La historia temprana de los sistemas de elevadores sin cables

Los primeros diseños de sistemas de elevadores multicar autopropulsados ​​sin cables que inspiraron diseños como el MULTI

Poco después del anuncio oficial del sistema MULTI de ThyssenKrupp (“Un padrenuestro para el futuro”, ELEVATOR WORLD, febrero de 2015), el autor encontró un artículo con el siguiente título: “Un nuevo ascensor funciona sin cables”. Dada la amplia cobertura de prensa que acompañó el lanzamiento de MULTI, encontrar un artículo con este título parece poco destacable. Sin embargo, esta valoración cambia cuando se revela la fecha de publicación: el artículo apareció en el número de septiembre de 1934 de Popular Science. El breve artículo describía e ilustraba un sistema de ascensor que empleaba varias cabinas diseñadas para funcionar con su “propia energía autónoma en un sistema por el que un inventor de Nueva York ha recibido una patente”.^{[ 1 ]} Este artículo generó dos preguntas: ¿quién fue el inventor no identificado y, lo que es más importante, hubo otros diseños iniciales de sistemas de elevadores multicar, autopropulsados ​​y sin cables? La búsqueda de respuestas condujo a la identificación del inventor anónimo (y al hallazgo de su patente), así como al descubrimiento de tres patentes adicionales que se referían a diseños similares.

Los primeros diseños de ascensores sin cables datan de la década de 1880. Estos esquemas empleaban un motor eléctrico montado en el automóvil, que accionaba engranajes helicoidales o de piñón que acoplaban cremalleras o ejes roscados. Los diseños de los sistemas de elevadores de piñón y cremallera y de eje helicoidal se patentaron hasta principios del siglo XX. Sin embargo, estos sistemas siguieron el paradigma de los ascensores tradicionales en el sentido de que estaban destinados a funcionar en un solo eje vertical. Los primeros años de la década de 20 fueron testigos de una breve oleada de patentes de ascensores sin cables que estaban destinados a moverse continuamente por un edificio. El ímpetu de estos planes parece haber sido el rápido crecimiento del rascacielos en las décadas de 1930 y 1920. El fundamento de los nuevos sistemas de ascensores propuestos incluía el deseo de reducir la cantidad de espacio dedicado a los huecos de ascensores.

La primera patente examinada fue la de Maurice E. Breed de St. Louis: “Ascensores múltiples sin cables de seguridad”, patente de EE.UU. nº 1,902,946 (28 de marzo de 1933). Esta era la única patente de Breed y parece que era un médico local interesado en las innovaciones técnicas. (La edición de 1912 de The Book of St. Louisans enumeró sus pasatiempos como "automovilismo y fotografía"). Si bien su condición de inventor aficionado puede explicar los aspectos excéntricos de su diseño, hay pocas dudas sobre su ingenio. La raza buscaba:

“. . . Proporcionar una construcción de ascensor diseñada y adaptada para su uso en edificios de la mayor altura que comprende un eje sin fin a través del cual operan una pluralidad de ascensores en una relación espaciada, de modo que un solo eje sin fin sirve como paso para cualquier número deseado de ascensores según lo requiera el altura del edificio y [proporcionar un] mecanismo mejorado para impulsar los ascensores a lo largo y a través de dicho eje sin el uso de cables y dispositivos de elevación similares ".^{[ 2 ]}

El diseño fue una variación de un esquema de piñón y cremallera con el motor eléctrico y el engranaje ubicado en la parte superior del automóvil y diseñado para viajar alrededor de los bastidores curvos en la parte superior e inferior del eje (Figura 1).

Uno de los aspectos intrigantes del diseño de Breed fue que el automóvil viajaba "en posición vertical" mientras ascendía e "invertido" al descender (Figura 2). Esto significó que todos los pasajeros ascendentes debían salir antes de que el automóvil comenzara la transición a su descenso y que los pasajeros descendentes (que estaban en el "techo" del automóvil) salían antes de que el automóvil comenzara su transición a su ascenso. Este patrón de movimiento requería la presencia de un operador tanto para hacer funcionar el automóvil como para garantizar que los pasajeros partieran antes de los cambios de dirección. Sin embargo, Breed también imaginó que el operador permanecería en el automóvil durante todo su viaje:

"El operador. . . permanece en el coche durante la subida y bajada. Durante el ascenso del automóvil, el operador se para en el piso del automóvil; cuando la cabina llega a la parte superior y pasa a través de la conexión curva desde la parte ascendente a la parte descendente del hueco del ascensor, el operador sube y se para sobre el interior de la pared lateral inferior de la cabina; y cuando la cabina pasa a la parte descendente del hueco del ascensor en posición invertida, el operador se coloca en el interior de la parte superior de la cabina y se para sobre ella hasta que la cabina alcanza la conexión curva desde la parte descendente hasta la parte ascendente del ascensor. eje. Luego, el operador se sube al interior de la pared lateral inferior de la cabina y se para sobre ella hasta que la cabina entra en la parte ascendente del hueco del ascensor, después de lo cual el operador se sube al piso de la cabina para otro viaje de ida y vuelta ".^{[ 2 ]}

Esta descripción genera una imagen de un operador atlético (o quizás acrobático) en una cabina de ascensor con (al final de un día ajetreado) huellas que cubren casi todas las superficies interiores.

La segunda patente para un sistema sin cables fue otorgada a Jarvis Hunt: "Elevator System", Patente de Estados Unidos No. 1,930,239 (10 de octubre de 1933). Hunt (1863-1941) fue un conocido arquitecto de Chicago, y esta fue su segunda patente de ascensor. El primero fue otorgado a Clair Foster con Hunt como cesionario: “Multiple Elevator System”, patente de EE. UU. Nº 849,840 (9 de abril de 1907). Este diseño presentaba varios autos operando en el mismo eje; no era sin cables y no tenía movimiento continuo. El esfuerzo en solitario de Hunt fue un diseño que presentaba varios autos que ascendían y descendían a través de ejes verticales que presentaban "pistas transversales o cruces" que permitían que los coches se movieran de un eje a otro. De manera similar al diseño de Breed, cada automóvil tenía un motor eléctrico montado en la parte superior que accionaba un sistema de engranajes que se acoplaban con bastidores verticales y horizontales y rieles de guía (Figuras 3 y 4). Sin embargo, a diferencia del de Breed, el diseño de Hunt permitió que los autos permanecieran en posición vertical durante todo el viaje.

Dado que su diseño permitía que varios coches se movieran al mismo tiempo, Hunt reconoció que necesitaba un sistema de señales eficaz. Propuso que “se debería poner en marcha un sistema de señales de bloqueo y llevar a cabo el funcionamiento de los coches según el horario para evitar confusiones y retrasos”. [3] La decisión de utilizar señales de bloqueo es de interés, porque Si bien era un sistema de señalización diseñado para controlar patrones de tráfico complejos, estaba diseñado para controlar el movimiento de trenes, no de ascensores. A principios del siglo XX, este sistema se definió de la siguiente manera:

“Un bloque es un tramo de vía férrea de límites definidos, cuyo uso por los trenes está bajo el control de una o más señales de bloque. Una señal de bloque es un dispositivo fijo que controla el uso de un bloque... Un sistema de bloques es una serie de bloques consecutivos controlados por señales de bloque. Una señal de inicio muestra la condición del bloque directamente frente a un tren en movimiento, y una señal distante la condición del segundo bloque que está frente a él o del bloque que está detrás del bloque de inicio. Una señal de avance muestra la condición de un bloque junto con la señal de inicio de ese bloque. Se coloca por delante de la señal de inicio”.^{[ 4 ]}

La división de Hunt de su sistema de ejes en una serie de bloques o zonas proporciona una imagen conceptual intrigante con respecto al control y servicio del tráfico de ascensores.

La tercera patente examinada para este artículo reveló la identidad del inventor neoyorquino no identificado que aparece en Popular Science y su patente: Eugene Phillips de Nueva York, "Elevator", patente estadounidense nº 1,953,772 (3 de abril de 1934). Lamentablemente, no se sabe nada sobre Phillips en este momento. Su única otra patente se refería a un cenicero mejorado diseñado para su uso en automóviles y vagones de tren. No obstante, Phillips tenía una comprensión clara del problema de diseño asociado con el uso de ascensores en edificios altos:

“En los edificios altos, la gran longitud de cable necesaria ha presentado muchos problemas agravantes, que aumentan con el aumento de la altura de los edificios y la demanda de un mejor servicio. Es uno de los objetos de la presente invención eliminar por completo el uso de cables y operar los automóviles directamente por fuerza motriz, y además, tiene por objeto medios para aumentar o disminuir el número de automóviles en funcionamiento durante las diversas horas de funcionamiento. el día sin cerrar ningún pozo en particular ".^{[ 5 ]}

Su solución fue otra variación de un esquema de piñón y cremallera: empleó un "mecanismo de motor" que consistía en un motor eléctrico y un enorme tornillo sin fin montado en un anillo o marco pivotante en la parte superior del automóvil. El sistema presentaba dos rieles de guía que enmarcaban una rejilla central. Este último acomodó el engranaje helicoidal, mientras que los rieles de guía proporcionaron pistas para las ruedas ubicadas en los lados del marco pivotante (Figura 5). A medida que el automóvil se movía, el engranaje helicoidal giraba para igualar la curvatura del eje y el automóvil se mantenía en posición vertical “colgando del mecanismo del motor. . . casi lo mismo que un péndulo ”. [5] Aunque los dibujos de patente de Phillip ilustraron claramente los componentes críticos de su diseño, el dibujo en perspectiva que acompañó al artículo de Popular Science capturó la emoción asociada con la perspectiva de un ascensor sin cables (Figura 6) . 

La cuarta patente para un sistema sin cables fue otorgada a John T. Austin: “Elevator”, Patente estadounidense n.° 2,052,690 (1 de septiembre de 1936). Austin (1869-1948) fue el inventor más prolífico de los mencionados hasta ahora, con más de 25 patentes a su nombre. Sin embargo, al igual que los demás, su principal especialidad profesional no era el transporte vertical; fue cofundador de Austin Organ Co. de Hartford, Connecticut, y un reconocido diseñador de órganos de tubos. La incursión de Austin en el mundo del diseño de ascensores, que tuvo lugar durante el apogeo de la Gran Depresión, pudo haber sido un intento de encontrar un nuevo rumbo para su empresa, que atravesaba dificultades. Su diseño empleaba un enfoque innovador que se alejaba del paradigma de cremallera y piñón. Proponía el uso de ruedas o “neumáticos elásticos” montados en la parte superior e inferior de la cabina, que se deslizaban sobre rieles guía lisos. La parte superior e inferior de la cabina estaban equipadas con cuatro conjuntos de dos neumáticos impulsados ​​por un motor eléctrico (Figura 7). Las ruedas se mantenían fijas a los rieles guía mediante un sistema de resortes y ejes de transmisión:

“[La] acción de los resortes para establecer y mantener el acoplamiento por fricción entre los neumáticos de goma y las orugas se complementa al disponer la conexión de transmisión entre el eje de transmisión del motor y los ejes de transmisión de las ruedas de modo que el empuje de transmisión sea en un dirección para forzar la separación de los ejes y empujar las ruedas y neumáticos hacia sus respectivas pistas. Con tal disposición, los carros quedan prácticamente encajados entre las paredes laterales opuestas de los ejes ".^{[ 6 ]}

Para facilitar el movimiento de automóviles entre ejes y la adición o sustracción de automóviles del servicio, Austin diseñó un "mecanismo de transferencia" que se adjuntaba al costado de un automóvil y lo empujaba o sacaba del eje principal y lo estacionaba en un eje secundario (Figura 8).

La patente de Austin también incluye una imagen que indica que se dio cuenta de que su diseño podía moverse tanto horizontal como verticalmente. Esta ilustración muestra una serie de ejes verticales y horizontales que se parecen un poco a las imágenes asociadas con el diseño de MULTI (Figura 9). Sin embargo, la descripción de Austin de esta imagen es sorprendente porque dice que representa "una vista esquemática de una colina o montaña provista de ejes de varios niveles en los que un automóvil está adaptado para viajar". [6] Si bien su incapacidad para imaginar su multidireccional , el concepto de múltiples ejes aplicado a un edificio es desconcertante, es importante tener en cuenta que todos los demás diseñadores propusieron que los pasajeros solo accederían a los automóviles en ejes verticales. El hecho de que Austin articuló la posibilidad de la horizontalidad en el contexto de un sistema autopropulsado sin cables distingue su diseño de los demás.

Por supuesto, estos cuatro esquemas son similares al tener problemas técnicos, mecánicos y de diseño sin resolver que los habrían hecho extremadamente difíciles de construir y probablemente habrían resultado en su falla. Sin embargo, la imaginación de estos diseñadores es digna de mención al igual que el hecho de que ninguno de ellos estaba asociado con la industria de los ascensores. Si bien esta falta de conocimiento de la industria sin duda contribuyó a las numerosas idiosincrasias y debilidades encontradas en sus diseños, su ingenuidad les permitió imaginar soluciones que los expertos de la industria podrían haber descartado como poco prácticas. Y ahora, una vez más, con el diseño proveniente del mundo del transporte vertical, hablamos de la posibilidad de ascensores sin cables.

Referencias
[1] “Nuevo ascensor funciona sin cables”, Popular Science (septiembre de 1934).
[2] Maurice E. Breed, “Ascensores múltiples sin cables de seguridad”, patente de EE. UU. Nº 1,902,946 (28 de marzo de 1933).
[3] Jarvis Hunt, "Elevator System", Patente de Estados Unidos Nº 1,930,239 (10 de octubre de 1933).
[4] Ralph Scott, "Circuitos de señales y señales de bloqueo automático", McGraw Hill (1908).
[5] Eugene Phillips, "Elevator", Patente de Estados Unidos Nº 1,953,772 (3 de abril de 1934).
[6] John T. Austin, "Elevator", Patente de Estados Unidos Nº 2,052,690 (1 de septiembre de 1936).