con la stessa rapidità con cui furono prodotti.

Più o meno nello stesso periodo, Sullivan costruì il suo primo compressore d'aria portatile a vapore. Era completo di caldaia e serbatoio d'aria, il tutto montato su una carrozza trainata da cavalli, come mostrato in Fig. 2. Sebbene questo fosse tra i primi compressori d'aria portatili venduti, il concetto era stato concepito dalla Rand Drill Company già nel 1888, combinando un compressore d'aria a vapore a linea retta, una caldaia verticale e un serbatoio di accumulo dell'aria su un carro con ruote di legno.

Compressore d'aria portatile a vapore Sullivan, c. 1901.

Sullivan costruì anche diverse serie di compressori d'aria fissi verticali, orizzontali e angolari per l'uso in miniere, cave, fonderie e stabilimenti industriali. I primi modelli erano azionati a vapore diretto con cilindri a vapore semplice, composto o incrociato. Il Classe WC, mostrato in Fig. 3, fu uno dei più grandi compressori d'aria Sullivan prodotti. Utilizzava cilindri a vapore composto tandem Corliss che azionavano cilindri ad aria tandem a due stadi. Come la maggior parte dei compressori dei primi anni del 1900, utilizzava valvole di aspirazione Corliss e valvole di scarico a fungo metallico. L'azienda produsse anche diversi modelli di compressori orizzontali rettilinei singoli e tandem azionati a cinghia, nonché compressori angolari. Il compressore Sullivan WG6 a cinghia del 1918, mostrato in Fig. 4, includeva valvole a piastra, che divennero comuni poco prima della Prima Guerra Mondiale.

Sullivan Class WC, uno dei suoi compressori d'aria più grandi.

Molte piccole aziende nacquero nel focolaio della produzione industriale nella Pennsylvania occidentale e nelle regioni limitrofe dell'Ohio e di New York, in seguito al boom petrolifero di fine Ottocento e inizio Novecento. Tra queste, produttori di motori alternativi e compressori prosperarono, soddisfacendo al contempo le esigenze della rivoluzione industriale in gran parte degli Stati Uniti. Una di queste aziende, la Herron & Bury Manufacturing Company, fondata a Erie, in Pennsylvania, nel 1902. Successivamente ribattezzata Bury Compressor Company, nel giro di un decennio l'azienda costruì diverse linee di compressori alternativi per aria e gas e pompe per vuoto. Tra queste, macchine azionate da motore elettrico con motore collegato direttamente tramite ingranaggi, come mostrato in Figura 5, o con trasmissione a catena silenziosa, o montato direttamente sull'albero del compressore. Bury era un'azienda innovativa con una serie di primi progressi ingegneristici nelle valvole dei compressori e nel controllo automatico.

Compressore Sullivan WG6 azionato a cinghia, 1918.

Dalla fine degli anni 1890, per estendersi ben oltre gli anni della Grande depressione, numerose altre aziende, tra cui Bessemer, Miller, Blaisdell, Bovard & Seyfang e Flickinger, svilupparono compressori d'aria orizzontali azionati da motori a gas adatti a numerose applicazioni di nicchia, tra cui una delle più prolifiche fu la fornitura di aria compressa per alimentare motori a vapore convertiti che azionavano le pompe per petrolio greggio a testa di pozzo.

Diverse aziende svilupparono compressori d'aria più piccoli per applicazioni sia fisse che portatili, come l'incisione di lapidi, la verniciatura, la spruzzatura e varie esigenze di edilizia leggera. Nel 1908, Chris D. Schramm & Son di Filadelfia, Pennsylvania, introdusse il primo compressore d'aria portatile con motore a benzina di successo commerciale, mostrato in Figura 6. La Gardner Governor Company introdusse un piccolo compressore d'aria verticale per applicazioni portatili e fisse nel 1914. E la Domestic Engine and Pump Company di Shippensburg, Pennsylvania, produsse il suo primo compressore d'aria portatile nel 1916. Diversi altri produttori svilupparono presto piccoli compressori alternativi verticali e a V che alimentarono la domanda di crescita industriale.

Compressore d'aria Bury azionato da motore elettrico con ingranaggi di trasmissione integrati.

Nel prossimo numero saranno analizzati alcuni dei primi progressi nelle guarnizioni degli steli dei pistoni e nelle valvole dei compressori , che hanno consentito di raggiungere velocità e pressioni operative più elevate per i compressori.

Nel 1918 Schramm lanciò il primo compressore d'aria portatile azionato da un motore a benzina che ebbe successo commerciale.