Sicherheitsvorrichtungen für Aufzüge: 1895 (Teil 2)

Ein Blick auf den Inhalt von Umneys Artikel über Aufzugssicherheit

Am 10. Juni 1895 präsentierte Herbert W. Umney (1870-1958) der Society of Engineers einen illustrierten Aufsatz über die Sicherheit von Aufzügen. Umneys Artikel (mit dem Titel „Sicherheitsgeräte für Aufzüge“), der Kommentar des Publikums zu seinem Inhalt und die Antwort des Autors wurden in der Society of Engineers Transactions für das Jahr 1895 veröffentlicht.[1] Teil eins dieser Untersuchung untersuchte den historischen Kontext des Aufsatzes und die Biografie des Autors bis 1895. In diesem Artikel wird der Inhalt des Aufsatzes untersucht. Diese Untersuchung brachte zwar kein Licht auf die Vorliebe des Autors für die amerikanische Terminologie und die Verwendung des Begriffs „Aufzug“ anstelle seines britischen Gegenstücks, zeigte jedoch, dass er sein Thema auf ausgesprochen akademische Weise anging.

Umney präsentierte sein Thema in Form einer gekürzten Geschichte der britischen Aufzugssicherheit. Er begann mit der Erörterung eines Problems, das mit der jüngsten Entstehung städtischer Wassersysteme und komplexer Inneninstallationssysteme verbunden ist – Wasserschlag:

„Der erste Schwachpunkt bei hydraulischen Aufzügen, der allen bekannt ist, ist die Wirkung jeglicher Hammerwirkung, die entsteht, wenn die Maschine plötzlich gestoppt oder gestartet wird. Dieser Stoß wird in keiner Weise auf das Stromnetz übertragen, da Verbraucher immer (wo die Versorgung in ihre Räumlichkeiten gelangt) verpflichtet sind, ein Ventil anzubringen, das nicht nur als Absperrhahn, sondern auch als Gegendruck- und Rückhalteventil fungiert Stellen Sie sicher, dass ein Ausfall der Stromversorgung die Maschine nicht so beeinträchtigt, dass sie absinkt. Dieses Absperrventil konzentriert somit jegliche Stöße auf die Rohre im Gebäude, die den plötzlichen Druckanstieg ertragen müssen. Um diese Belastung zu verringern, der die Rohre ausgesetzt wären, werden manchmal Überdruckventile eingebaut, wenn auch, wie der Autor zu glauben wagt, nicht oft genug.“

Sein Hinweis, dass Entlastungsventile nicht zur Standardausstattung von hydraulischen Hebesystemen gehörten, deutet möglicherweise auf das generelle Fehlen von Vorschriften für diese Anlagen hin.

Die erste angesprochene Sicherheitseinrichtung war für den Einsatz in der Verbindung zwischen den Zu- und Ableitungen und dem Förderzylinder konzipiert. Umney erklärte, dass Membranen „immer in der Verbindung neben dem Zylinder platziert werden oder sein sollten, um die Geschwindigkeit des Aufzugs beim Aufsteigen zu regulieren, und dies wird ebenfalls eine übermäßige Geschwindigkeit des Käfigs beim Abstieg verhindern.“ Er schlug vor, dass die Größe der Öffnung oder Öffnung des Diaphragmas am besten durch eine einfache Formel bestimmt werden könne, die „von einer ausgefeilteren Formel abgeleitet worden sei, die von Henry Adams“ (Professor für Ingenieurwissenschaften am City of London College) entwickelt worden sei:

In der Formel stellten d und D die jeweiligen Durchmesser der Membranöffnung und des Stößels in Zoll dar, v entsprach der Hubgeschwindigkeit in Fuß pro Sekunde, m entsprach der Multiplikationskraft und P entsprach dem Wasserdruck in Pfund pro Quadratzoll.

Bei einem System, das einen Ausgleichszylinder verwendete, wurde die Membran zur Regulierung der Aufstiegsgeschwindigkeit im Kraftzylinder platziert. Im Falle eines Fehlers in der Verbindung zwischen den Ausgleichs- und Antriebszylindern würde jedoch „das volle Gewicht des Stößels, des Käfigs und der Passagiere“ wirken, um „das Wasser aus dem (Hebe-)Zylinder zu drücken.“[1] Dies ist der Fall Das Defizit wurde durch die Entwicklung von „Widdergriffen“ behoben. Umney beschrieb und illustrierte einen von Edward B. Ellington (1845-1914) entworfenen Griff (Abbildung 1):

„Der Hubkolben R wird von zwei Bremsklötzen AA umgriffen, die über ein System von Kniehebeln mit der Kolbenstange B eines in einem kleinen Hydraulikzylinder arbeitenden Kolbens C verbunden sind. Die Rückseite des Kolbens bei D kommuniziert mit dem Druckwasser und die Vorderseite bei E mit dem Hubzylinder. Sollte der Hubzylinder platzen und das Wasser mit einer Geschwindigkeit austreten, die ausreicht, um den Druck darin so weit zu reduzieren, dass der Lift schneller als mit seiner normalen Geschwindigkeit absinkt, wird der Überdruck auf der Rückseite des Kolbens D (nicht verbunden mit Der Hubzylinder führt dazu, dass sich der Kolben am Bremszylinder nach vorne bewegt und die Bremse so den Stößel festklemmt.“

Die Sicherung war zudem so konzipiert, dass sie „von der Aufzugskabine aus mit der Hand gesteuert“ werden konnte und somit als Bremse „zur Arretierung des Aufzugs in jeder gewünschten Position“ verwendet werden konnte.

Der genaue Ursprung der nächsten von Umney diskutierten Sicherheitsvorrichtung ist unbekannt; er berichtete, dass:

„Sir Frederick Bramwell hielt die Griffe jedoch nicht für ausreichend zuverlässig, um die Sicherheit der Passagiere zu gewährleisten, die in direkt wirkenden hydraulischen Aufzügen mit Wasserwaagen unterwegs waren. Deshalb verlangte er, dass ein Bremsventil … hergestellt und an den vier Aufzügen in St. angebracht werden sollte . Bartholomew's Hospital, um jegliches Risiko zu minimieren.“

Obwohl Bramwell (1818-1903) ein angesehener Bau- und Maschinenbauingenieur war, ist unklar, ob er das Bremsventil entworfen hat oder ob er lediglich dessen Anwendung verlangte (die Identität des Aufzugsherstellers ist unbekannt). Das Ventil wurde „so nah wie möglich am Hubzylinder“ platziert und wie folgt betätigt (Abbildung 2):

„Unter normalen Arbeitsbedingungen schwankt der Druck auf beiden Seiten des Ventils nicht um mehr als 20 Pfund, sodass eine leichte Spiralfeder das Ventil problemlos offen hält. Sollte ein Rohr platzen, wird der Druck auf der Oberseite des Ventils abgebaut und das Ventil schließt, so dass nur ein kleines Loch übrig bleibt, durch das das Wasser entweichen kann. Dieses Loch hat normalerweise einen Durchmesser von etwa einem Viertel Zoll, so dass das plötzliche Schließen des Ventils keinen Stoß verursacht und der Lift ein allmähliches Absenken ermöglicht.“

Nachdem Umney Bedenken im Zusammenhang mit „Rohrausfällen“ erörtert hatte, richtete er seine Aufmerksamkeit nun „auf die an den Käfigen angebrachte Ausrüstung, um deren Bewegung zu stoppen, wenn die Transportkette oder die Seile versagen.“

Er beschrieb zunächst den Entwurf „einer der früheren Anordnungen“ einer Sicherheit, die „auf eine Warenaufzugskabine angewendet wurde“. Die Sicherung war oben auf dem Wagen montiert und mit dem Hubseil verbunden, so dass bei einem Bruch des Seils zwei Sätze gezahnter Nocken die T-Eisen greifen würden, die als Führungsschienen fungierten (Abbildung 3). Umney berichtete jedoch, dass:

„Sicherheitsausrüstung wird heutzutage kaum noch an der Oberseite von Käfigen befestigt, da dann ein weitaus schwererer Rahmen konstruiert werden muss, als zum Tragen der Last erforderlich wäre, damit sie nicht unter der dynamischen Belastung, die sich aus der Bewegung des Aufzugs ergibt, blockiert wird.“ Durch die Sicherheitsausrüstung sollte der Boden des Käfigs herausfallen, wie es in einem Fall der Fall war, der dem Autor direkt aufgefallen war.“

Bisher wurde der von Umney erwähnte Unfall nicht identifiziert. Die Verlagerung der Position der Sicherheitsvorrichtungen von der Oberseite zu den Seiten oder der Unterseite des Wagens oder Käfigs verlief parallel zu den Ereignissen in den USA. Das erste von Umney illustrierte Beispiel zeigte gezackte Keile, die an den Seiten von hölzernen Führungsschienen festhielten (Abbildung 4).

Umney brachte die nächste Phase der Sicherheitsentwicklung mit der Einführung von Stahlseilen in Verbindung: „Mit Verbesserungen in der Herstellung von Stahldrahtseilen wich die Hubkette einem Seil und das einzelne Seil, im Falle eines Personenaufzugs, zwei oder vier Seilen.“ Diese größere Zahl ist heute am häufigsten.“ Nach einer kurzen Diskussion über die Eigenschaften von Stahlseilen und die richtigen Rollengrößen ging er zu „der Klasse von Sicherheitsvorrichtungen über, die erstmals bei der Einführung von vier Drahtseilen zum Heben der Last eingeführt wurden“. Die Funktionsweise eines der ersten Exemplare dieser Art wurde wie folgt beschrieben (Abbildung 5):

„Ein Paar Seile wird auf beiden Seiten des Käfigs heruntergenommen und jeweils zum Gerüst am Boden auf gegenüberliegenden Seiten der Kufen geführt. Jedes Seil ist an einer Ringschraube befestigt, die durch eine Führungsspindel am Rahmen verläuft, sodass die gesamte Belastung beim Heben der Last auf den Boden des Käfigs übertragen wird. Diese Ringschrauben sind auf der Spindel drehbar und verlaufen durch einen Führungsbügel, zwischen dem eine Feder durch eine Mutter so weit zusammengedrückt wird, dass bei einem Seilbruch und Entlastung des Schraubenkopfes die Feder die Schraube nach unten drückt auf die eine Nocke einzuwirken, die gleichzeitig durch Verzahnung die anderen ins Spiel bringt. Es gibt jedoch eine Begrenzungskraft für diese Feder, so dass das Getriebe nicht immer dann aktiviert werden kann, wenn der leere Käfig absinkt. Ein solches Getriebe hat daher einen Einwand, da seine Wirksamkeit von der Kraft der Feder abhängt.“

Laut Umney entwickelten Aufzugshersteller schnell Entwürfe, die den oben genannten „Einwand“ ausräumten. Er illustrierte verbesserte Entwürfe von Waygood, Otis und Smith & Stevens, wobei nur die Funktionsweise des letzteren Systems vollständig beschrieben wurde (Abbildung 6):

„Die Seile AA sind wie beim Federgetriebe geteilt und jeweils am horizontalen Arm eines von zwei Umlenkhebeln BB befestigt. Die anderen Enden der Kurbelhebel sind durch eine Stange C miteinander verbunden, so dass die Bewegung des einen auf den anderen gleichzeitig übertragen wird und der Zug der Seile ausgeglichen wird. Unter dem Käfig verlaufen zwei Wellen EE von einer Seite zur anderen, und an jedem Ende sind gezahnte Nocken FF befestigt, die die Kufe G während der Fahrt des Aufzugs nicht berühren. Die Nocken und die Kupplungsstange haben vorstehende Laschen, die ineinandergreifen, so dass jede Bewegung der Kurbeln die eine oder andere Nocke nach vorne drückt, und da alle vier Nocken durch die Wellen EE miteinander verbunden sind, wird die Wirkung jeder Nocke sofort übertragen , so dass jede Kufenführung beidseitig gegriffen wird. Bei diesem Getriebe werden die Griffe durch das volle Gewicht des Käfigs usw. in Aktion gesetzt, wobei die Kurbelzapfen die gesamte Last tragen. Wenn die Arme des Kurbelhebels in diesem Ausgleichsgetriebe gleich sind, wäre die vergleichbare Effizienz dieser mit der vorherigen Anordnung von den relativen Schienen abhängig, die durch das verbleibende Seil R bzw. durch die Feder gegen die Reibung des Nockens ausgeübt werden. von denen man annehmen kann, dass sie in jedem Fall gleich sind.“

Umney bemerkte jedoch auch, dass diese Sicherungen „nicht als absolut perfekt angesehen werden könnten, da ein einzigartiger Fall aufgezeichnet wurde, bei dem alle vier Seile im absolut gleichen Moment rissen“. (Zu diesem „einzigartigen“ Unfall wurden leider keine Einzelheiten bekannt gegeben.) Die Lösung bestand darin, ein fünftes Seil hinzuzufügen, „nicht um eine Last zu tragen, sondern um die Ausrüstung in Aktion zu setzen“, falls es zu einem Unfall mit allen vier Hubseilen kommt . Der effektivste Einsatz eines fünften oder Leerseils war, wenn es „über einen Begrenzer fuhr, denn es würde dann die Fangvorrichtungen in Aktion setzen, wenn die Geschwindigkeit des Aufzugs auf seiner Abwärtsfahrt zu hoch war, und in Notfällen eingreifen.“ als die vier Seile versagten.“ Umney illustrierte drei Gouverneursentwürfe, darunter einen von A. & P. ​​Steven (Glasgow) (Abbildung 7). Er berichtete jedoch, dass „Gouverneuren bei richtiger Herstellung zweifellos kostspielig sind“ und daher leider nicht in „großer Gunst“ stünden.

Umney beschrieb auch eine von Edward William Sant (1848-1919) entworfene Sicherung, die ein fünftes Seil verwendete, das „über eine Rolle an der Oberseite des Aufzugs lief“, wobei ein Ende über eine einstellbare Feder an der Sicherheitsnocke oder dem Sicherheitskeil befestigt war Das andere Ende ist an „einem kleinen Ausgleichsgewicht befestigt, das ausreicht, um das Seil unter Spannung zu halten“. Wenn die Sinkgeschwindigkeit des Fahrzeugs „einen bestimmten Wert überschreitet (der durch die Feder reguliert wird), bewirkt die Trägheit des Gewichts, dass sich die Feder ausdehnt und so das Getriebe in Aktion tritt.“ Umney behauptete, er habe diese Sicherheit getestet und „bemerkenswert gute Ergebnisse“ erzielt. Er bemerkte auch, dass er die „theoretische Betrachtung der Effizienz dieses Getriebes als Beispiel für die einfachste Adaption der elementaren Prinzipien der Mechanik“ interessant fand. Dieses Interesse führte zu einer kurzen (und mit Formeln gefüllten) Nebenbemerkung, in der er die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Käfigs und der erforderlichen Ausdehnung der Feder untersuchte, die zur Aktivierung des Geräts erforderlich ist. Die abschließend besprochene Sicherheit war eine frühere Version von Sants Design, die 1881 vom amerikanischen Erfinder Albert C. Ellithorpe entwickelt worden war. Bei diesem Schema bewegte sich das Seil-Spannungsgewicht in einem Rohr, so dass „nicht nur die Trägheit des Gewichts, aber die im Rohr komprimierte Luft wirkte zusammen, um die Bewegung des Gewichts zu stoppen und das Getriebe in Gang zu bringen.“

Umney schloss seinen Aufsatz mit der Bemerkung: „Den Herstellern von Aufzügen gebührt großes Verdienst, dass es so selten zu Unfällen mit Aufzügen kommt, da Schätzungen zufolge jährlich nicht weniger als neunzig Millionen Personen in Londoner Personenaufzügen befördert werden.“ allein." Während seine Schätzung der Zahl der Londoner Aufzugspassagiere pro Jahr etwas fragwürdig sein mag, steht seine begeisterte Unterstützung für den Einsatz von Aufzugsicherungen außer Frage. Am Ende dieser Reihe werden die Reaktion und der Kommentar des Publikums zu seinem Vortrag und Umneys Antwort untersucht.

Literaturhinweis

[1] Herbert W. Umney, „Safety Appliances for Elevators“, Society of Engineers Transactions for the Year 1895 (1896). Hinweis: Alle Zitate stammen aus dieser Quelle.