Un motore per ascensori idraulici orizzontali Houser, prima parte

L'argomento di questo articolo è stato portato all'attenzione di ELEVATOR WORLD da Gary Ritch di Syracuse, New York. Ritch è proprietario e gestore del Central Variety Store, situato nel cuore della città. Qualche anno fa, ha trasferito la sua attività nella sede attuale, un edificio di cinque piani in South Salina Street che, a quanto ne sapeva l'agente immobiliare, non aveva ascensore. Come spesso accade quando ci si trasferisce in un nuovo edificio, Ritch ha intrapreso diversi progetti di ristrutturazione. Uno di questi ha comportato la demolizione di un muro del seminterrato, dietro il quale ha trovato un motore di ascensore costruito nei primi anni del 1890 dalla Houser Elevator Co. di Syracuse (Figura 1). La successiva demolizione ha portato alla luce la cabina dell'ascensore e il suo vano di corsa murato che si estendeva dal seminterrato fino a un attico sul tetto. Dopo aver rimosso un cumulo di detriti che circondava il motore, Ritch lo ha ripulito e ha costruito un muretto che lo separava dallo spazio adiacente, mettendo di fatto il motore in mostra. Ad aprile ho avuto il piacere di vedere questo straordinario motore e sono lieto di avere l'opportunità di presentarlo ai lettori di EW.

Il piacere di scrivere l'articolo di questo mese è nato in parte dall'opportunità di esplorare un tipo di motore per ascensore che in precedenza avevo visto solo in fotografia e dal tentativo di risolvere l'enigma che il motore presentava in termini di funzionamento effettivo. Da un lato, il motore è un classico esempio di motore idraulico orizzontale. Questi motori utilizzavano un cilindro orizzontale, una biella (o bielle) e una serie di pulegge moltiplicatrici. Un motore a spinta presentava pulegge fisse nella parte posteriore del cilindro (adiacente all'albero), mentre i pistoni erano fissati a una serie di pulegge mobili nella parte anteriore del cilindro. I cavi di sollevamento erano fissati al cilindro e avvolti attorno alle due serie di pulegge, e la cabina si muoveva su e giù per l'albero mentre il pistone allontanava o avvicinava le pulegge. L'"azione moltiplicatrice" delle pulegge significava che il pistone doveva spostarsi solo di una distanza relativamente breve per sollevare o abbassare la cabina di diversi metri. La figura 2 illustra un tipo di motore simile costruito nel 1880 da LS Graves & Son di Rochester, New York.

Tuttavia, sebbene sia possibile trovare numerosi disegni e fotografie di motori a spinta del XIX secolo, pochissime immagini pubblicate illustrano le tubazioni associate a queste macchine. Quelle che raffigurano un'installazione completa non assomigliano a questo sistema. L'unica eccezione finora trovata è un'immagine pubblicata nei primi anni del 19 dalla Crane Brothers Manufacturing Co. di Chicago, che raffigura una configurazione simile di tubi di alimentazione e scarico verticali e a forma di U (Figura 1880). Sfortunatamente, il testo che accompagnava questa immagine non spiegava lo schema delle tubazioni.

 È tuttavia possibile fornire una spiegazione del sistema di tubazioni dell'ascensore Houser sulla base di informazioni tratte da fonti come "Elevators: A Practical Treatise on the Development and Design of Hand, Belt, Steam, Hydraulic and Electric Elevators" di John Jallings. Le linee di alimentazione e scarico dell'acqua sono tubi in acciaio da 5 pollici di diametro. La valvola di intercettazione primaria (prodotta da Crane Brothers) è visibile nell'angolo in basso a destra della Figura 1. I due tubi verticali, uno situato immediatamente adiacente alla valvola di intercettazione e l'altro adiacente alla valvola di controllo del motore, venivano utilizzati per ridurre l'impatto dell'aria sul motore. Non era insolito che le reti idriche cittadine contenessero una notevole quantità d'aria. I tubi verticali, dotati di rubinetti dell'aria, venivano utilizzati per catturare e rilasciare quest'aria.

La configurazione a U del tubo era nota come "scarico a sifone" ed era una caratteristica di sicurezza spesso aggiunta agli ascensori idraulici orizzontali (Figura 4). Se la cabina si fosse fermata a causa di un ostacolo che si estendeva nel vano, le valvole sarebbero rimaste aperte e l'acqua nel cilindro avrebbe potuto defluire lentamente. Pertanto, una volta rimosso l'ostacolo, la cabina avrebbe potuto cadere sul fondo del vano. Lo scarico a sifone impediva che ciò accadesse, in quanto funzionava letteralmente come un "sifone", ovvero:

“... installato nel tubo di scarico tra la valvola e la fognatura... La cui estremità superiore, o curva, si trovava sopra la parte superiore del cilindro. In questa curva superiore era inserita una piccola valvola di ritegno che si apriva verso l'interno e, quando un'ostruzione del sifone scaricava l'acqua nel cilindro dalla pressione che la spingeva fuori, l'immissione d'aria attraverso la valvola di ritegno, che si verificava immediatamente, consentiva all'acqua in quel ramo del sifone di defluire, mentre l'acqua rimasta nell'altro ramo bilanciava quella rimasta e impediva qualsiasi ulteriore fuoriuscita.”

Pertanto, nonostante permangano diversi interrogativi, come ad esempio il motivo per cui fossero necessari due tubi verticali di sfiato dell'aria, il sistema di tubazioni di base sembra essere conforme a un metodo normativo di alimentazione e scarico dell'acqua da e verso questo tipo di motore.

La valvola di controllo del motore è un'altra questione: non assomiglia per nulla a nessuna immagine pubblicata di valvole di controllo di motori idraulici orizzontali (Figura 5). Assomiglia tuttavia molto a un tipo di valvola di controllo utilizzata sui motori idraulici verticali, in particolare quelli prodotti da Otis (Figura 6). La valvola di controllo è curiosa in quanto il tipo utilizzato, che impiega una valvola pilota per controllare la valvola principale, era più comunemente utilizzato su sistemi idraulici ad alta velocità presenti in edifici molto più alti. La piccola puleggia situata dietro la valvola pilota (che ne controllava il movimento) era azionata dalla cabina tramite una leva che muoveva una fune di trasporto. Il tipo di valvola principale impiegato era noto come "valvola differenziale", perché il pistone superiore ha un'area maggiore rispetto a quello inferiore. Ciò determinava una pressione costante contro il fondo del pistone superiore, che dipendeva dalla differenza tra le aree dei pistoni superiore e inferiore.

Tuttavia, il confronto tra le valvole Otis e Houser, illustrato nella Figura 5, rivela anche alcune differenze, come il tubo diagonale che collega la valvola pilota alla parte inferiore della valvola differenziale. Questa caratteristica, nota come tubo di bypass, è probabilmente dovuta all'utilizzo di una "farfalla" tra i pistoni superiore e inferiore. La farfalla è stata progettata per raggiungere tre obiettivi:

“(1) Serve, se regolato con cura, ad attutire il rumore causato dall'acqua in circolazione. (2) Serve come freno durante la discesa, in caso di carico extra sulla cabina, impedendole di raggiungere una velocità eccessiva. . . . (3) Se un tubo o un collegamento tra l'alimentazione e la valvola dovesse rompersi, l'acqua non può risalire dal tubo di circolazione attraverso la porta di alimentazione più velocemente di quanto possa fuoriuscire dall'esterno della valvola a farfalla.”

La Figura 7 illustra una tipica valvola a farfalla progettata per una macchina idraulica verticale Otis. (Si noti il ​​tubo diagonale tratteggiato mostrato al centro del disegno.) Questo disegno fa riferimento anche a un'altra caratteristica presente nel motore Houser: una "valvola di arresto" (Figura 8). Questo dispositivo di sicurezza è visibile a sinistra della valvola di controllo e la sua presenza è indicata dal grande ingranaggio cilindrico con il peso attaccato che pende verso il basso. L'ingranaggio cilindrico veniva fatto ruotare da un pignone, collegato a una piccola puleggia fissata tramite una fune alla parte anteriore dell'indotto della puleggia mobile. Se le pulegge mobili venivano spinte troppo lungo le rotaie, il pignone si innestava e faceva ruotare la puleggia cilindrica, che a sua volta interrompeva il flusso d'acqua nel cilindro e fermava l'elevatore. Quando le pulegge mobili iniziavano a muoversi verso il cilindro, il pignone ruotava nella direzione opposta e il peso si abbassava, riportando la valvola in posizione aperta. (L'attuale letto di ghiaia sotto il motore impedisce alla valvola di arresto di abbassarsi.)

Un'ultima caratteristica, situata sotto la valvola di arresto, è una piccola valvola di sicurezza. La posizione di questa valvola (tra il cilindro orizzontale e la valvola di controllo) era intesa ad attenuare la possibilità di "colpo d'ariete" (noto anche come "ariete d'acqua") che si verificava se la valvola di controllo veniva chiusa troppo rapidamente durante la salita del veicolo e il pistone si muoveva nel cilindro.

Questa panoramica generale del funzionamento di questo motore si basa, ovviamente, su alcune ipotesi fondate e si basa in parte sul presupposto che, poiché qualcosa assomiglia a qualcos'altro, debba essere la stessa cosa (ad esempio, la valvola di controllo Houser e la sua somiglianza con le valvole Otis). Ad aumentare la difficoltà di questo processo di valutazione è l'evidenza che le tubazioni sono state modificate nel tempo e che il sistema potrebbe essere stato modificato nel corso degli anni di funzionamento. (Ad esempio, il tubo di rame che forniva acqua alla valvola pilota probabilmente non è il tubo di alimentazione originale.)

Un'attenta ispezione dell'ascensore solleva anche altri interrogativi. L'ascensore è privo di un "marchio" esplicito, in quanto il nome completo dell'azienda non compare da nessuna parte sul motore o sui suoi componenti. Sebbene alcuni componenti delle valvole di controllo e le pulegge mobili rechino le iniziali "EWH" (per "Edgar W. Houser"), il nome effettivo dell'azienda è vistosamente assente. Molti (ma non tutti) i componenti del motore hanno numeri di parte fusi o stampati. (Ad esempio, i componenti delle valvole di controllo sono tutti identificati da numeri a tre cifre che iniziano con "7", il che sembrerebbe indicare un sistema di produzione ordinato basato sulla fabbricazione di più pezzi alla volta.) Infine, l'ascensore utilizza anche componenti realizzati da altri produttori, tra cui Crosby Steam Gage & Valve Co. di Boston (valvola di sicurezza e altri raccordi in ottone), Jarecki Manufacturing Co. di Erie, Pennsylvania (tubi dell'acqua da 5 pollici) e Carnegie Steel Co. (rotaie delle pulegge mobili).

Altre domande riguardano il fondatore dell'azienda (Edgar W. Houser) e la storia e l'importanza dell'azienda nel mercato degli ascensori locale e regionale. La seconda parte di questo articolo ripercorrerà la storia di Houser Elevator dalle sue origini nel 1880 fino alla morte del suo fondatore negli anni '1920. Una parte fondamentale di questa storia sarà l'inserimento della costruzione dell'ascensore idraulico esaminato sopra in questo articolo. Vorrei esprimere i miei più sinceri ringraziamenti a Ritch per la sua disponibilità a condividere questa straordinaria macchina con me e con EW. Vorrei anche chiedere ai lettori di EW di contattarci e farci sapere se ci sono macchine simili ancora in funzione (o nascoste) che meritano la nostra attenzione. Sono pronto a pianificare il mio prossimo "viaggio su strada" per esplorare e documentare interessanti vecchi ascensori.