Der Sherrill-Roper-Heißluftmotor

In diesem Geschichtsartikel erfahren die Leser über den Wechsel von Dampf zu einer neuen Art der Wärmeerzeugung.

1862 erhielt der Bostoner Erfinder Sylvester H. Roper (1823-1896) das erste von drei Patenten für einen durch Heißluft angetriebenen Motor. Roper, der später als Pionier in der Entwicklung von dampfbetriebenen Automobilen und Motorrädern bekannt wurde, entfernte im Wesentlichen den Dampf aus dem Motormodell und ersetzte ihn durch erhitzte Luft (Abbildung 1). Dieser Motortyp, auch als „kalorischer Motor“ bekannt, wurde ursprünglich in den frühen 1800er Jahren entwickelt, und Ropers Design wurde als deutliche Verbesserung gegenüber früheren Modellen angesehen:

„Der Motor ist außerordentlich einfach. Es kann als eine mit Luft betriebene Dampfmaschine betrachtet werden, bei der sich der Ofen im Inneren des Kessels befindet … Die Luft tritt durch zwei Rohre in die Heizkammer ein, eines über dem Rost und eines unter; der größere Teil der Luft tritt über dem Rost ein. Diese Anordnung verhindert eine Explosion durch das Feuer, die Asche und unverbrannte Kohlestücke in den Zylinder tragen würde.“^[1].

Der Motor wurde als energieeffizienter als dampfbetriebene Systeme beschrieben: „Morgens wird eine ausreichende Menge Kohle eingeführt, um bis Mittag zu reichen, sodass der Motor nicht öfter zum Futter angehalten werden muss, als Männer zum Futtern anhalten müssen gleichen Zweck.“^[1]. Ein letzter entscheidender Vorteil dieses Systems wurde auch in frühen Berichten über seine Konstruktion und seinen Betrieb genannt: „Und schließlich, obwohl keineswegs die geringste Überlegung in diesen angespannten Zeiten, ist die Tatsache, dass die Versicherungstarife nicht erhöht werden, indem sie in verwendet werden jedes Gebäude.“^[2]. Dieser letztere Vorteil wurde oft in Artikeln hervorgehoben, die den Motor beschrieben:

„Er ist absolut frei von jeglicher Explosionsgefahr und sicherer gegen Feuer als ein herkömmlicher Kocher. Da es absolut sicher ist, ist es von den zusätzlichen Versicherungsprämien befreit, die von Unternehmen für Motoren dieser Klasse erhoben werden … Wenn man diese Maschine mit der Dampfmaschine vergleicht, werden ihre günstigen Eigenschaften leicht ersichtlich. Es verbraucht weniger Brennstoff, während die Gefahr von Kesselexplosionen mit dem damit verbundenen Verlust von Menschenleben und Eigentum vollständig vermieden wird.“^[3].

Bis 1870 waren im gesamten Osten der USA ungefähr 1,000 Roper-Heißluftmotoren im Einsatz

Der Motor erfüllte einen kritischen Bedarf in der amerikanischen Industrie. Aufgrund seiner relativ geringen Größe, seines einfachen Designs und seiner einfachen Bedienung, für die der Geschäftsinhaber keinen Ingenieur oder ausgebildeten Mechaniker einstellen musste, konnten viele Einrichtungen, die zuvor auf Hand- oder Pferdestärken angewiesen waren, einen Motor zum Antrieb ihrer Maschinen verwenden. In vielerlei Hinsicht deutete seine Verwendung die Anwendung von Elektromotoren in den 1880er und 1890er Jahren an. Bis 1870 war seine Vielseitigkeit gut bekannt und es wurde als geeignet beschrieben „für alle Zwecke, bei denen eine geringe Antriebskraft erforderlich ist, nämlich: Antrieb von Druckmaschinen, Drehbänken, Pumpen, Sägen, Heben, Zerkleinern von Zucker, Tragen von Maschinen zur Schuhherstellung, Esel Pumpen, Verwendung in Eisenbahndepots, Haushalts- und Landwirtschaftszwecke; kurz gesagt, alle Arten von mechanischen Arbeiten, zu zahlreich, um sie zu erwähnen.“^[4].

Crosby, Butterfield & Haven in NYC waren die ursprünglichen Hersteller, und 1869 gründete Roper die Roper Caloric Engine Company (ebenfalls in NYC ansässig), um sein Design zu bauen und zu vermarkten.

In den frühen 1870er Jahren sicherten zwei Personen, die in das neue Unternehmen eintraten, seinen Erfolg und weiteten es Ende der 1870er Jahre auf Aufzüge aus. 1872 begann der New Yorker Geschäftsmann Henry A. Sherrill als Unternehmensschatzmeister zu fungieren. Während er mehr als 15 Jahre lang erfolgreich die Finanzangelegenheiten der Firma überwachte, war sein wichtigster Beitrag zum Erfolg seine Entscheidung, seinen Neffen Henry W. Sherrill (1853-1900) einzustellen. Der jüngere Sherrill, obwohl in Wisconsin geboren, war in Easthampton, Massachusetts, erzogen worden, wo er das Williston Seminary (heute Williston Northampton School) besuchte, das seinen Schülern die Wahl zwischen klassischem und naturwissenschaftlichem Studium bot. Angesichts seiner erfinderischen Natur hat er wahrscheinlich Naturwissenschaften studiert. 1878 reichte er zwei Patentanmeldungen ein, eine, die ein verbessertes Heißluftmotordesign betraf, und eine, die die Anwendung des Motors auf Aufzüge betraf.^{[5, 6]} Das Patent für Heißluftmotoren wurde der Sherrill Roper Air Engine Company übertragen. Die Änderung des Firmennamens verdeutlicht die zunehmende Bedeutung der Familie Sherrill im Geschäftsbetrieb.

Die Januarausgabe 1879 der „Amerikanischer Maschinist“ enthielt einen illustrierten Artikel, der die Anwendung des Sherrill-Roper-Motors auf Aufzugssysteme erörterte. Der Autor führte in sein Thema ein, indem er den allgemeinen Zustand der Branche des vertikalen Transports (VT) beschrieb:

„Der nahezu universelle Einsatz von Aufzügen in Lagern, Fabriken und öffentlichen Gebäuden hat zu einem großen Wettbewerb bei der Konstruktion und dem Bau von Aufzügen geführt. Während viel Geschick auf den Wagen selbst gerichtet wurde, hängt das wirtschaftliche und zuverlässige Arbeiten des gesamten Apparats hauptsächlich von der Kraft ab, die ihn antreibt. In den meisten Fällen ist die Energie Dampf, was einen Kessel, einen Motor und einen erfahrenen Ingenieur erfordert. Es ist wahr, dass letzterer nicht immer beschäftigt ist, aber sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Sicherheit verlangen, dass er es sein sollte. Es stellte sich die Frage, ob nicht etwas Antriebskraft, die billiger, sicherer und so effizient wie Dampf ist, für Aufzüge eingesetzt werden könnte, insbesondere dort, wo nur wenig Energie benötigt wird.“^[7].

Die Antwort auf die Frage des Autors nach einem geeigneten Ersatz für die Dampfmaschine war natürlich die Heißluftmaschine von Sherill-Roper.

Die Illustrationen des Artikels enthielten ein Bild, das den Heißluftmotor zeigte, der über einen Riemen mit einer typischen oben montierten Trommelmaschine mit Getriebe verbunden war, deren Bewegung durch ein Transportseil gesteuert wurde (Abbildung 2). Der Motor wurde als „Antrieb eines Sicherheitsaufzugs“ charakterisiert, der „mit Sicherheitsführungen und Sperrklinken versehen“ war.^[7]. Diese Beschreibung und das Gesamtdesign der Plattform ähnelten eindeutig Systemen, die von den Otis Brothers hergestellt wurden. Diese Ähnlichkeit wurde durch die Tatsache ermöglicht, dass das ursprüngliche Patent von Elisha Otis abgelaufen war und seine Sperrklinken- und Sperrklinken-Sicherheitsvorrichtung nun für die Verwendung durch andere Mitglieder der VT-Industrie verfügbar war. Erwähnenswert ist auch die Position des Schiffsseils in der Gravur, da es nicht durch die Plattform führte, sondern neben ihrer Kante platziert wurde. Um das Seil zu greifen, musste der Bediener daher seine Hand außerhalb des Plattformbereichs ausstrecken, was ein erhebliches (aber häufiges) Betriebsrisiko darstellte. Außerdem überquerte die Aufzugsplattform einen offenen Schacht, der keine Sicherheitsluken oder Tore an den Bodenöffnungen verwendete.

Sherrills Aufzugspatent mit dem Titel Verbesserung des kombinierten Aufzugs- und Betriebsmotors, ebenfalls von Anfang 1879. Das Design stellte eines der ersten Male dar, bei dem sich die Fördermaschine an der Spitze des Schachts befand (Abbildungen 3 und 4). Der Motor verwendete eine Riemenverbindung mit dem Getriebe, das die Bewegung der Plattform steuerte. Das Vorhandensein von zwei Riemen, einem offenen und einem gekreuzten, ermöglichte es dem Motor, in eine einzige Richtung zu laufen, wobei der Riemenverteiler und das Riemenscheibensystem am Plattformgetriebe befestigt waren und die Betriebsrichtung (nach oben oder unten) bestimmten. Das Design enthielt auch ein sekundäres Hebeseil, das einen handbetriebenen Betrieb ermöglichte. Eine handbetätigte Kupplung wurde verwendet, um (falls erforderlich) vom Motor auf Handkraft umzuschalten. Interessanterweise verwendete das Design keine Wickeltrommel. Das einzelne Seil, das die Kabine und das Gegengewicht verband, lief über eine große Seilscheibe, wodurch das System ähnlich wie ein Seilaufzug funktionierte. Es gibt jedoch keine Beweise dafür, dass Aufzüge nach diesem faszinierenden Design gebaut wurden.

Die positive Presse, die das Unternehmen erhielt, und Sherrills Patente haben möglicherweise zu ihrer Entscheidung im Jahr 1879 beigetragen, sich fast ausschließlich auf die Herstellung von Aufzügen zu konzentrieren, eine Änderung, die ausdrücklich in ihrer zeitgenössischen Auflistung im veröffentlicht wird New York City-Verzeichnis, wo sie sich selbst als „Hersteller von verbesserten Luftmotoren, Aufzügen und Hebemaschinen“ bezeichneten.^[8]. Die Augustausgabe 1882 der Hersteller und Erbauer enthielt einen Artikel, der die erste Illustration eines Sherill-Roper-Motors enthielt, der einen Personenaufzug antreibt (Abbildung 5). Das Bild folgte dem Format ähnlicher Bilder, die für konkurrierende Hersteller produziert wurden: eine Kellerinstallation mit einer großen Wickeltrommelmaschine mit gut gekleideten Männern, die die Maschinerie bewundern, und einer eleganten Aufzugskabine, die auf dem Treppenabsatz im ersten Stock hielt. Während der Artikel berichtete, dass Sherrill-Roper „zahlreiche Vorrichtungen zur Verfügung gestellt hatte, um die Sicherheit beim Betrieb ihrer Personen- und Lastenaufzüge und anderer Hebemaschinen zu gewährleisten“, wurden keine Einzelheiten ihrer Sicherheitsvorrichtungen angegeben.^[9].

Einer der letzten Artikel über das Unternehmen erschien 1883, in dem eine Vielzahl von oben montierten Getriebemaschinen beschrieben wurden, „die geeignet sind, mit Dampf, Luft oder von Hand angetrieben zu werden“.^[10]. Diese Maschinen wurden jedoch als von einer neuen Firma – den Sherrill Elevator Works – hergestellt beschrieben, die offenbar als Tochtergesellschaft der Sherrill-Roper Air Engine Company gegründet worden war. Interessanterweise war diese Referenz nicht nur die erste, sondern auch die letzte Erwähnung dieses Unternehmens. Darüber hinaus scheint Sherrill-Roper 1885 geschlossen zu haben und Henry W. Sherrill verließ die VT-Branche, um eine Karriere in der Immobilienbranche zu verfolgen. Während der Autor des Artikels den Lesern damit unwissentlich einen letzten Einblick in dieses Unternehmen gewährte, lieferte er den Lesern auch eine detaillierte Einschätzung der Bedeutung dieser aufstrebenden Technologie:

„Der Aufzug hat in einigen seiner zahlreichen Formen seine Nützlichkeit und Brauchbarkeit als arbeitssparende Maschine so vollständig demonstriert, dass er überall unverzichtbar geworden ist, nicht nur für das Heben und Senken von Gütern, sondern auch für seine neueren, aber auch nicht für die weniger unverzichtbarer Dienst als Personenbeförderer. Letzteres hat in der Tat in den letzten Jahren nicht nur enorm zugenommen, sondern es kann wirklich gesagt werden, dass es eine neue Art von Architektur ins Leben gerufen hat – nämlich die extrem hohen, aufragenden Gebäude, die eine so unverwechselbare Form bilden Merkmal der modernen Teile unserer Städte. Es ist sicher zu bestätigen, dass ohne den Aufzug, um der leidenden Menschheit die furchtbare Muskelanstrengung zu ersparen, die erforderlich ist, um ihre oberen Stockwerke mit den Mitteln zu erreichen, die die Natur bereitgestellt hat, die soliden Blöcke von sechs-, sieben- und achtstöckigen Gebäuden, die die Geschäftszentren von zieren Die meisten unserer amerikanischen Städte würden nicht existieren.“^[10].

Daher ist es vielleicht nicht unangemessen, den Heißluftmotor von Sherrill-Roper mit seiner Vielseitigkeit, Sicherheit und einfachen Bedienung als einen wichtigen Beitrag zur Etablierung des Aufzugs als „unverzichtbares“ Merkmal des modernen Lebens zu bezeichnen .

Referenzen

[1] „Improved Air Engine“, Scientific American (3. Dezember 1864).

[2] „Roper's Caloric Beam Engine“, Scientific American (14. Februar 1863).

[3] „The Roper Caloric Engine“, Hersteller und Erbauer (August 1871).

[4] Werbung für die Roper Caloric Engine gefunden in: The Men who Advertise; Ein Bericht über erfolgreiche Werbetreibende, New York: Nelson Chesman (1870).

[5] Henry W. Sherrill, Improvement in Hot-Air Engines, US-Patent Nr. 212,275 (1. April 1879).

[6] Henry W. Sherrill, Improvement in Combined Elevator and Operating-Engine, US-Patent Nr. 213,783 (11. Februar 1879).

[7] „Air Hoisting Power“, American Maschinist (Januar 1879).

[8] Trow's New York City Directory für das am 1. Mai 1880 endende Jahr, New York: Trow City Directory Company (1879).

[9] „The Air Engine as Applied to Elevators“, Hersteller und Erbauer (August 1882).

[10] „Verbesserte Hebemaschinen“, Hersteller und Erbauer (September 1883).

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