Guías y rieles de guía para ascensores del siglo XIX

La historia temprana llena de patentes de cómo estos importantes componentes se hicieron realidad

El diseño de guías de ascensor y rieles de guía fue uno de los primeros problemas críticos identificados por los inventores del ascensor de pasajeros en el siglo XIX. El dispositivo de seguridad de Elisha Graves Otis (diseñado en 19 y patentado en 1854) se basó en el uso de un riel guía único con trinquetes o dientes que enganchaban trinquetes o "perros de seguridad". En 1860, Otis Tufts, inventor del elevador de ferrocarril vertical, ofreció las siguientes observaciones sobre este aspecto del diseño de ascensores:

“La línea de movimiento habitual de [la] cabina del ascensor es sustancialmente vertical, colgando libremente suspendida entre toboganes o caminos que, al estar fijados a las paredes y tabiques de los edificios, no pueden, en el uso práctico, un ajuste perfecto, siendo susceptible de alteración de posición, como consecuencia de la contracción de las vigas, el asentamiento de los cimientos, etc., de modo que si las guías o crucetas del automóvil se ajustan estrechamente a los toboganes o caminos, se producirán atascos y atascos, acompañados de ruidos desagradables y pérdida de poder; y si las guías o crucetas abrazan libremente los toboganes o caminos, entonces el balanceo del automóvil molestará a sus pasajeros, y el ruido resultante del golpe del automóvil en sus vibraciones contra los toboganes molestará a los ocupantes del edificio. , así como los pasajeros del automóvil ".

Las observaciones de Tufts describieron de manera efectiva los aspectos clave de este problema y establecieron el contexto para las soluciones de diseño propuestas y utilizadas a fines del siglo XIX. Y, si bien las guías y los rieles de guía a menudo se abordaron dentro del diseño de un sistema de ascensor completo, los registros de patentes revelan que también fueron objeto de esfuerzos de diseño enfocados.

The source Una de las observaciones de Tufts fue su "Mejora en las guías de ascensores" de 1866 (patente de EE. UU. n.º 60,443). En él, se refirió a los rieles de guía como "correderas" o "vías" que estaban "provistas de dientes de trinquete, que, en conexión con trinquetes de resorte o pestillos, pueden servir como un dispositivo de seguridad para evitar que el automóvil caiga". , en caso de rotura de los cabos o cadenas de izado.” No era inusual en este momento que los ascensores incorporaran una variación del dispositivo de seguridad de Otis en sus diseños. Sin embargo, Tufts colocó el trinquete en un riel guía de madera y propuso el uso de guías de rodillos, “hechas como ruedas”, para dirigir el movimiento del automóvil (Figuras 1 y 2). Dijo que los rodillos podrían construirse como ruedas de metal macizo equipadas con “una banda o anillo de caucho vulcanizado, cuya elasticidad hace que pase fácilmente sobre cualquier irregularidad en los caminos”. Este diseño fue percibido como "suficiente en todos los casos ordinarios para asegurar un contacto constante y silencioso". También propuso una construcción alternativa de rodillos que usaba "discos de cuero sujetos entre discos metálicos". En este sistema, los discos de cuero podrían ser reemplazados por otros “materiales adecuados”, como “madera, papel o cuero verde”. El objetivo era proporcionar una conducción suave y evitar “el sonido que surge del movimiento de una rueda metálica sobre un riel metálico”.

En enero de 1873, Charles Otis recibió una patente para "Mejoras en las guías para ascensores" (Patente de EE.UU. Nº 134,698), que era una variación del diseño de Tufts. La diferencia clave fue el uso de ruedas de guía de metal unidas a brazos en forma de U, que corrían sobre rieles de guía que presentaban "una tira de cuero" o material similar que tenía "una superficie suave o elástica similar". La tira de cuero fue “pegada, cementada o asegurada de otra manera” a la superficie del riel de madera (Figura 4). Charles Otis afirmó que los “rodillos guía, funcionan. . . sobre las superficies blandas o elásticas provistas sobre los rieles de guía, será prácticamente silencioso en su funcionamiento, las desigualdades en las posiciones relativas de los rodillos y superficies serán anuladas o compensadas por la naturaleza elástica del cuero ”.

La “Mejora en la guía de trinquete para elevadores” de Lorenzo Graves de 1878 (patente de EE. UU. No. 206,434) proporcionó información adicional sobre la razón de ser de los diseños que encerraban el trinquete de seguridad de metal dentro de un riel de guía de madera:

“Los trinquetes de hierro fundido, cuando se usan como guías, no forman una superficie o pista lisa o uniforme para que la plataforma o el automóvil corra, ya que están más o menos deformados o doblados, y varían en grosor. Para evitar esta dificultad, a veces se han cepillado para obtener una superficie lisa y un grosor uniforme. Esto era caro y solo podía adoptarse para los ascensores de pasajeros de mayor precio. También se han utilizado maderas duras para las guías o pistas, que, aunque silenciosas y lisas, eran, sin embargo, objetables, porque carecían del elemento esencial de seguridad que se encuentra en las guías con trinquete. Al [encajar] los trinquetes de hierro en o entre la madera por las bridas del hierro. . . y la madera atornillada a los postes guía oa las paredes de la escotilla, la madera sujetará, fortalecerá y retendrá el hierro [de manera que, si este último se rompe, no podría separarse de la madera o desplazarse . "

La patente de Graves se refería al "empleo de una carcasa de madera para las barras de trinquete metálicas", que, según él, también "serviría como una guía silenciosa para que los zapatos del automóvil o la plataforma se movieran". Si bien esta característica se había incluido en patentes anteriores, no se había reivindicado anteriormente como característica de diseño original.

Un nuevo diseño de riel guía se presentó en la patente de 1885 de Charles Otis, “Silla para postes guía de elevadores” (Patente de EE. UU. No. 310,713). El enfoque principal de la patente fue una "silla" mejorada o un sistema de sujeción ajustable que se utiliza para sujetar los rieles de guía a las vigas de madera del eje. Charles Otis informó:

“Es un hecho bien conocido que los huecos de los ascensores pueden deformarse debido a la deformación y el salto de las vigas que forman los huecos de los ascensores, o por otras causas. Cuando los huecos de los ascensores se deforman de esta manera, los postes de guía generalmente se desalinean entre sí y también se deforman, lo que hace que la cabina del ascensor se atasque. En tal caso, se requiere un tiempo considerable para alinear los postes guía ".

Charles Otis afirmó que su diseño permitía un fácil "ajuste lateral" del riel guía y, "si era necesario, el soporte en forma de U" permitía "el ajuste hacia adentro o hacia afuera". El diseño de su silla tenía un riel de poste guía único hecho de "rieles de hierro o acero ordinarios asegurados entre sí de un extremo a otro". El perfil del riel de guía que se muestra en el dibujo de la patente se asemeja a un riel utilizado en una vía de tren típica (Figura 4). Esta patente es una de las primeras que muestra un riel de hierro o acero que no incluía trinquetes de seguridad.

El uso propuesto por Charles Otis de un riel de guía totalmente metálico también fue inusual. De hecho, la mayoría de las patentes de rieles guía de finales de la década de 1880 y principios de la década de 1890 presentaban sistemas de rieles guía de madera sin un trinquete de seguridad de hierro (que poco a poco había caído en desuso como dispositivo de seguridad preferido). La "Guía del elevador" de Graves de 1888 (patente de EE. UU. Núm. 394,768) mostraba un riel de guía de madera maciza abrazado en tres lados por sus guías mejoradas, que empleaban una serie de resortes que permitían que las zapatas de guía planas se flexionaran y se movieran a medida que viajaban a lo largo del riel. (Figura 5).

El uso de postes metálicos cilíndricos o tubulares que llevaban rieles de guía de madera aparentemente se había vuelto popular a mediados de la década de 1890. En 1895, Martin Christopherson patentó un “Dispositivo de sujeción de poste guía para elevadores” (Patente de EE. UU. Nº 532,414). Señaló que las "tiras de guía" de madera "generalmente se aseguraban de cualquier manera conveniente a postes guía tubulares", que estaban "hechos en secciones de una longitud correspondiente a la distancia de un piso de un edificio a otro, y en cada piso, estas secciones [fueron] aseguradas a una viga dispuesta transversalmente ”(Figura 6).

La patente de Christopherson fue una de las primeras en representar el uso de vigas en I de acero en el eje, lo que refleja los cambios en la construcción de edificios asociados con el aumento del rascacielos. También observó:

“La manera habitual de sujetar las vigas en I a los postes guía es perforar orificios en las alas de las vigas y orificios similares en las proyecciones o orejetas de los postes guía, y luego sujetar los postes a las vigas. . . . Tal construcción es comparativamente costosa y problemática, porque sucede con frecuencia que los postes de guía y las tiras deben ajustarse en su posición en la escotilla o pozo del ascensor y que dicho ajuste desalinea los orificios y, en consecuencia, se deben realizar nuevos orificios. formado para los tornillos ".

El sistema de sujeción de Christopherson supuestamente permitió un fácil ajuste de los postes guía según fuera necesario.

El “Elevator-Guide” de Francis Bates de 1899 (Patente de EE. UU. No. 622,792) también empleó rieles de guía tubulares. Sin embargo, omitió las tiras de guía de madera y propuso usar un riel guía de metal sólido (Figura 7). El texto de su patente proporciona información interesante sobre las diferencias entre el diseño de rieles guía para carga y pasajeros:

“Soy consciente de que se han utilizado tuberías o tubos huecos para el guiado de montacargas con fines de construcción, transporte de ladrillos, mortero, etc .; pero con el propósito de guiar ascensores de pasajeros, donde el más mínimo rechinar o ruido discordante es objetable debido a la molestia para las personas tímidas y nerviosas que viajan en la cabina del ascensor, así como para aquellos que ocupan habitaciones adyacentes al pozo del ascensor, tales tuberías o Los tubos no solo son objetables, sino que su uso estaría totalmente prohibido, debido a las reverberaciones de tales cuerpos huecos y los sonidos de zumbido y raspado producidos por las zapatas de los vehículos que pasan, debido a las cualidades resonantes de los tubos o tubos ".

Bates afirmó que su uso de tubos de metal sólido tenía las siguientes ventajas: tenían una "mayor rigidez con un peso muy reducido, lo que abarataba el costo inicial y el transporte", "una superficie de desgaste mucho más grande", eran "más fáciles de manejar y montar, ”Eran“ no resonantes bajo el roce de las guías de la cabina ”, y requerían“ menos atornillado al pozo del ascensor ”.

George Reynolds propuso un enfoque más normativo hacia el diseño de rieles de guía metálicos en su “Elevator-Guide” de 1896 (Patente de Estados Unidos Nº 559,539). Señaló: "Hasta ahora, donde se han utilizado guías metálicas para guiar la jaula de un ascensor, ha sido común hacer uso de una barra ordinaria de hierro T comercial". Sin embargo, esta forma había "demostrado ser objetable, porque con el paso del tiempo, por el desgaste", formó distintos "hombros" debido al desgaste gradual del grosor de la banda debido a la acción de las guías. Esto aumentó "la fricción con la pieza guía sobre la jaula", limitó "el juego de la jaula lateralmente" y "debilitó la red del riel". Reynolds propuso utilizar rieles en los que “la cabeza de la red está engrosada hacia el borde exterior, siendo de espesor normal en su unión con las bridas o la parte de la base” (Figura 8). Los lados de la "porción engrosada" de la red podrían "maquinarse o cepillarse en la medida necesaria para obtener el espesor y el paralelismo deseados, a fin de recibir las caras de las abrazaderas habituales sin debilitar indebidamente la red". En 1896, Godfrey Rebmann patentó un riel guía que se parecía al diseño de Reynolds y presentaba un cuello estrecho y ranuras verticales en el riel de acero en forma de T (Figura 9).

El diseño de guías y rieles de guía en el siglo XIX también impulsó el desarrollo de dispositivos adicionales destinados a garantizar el desplazamiento suave de los automóviles. Estos sistemas incluían engrasadores o lubricadores de riel guía automáticos. El primer sistema de lubricación se patentó en 19 y, hasta ahora, se han encontrado ocho patentes adicionales del siglo XIX. Un artículo futuro explorará estos primeros diseños, así como el mayor interés en estos sistemas durante el primer cuarto del siglo XX. (Hasta ahora, se han identificado 1888 patentes para sistemas de lubricación para los años 19-20). Los esfuerzos de los inventores y diseñadores de las primeras guías de ascensor y rieles guía, desde las mejoras de Tufts en el sistema de trinquete de Elisha Graves Otis hasta el riel guía en forma de T mejorado de Reynolds, reflejan el ingenio de estas personas y brindan información adicional sobre la fabricación. , construcción y operación de ascensores tempranos.