محركات المصاعد التي تعمل بالبخار

فحص المحركات البخارية المبكرة وتطورها

ربما لا يوجد شيء مناقض لمفهومنا لمحرك المصعد الكهربائي الحديث مثل المحرك البخاري في القرن التاسع عشر. تتخيل عين أذهاننا (وأذننا) الهسهسة البخارية ، وقعقعة المكابس ، وتقطير الزيت كمحرك بخاري ، يقع في غرفة ميكانيكية متسخة ومزدحمة ، يقود أسطوانة متعرجة ضخمة. يبدو أن الضوضاء المتخيلة والتعقيد الميكانيكي للمحرك يتحدثان عن الأصول البعيدة للمصعد الحديث. ومع ذلك ، طوال القرن التاسع عشر ، تم تصنيع المصاعد التي تعمل بالبخار باستمرار ، حيث كان يُنظر إليها باستمرار على أنها بدائل فعالة وتنافسية لمحركات المصاعد الهيدروليكية والكهربائية. في الواقع ، لم تبدأ محركات المصاعد البخارية في فقدان شعبيتها حتى العقد الثاني من القرن العشرين. في حين أن هذا النوع من المحركات قد يفتقر إلى الأناقة التصميمية لمحرك المصعد الحديث ، فإن هذا التاريخ المختصر سيكشف أن هذه الآلات لها جمالها الخاص وسحرها الخاص.

John Jallings في كتابه المشهور المصاعد: رسالة عملية في تطوير وتصميم المصاعد اليدوية والسير والبخار والهيدروليكية والكهربائية (الطبعة الأولى 1915 ، طبعة منقحة 1918 وأعيد نشرها بواسطة Elevator Worldفي عام 1995) ، تاريخًا موجزًا ​​للمصعد الذي يعمل بالبخار والذي تضمن رسمًا ووصفًا لمحرك المصعد البخاري "الأول". وفقًا لجالينجس ، تم تركيب المحرك وأسطوانة اللف على منصات منفصلة. كان المحرك البخاري عبارة عن محرك عمودي ذو أسطوانتين قابل للانعكاس ، وكانت الأسطوانة المتعرجة مدفوعة بواسطة ترس دودي. تم ربط المحرك والأسطوانة عبر حزام جلدي يربط بكرة قطرها 3 أقدام على العمود المرفقي للمحرك ببكرة قطرها 16 بوصة متصلة بتروس الأسطوانة المتعرجة.

وأشار جالينغز إلى أن هذه المحركات المبكرة "احتلت مساحة أرضية كبيرة" ، و "لم يمض وقت طويل قبل بذل الجهود لتصميم آلة أكثر إحكاما". كانت إحدى أقدم الصور المعروفة لـ "آلة مدمجة" هي محرك الرفع البخاري لعام 1865 من إنتاج شركة Otis Brothers. استخدم هذا المحرك اتصالًا مباشرًا مع الأسطوانة المتعرجة وظهر توقف أمان تلقائي جديد مرتبط بأسطوانة اللف: بعد عدد محدد من الثورات ، ستقوم الرافعة بإغلاق الخانق تلقائيًا وتطبيق الفرامل ، وبالتالي منع السيارة من التحرك بعيدًا جدًا عن العمود لأعلى أو لأسفل. تم أيضًا وضع أسطوانة اللف "في علبة دائرية لحماية الحبل السلكي والتروس من الأوساخ ، ومن تداخل أي مواد صلبة قد تسبب تشويشًا في الحركات المناسبة." من الجدير بالملاحظة أن المحرك تم تصويره على أنه يرتكز على قاعدة من الطوب المرتفع وأن تصميم القاعدة تضمن خزانًا على مستوى الأرضية يقع أسفل المكابس ، والذي ربما كان يهدف إلى التقاط المياه الزائدة أو الزيت. بالإضافة إلى الآلات المدمجة ذات التروس المباشرة ، قامت Otis أيضًا بتصنيع محركات بخارية مدمجة تعمل بالحزام. يجمع التصميم الأخير بشكل فعال بين مكونات مصعد Jallings المبكر في منصة واحدة.

بدأت شركة Crane Brothers Manufacturing Co. في شيكاغو في بناء محركات المصاعد البخارية في أواخر ستينيات القرن التاسع عشر ، وبحلول أوائل ثمانينيات القرن التاسع عشر ، قامت بتصنيع محركات ذات تروس مباشرة ومحركات تعمل بالحزام. تم تصميم آلة Crane التي تعمل بالحزام لاستخدام مصعد الشحن ، وكانت الماكينة الموجهة بالدودة المباشرة مخصصة لمصاعد الركاب. تم الإعلان عن هذا الأخير في عام 1860 على النحو التالي:

"حتى الآن ، بالنسبة لخدمة الركاب ، لم يتمكن أي مصعد بخاري من التنافس مع المصعد الهيدروليكي في سرعة وسلاسة الحركة. عندما صممنا مصعد الركاب البخاري الجديد هذا ، نجحنا في إنتاج آلة ، على الرغم من تمتعها بجميع المزايا الخاصة بالبخار ، فإنها تلبي تمامًا متطلبات العصر ، من حيث السرعة والسلاسة في التشغيل ".

في منتصف تسعينيات القرن التاسع عشر ، قامت شركة Crane بتحديث وإعادة تصميم كلا نوعي المحركات. تم الكشف عن تعقيد المحرك البخاري المباشر التوجيه للشركة في كتالوجها لعام 1890 ، والذي تضمن رسمًا للمحرك مع جميع الأجزاء الـ 1897 التي تم تمييزها بعناية.

ومن بين الشركات المصنعة الأخرى للمحركات البخارية في القرن التاسع عشر Moore و Wyman Elevator and Machine Works و Whittier Machine Co. ، وكلاهما في بوسطن. على عكس التمييز الدقيق لـ Crane بين المحركات الموجهة مباشرة لاستخدام الركاب والمحركات التي تعمل بالحزام لاستخدام الشحن ، قام Moore و Wyman ببناء آلات مدفوعة بالحزام زعم أنها مناسبة لمصاعد الركاب أو الشحن. يتميز نظام الركاب في Moore و Wyman بمحرك بخاري وأسطوانة لف أو "آلة رفع" موضوعة على ألواح قاعدة منفصلة من الحديد الزهر ومتصلة عبر حزام جلدي. استدعى هذا الترتيب تصميم Jallings للمحرك البخاري المبكر ؛ ومع ذلك ، زعم Moore و Wyman أن نظامه "مرتب للغاية" لأن هذا سمح بوضع الأسطوانة المتعرجة على أي مسافة من المحرك. على الرغم من أن هذه الميزة تتضمن مرونة في وضع المحرك ، أقرت الشركة المصنعة أن المحرك "تم وضعه بشكل عام بالقرب من الرافعة."

بحلول أوائل ثمانينيات القرن التاسع عشر ، كانت شركة Whittier Machine Co. تصنع مجموعة متنوعة من الآلات التي تعمل بالحزام. وخير مثال على ذلك هو "لا. 1880 آلة الرفع البخارية ذات اللولب المزدوج "، والتي تميزت بنظام الترس الدودي المزدوج الحاصل على براءة اختراع للشركة وكان متاحًا في مجموعة متنوعة من التكوينات. استندت التكوينات أولاً إلى حجم المحرك ، مع الخيارات بما في ذلك 6 × 7 بوصات و 8 × 8 بوصات و 10 × 10 بوصات ومحركات بخارية عمودية ، تعمل جميعها عند 10 رطلاً من البخار وبسرعة 80 دورة في الدقيقة. يمكن تطبيق حجم كل محرك على ثلاثة تروس دودية مختلفة مع درجات لولبية تبلغ 250 أو 1.5 أو 2 بوصات ؛ كان كل ترس دودي قابل للتطبيق على أربعة أحجام مختلفة لأسطوانة اللف بأقطار 3 أو 30 أو 36 أو 48 بوصة. وبالتالي ، كان محرك Whittier رقم 56 متاحًا في 6 تكوينًا مختلفًا ، مما سمح بمجموعة واسعة من قدرات الرفع (36-2000) رطل) وسرعات تشغيل (14,100-78 إطارًا في الدقيقة).

يوضح نوع المحرك البخاري النهائي الذي يجب ذكره محاولة تطبيق هذه التقنية على محرك مصعد الجر الذي ظهر كنوع مهيمن في أوائل القرن العشرين. في كتالوجها لعام 1900 ، أوضحت شركة HJ Reedy من سينسيناتي محركات الجر البخارية الرأسية والأفقية. ادعت أن الأخير يمكن أن يعمل بسرعة تتراوح "من 1910 fpm إلى 5 fpm." لسوء الحظ ، لم يتم تقديم أي معلومات أخرى حول هذه الآلات بخلاف رسمتي كتالوج.

كان تفاؤل ريدي بشأن الاستخدام المستمر للطاقة البخارية لتشغيل محركات المصاعد في غير محله بالطبع. بعد ثماني سنوات ، لاحظ جون جولينجز - ليس بدون انتقاد لطيف للتكنولوجيا الناشئة:

"أدى إدخال المصعد الكهربائي وتشغيله الاقتصادي وصيانته إلى التخلص التدريجي من المصعد البخاري ، واليوم لا يكاد يوجد مصعد واحد. ولكن تظل الحقيقة أنها كانت في يومها آلة فعالة للغاية وأكثر متانة من الأجهزة الكهربائية ، حيث تتدهور أجزائها الكهربائية بسرعة ".