压缩的基石：液环压缩器

液环泵是一种特殊的机械，它还可以用作空气或气体压缩机。第一台液环泵于1903年问世，并获得了德国西门子-舒克特公司（Siemens-Schuckertwerke）的专利。西门子以Elmo品牌生产液环泵长达一个世纪，广泛应用于众多行业和领域。

2014 年纳什液环空气压缩机的示意图。

美国第一项专利由刘易斯·H·纳什于1910年申请。纳什曾是一名机械学徒，后毕业于工程专业，是一位多产的发明家。还在上学时，他就设计了一种新型水表。毕业后，纳什进入位于纽约布鲁克林的美国国家计量公司工作，在那里他获得了60多项水表专利，以及数量相当的燃气发动机专利，这些发动机都是该公司生产的。尽管纳什是首席工程师，但他与美国国家计量公司的关系并非总是融洽。该公司并未追究其燃气发动机专利侵权行为，他的努力也未得到应有的重视。他的许多研发成果未能得到推广，他的权力也不断受到限制。

纳什53岁时，萌生了研制新型真空泵的想法，但他决定不将专利权转让给国家计量公司。1905年，他在布鲁克林成立了纳什工程公司（NEC），自行生产该产品。然而，由于纳什是康涅狄格州诺沃克人，1908年，他将公司迁至当地一家小型作坊，开始生产空气泵。经过三年的研发和测试，他为用于蒸汽供暖和污水系统的几种液环真空泵和压缩机申请了首批专利。为了满足不断增长的产量需求，公司很快扩大了生产规模。

1914 年 ASME 产品目录将 NEC 描述为水轮机空气压缩机和真空泵的唯一制造商，并提供了这些机器的描述。 “壳体、缸盖和转子构成了整个压缩机或真空泵。请注意，它没有齿轮、阀门、松动部件或往复运动部件。转子以较大的间隙运行。由于空气在转子两侧同时被压缩，所有压缩应力都从轴和轴承上消除。水在离心力的作用下随壳体流动。每旋转一周，水两次从转子中排出，从而在叶片之间留下空隙，空气通过进气口被吸入这些空隙。然后，水再次涌入转子，压缩空气并通过排气口排出。纳什水轮机原理的简洁性意味着可以以合理的价格获得高质量的空气压缩机和真空泵；任何人都可以操作这种压缩机；这种压缩机可以24小时不间断运行，效率丝毫不减。输送的空气没有脉动。无需储气罐。占用空间比任何其他同等容量的压缩机都小。无需复杂的地基。无振动或噪音。绝对可靠。”该泵的可靠性、耐用性和持续高效性均得到保证。空气在流经泵体时被水彻底清洗，由于润滑剂的分解，输送出的空气完全不含碳氢化合物。这使得该泵在液体搅拌（特别是氰化物溶液）、气体发生器排气、气压过滤以及任何需要洁净空气的工艺中脱颖而出。

纳什的两个儿子获得工程学位后，也加入了公司。这使得纳什能够将大部分时间投入到实验室中，在那里他可以完善自己的众多发明和想法。1922年，他甚至涉足政坛，当选为康涅狄格州议会代表。到1923年纳什去世时，NEC已发展成为一家繁荣昌盛、根基稳固的企业。

纳什工程公司于1908年开始生产液环泵和压缩机。图中所示为一台早期的大型机器，专为蒸汽供暖和污水处理系统等应用而设计。（图片：英格索兰公司纳什分部）

NEC 继续为美国许多新兴城市开发完整的真空蒸汽供暖系统和真空污水收集系统，以及用于其他行业的真空泵。这项工作一直持续到 20 世纪 60 年代初，之后公司逐渐从商业供暖和污水处理领域转向工业机械，例如用于造纸、电力、石油化工和食品加工行业的真空泵。到那时，诺沃克工厂的面积已超过 11 万平方英尺（10220 平方米），拥有 800 多名员工。此外，公司还在其他几个国家建立了生产设施。1995 年，公司将运营中心迁至康涅狄格州特朗布尔。

与此同时，2000年，西门子剥离了其液环泵和压缩机业务，成立了埃尔莫真空技术公司（Elmo Vacuum Technology）。2002年，该公司与纳什工程公司（Nash Engineering Company）合并，成立了纳什埃尔莫公司（Nash Elmo），该公司随后于2004年被加德纳丹佛公司（Gardner Denver）收购。2012年，纳什埃尔莫公司的运营迁至宾夕法尼亚州本特利维尔的新址，如今该公司作为英格索兰公司（Ingersoll-Rand）的一个部门继续在此运营。

最初的液环压缩机的压力能力仅限于几个psig。然而，随着时间的推移，其排气压力额定值不断提高，低压型号的排气压力可达30 psig（2.1 bar），高压型号的排气压力可达200 psig（13.8 bar）。此外，还制造了多级液环系统，该系统在同一根轴上采用两级压缩。现代压缩机的进气流量范围从约30 cfm（0.8 m³/min）到9400 cfm（266 m³/min）甚至更高。压缩机采用不锈钢、球墨铸铁和其他材料制成，以适应各种污浊、有毒、易爆和腐蚀性气体。