Motori per ascensori a vapore

Esaminando i primi motori a vapore e la loro evoluzione

Non c'è, forse, niente di così antitetico alla nostra concezione del moderno motore elettrico dell'ascensore come il motore a vapore del XIX secolo. L'occhio (e l'orecchio) della nostra mente immagina il sibilo del vapore, il rumore metallico dei pistoni e l'olio che gocciola mentre un motore a vapore, situato in una stanza meccanica sporca e affollata, aziona un enorme tamburo a spirale. Il rumore immaginato e la complessità meccanica del motore sembrano parlare delle lontane origini dell'ascensore moderno. Tuttavia, per tutto il XIX secolo, gli ascensori a vapore furono continuamente fabbricati, poiché erano costantemente percepiti come alternative efficaci e competitive ai motori degli ascensori idraulici ed elettrici. In effetti, i motori degli ascensori a vapore non hanno iniziato a perdere la loro popolarità fino alla seconda decade del XX secolo. Anche se a questo tipo di motore potrebbe mancare l'eleganza del design del moderno motore per ascensori, questa breve storia rivelerà che queste macchine avevano la loro bellezza e il loro fascino speciali.

John Jallings, nel suo famoso libro Ascensori: un trattato pratico sullo sviluppo e la progettazione di ascensori manuali, a nastro, a vapore, idraulici ed elettrici (prima edizione 1915, edizione rivista 1918 e ripubblicata da Elevator World, Inc. nel 1995), ha fornito una breve storia dell'ascensore a vapore che includeva un disegno e una descrizione del "primo" motore dell'ascensore a vapore. Secondo Jallings, il motore e il tamburo di avvolgimento erano montati su piattaforme separate. Il motore a vapore era un motore a due cilindri verticale reversibile e il tamburo di avvolgimento era azionato da un ingranaggio a vite senza fine. Il motore e il tamburo erano collegati tramite una cinghia di cuoio che collegava una puleggia di 3 piedi di diametro sull'albero a gomiti del motore a una puleggia di 16 pollici di diametro attaccata all'ingranaggio del tamburo di avvolgimento.

Jallings ha notato che questi primi motori "occupavano un notevole spazio sul pavimento" e "non passò molto tempo prima che si facessero sforzi per progettare una macchina più compatta". Una delle prime immagini conosciute di una "macchina compatta" era il motore di sollevamento a vapore del 1865 di Otis Brothers. Questo motore utilizzava un collegamento ad ingranaggi diretti al tamburo di avvolgimento e presentava un nuovo arresto automatico di sicurezza collegato al tamburo di avvolgimento: dopo un determinato numero di giri, una leva chiudeva automaticamente l'acceleratore e applicava il freno, impedendo così alla vettura di andare troppo su o giù per un albero. Il tamburo di avvolgimento era anche "racchiuso in una custodia circolare per proteggere la fune metallica e gli ingranaggi dalla sporcizia e dall'interferenza di qualsiasi sostanza dura che potesse causare squilibri nei movimenti propri". È interessante notare che il motore era raffigurato come appoggiato su una base rialzata in mattoni e che il design della base includeva un serbatoio a livello del pavimento situato sotto i pistoni, che era, forse, destinato a raccogliere l'acqua o l'olio in eccesso. Oltre alle macchine compatte ad ingranaggi diretti, Otis produceva anche motori a vapore compatti con trasmissione a cinghia. Quest'ultimo progetto combinava efficacemente i componenti del primo ascensore di Jallings su un'unica piattaforma.

La Crane Brothers Manufacturing Co. di Chicago iniziò a costruire motori per ascensori a vapore alla fine degli anni 1860 e, all'inizio degli anni 1880, produceva motori sia a trasmissione diretta che a cinghia. La macchina con trasmissione a cinghia di Crane è stata progettata per l'uso con montacarichi e la sua macchina con ingranaggio a vite senza fine diretta era destinata agli ascensori per passeggeri. Quest'ultimo è stato pubblicizzato nel 1880 come segue:

“Finora, per il servizio passeggeri, nessun ascensore a vapore è stato in grado di competere con l'ascensore idraulico in velocità e fluidità di movimento. Quando abbiamo progettato questo nuovo ascensore passeggeri a vapore, siamo riusciti a realizzare una macchina che, pur avendo tutti i vantaggi propri del vapore, soddisfa pienamente le esigenze dei tempi, sia in termini di velocità che di scorrevolezza di funzionamento”.

A metà degli anni 1890, Crane modernizzò e riprogettato entrambi i tipi di motore. La complessità del motore a vapore a trasmissione diretta dell'azienda è stata rivelata nel suo catalogo del 1897, che includeva un disegno del motore con tutte le 63 parti accuratamente etichettate.

Altri produttori di motori a vapore del XIX secolo includevano Moore e Wyman Elevator and Machine Works e Whittier Machine Co., entrambi a Boston. A differenza dell'attenta distinzione di Crane tra motori a trasmissione diretta per uso passeggeri e motori a cinghia per uso merci, Moore e Wyman costruirono macchine con trasmissione a cinghia che sostenevano fossero adatte sia per passeggeri che per montacarichi. Il sistema passeggeri di Moore e Wyman prevedeva un motore a vapore e un tamburo di avvolgimento o "macchina di sollevamento" posizionati su piastre separate in ghisa e collegati tramite una cintura di pelle. Questa disposizione ricordava il primo progetto di motore a vapore di Jallings; tuttavia, Moore e Wyman affermarono che il suo sistema era "così organizzato" perché ciò consentiva al tamburo di avvolgimento "di essere posizionato a qualsiasi distanza dal motore". Sebbene questa caratteristica implicasse flessibilità nel posizionamento del motore, il produttore ha riconosciuto che il motore era "generalmente posizionato vicino al vano corsa".

All'inizio degli anni 1880, Whittier Machine Co. produceva una varietà di macchine con trasmissione a cinghia. Un primo esempio è stato il suo “No. 6 macchina di sollevamento a vapore a doppia vite”, che presentava il sistema brevettato a doppia vite senza fine dell'azienda ed era disponibile in una varietà di configurazioni. Le configurazioni sono state inizialmente basate sulle dimensioni del motore, con le opzioni che includevano motori a vapore verticali da 7 X 8 pollici, 8 X 10 pollici e 10 X 10 pollici, che funzionavano tutti a 80 libbre di vapore ea 250 giri/min. Ogni dimensione del motore può essere applicata a tre diversi ingranaggi a vite senza fine con passi di filettatura di 1.5, 2 o 3 pollici; ciascun ingranaggio a vite senza fine era applicabile a quattro diverse dimensioni del tamburo di avvolgimento con diametri di 30, 36, 48 o 56 pollici. Pertanto, il motore n. 6 di Whittier era disponibile in 36 diverse configurazioni, che consentivano un'ampia gamma di capacità di sollevamento (2000-14,100 lb.) e velocità di funzionamento (78-280 fpm).

Un ultimo tipo di motore a vapore che deve essere menzionato illustra il tentativo di applicare questa tecnologia al motore per ascensori a trazione che stava emergendo come il tipo dominante nei primi anni del 1900. Nel suo catalogo del 1910, HJ Reedy Co. di Cincinnati illustrò i suoi motori a trazione a vapore verticali e orizzontali. Ha affermato che quest'ultimo potrebbe funzionare a una velocità che va "da 5 fpm a un massimo di 800 fpm". Sfortunatamente, oltre a due disegni di catalogo, non sono state fornite altre informazioni su queste macchine.

L'ottimismo di Reedy sull'uso continuato della forza del vapore per azionare i motori degli ascensori era, ovviamente, fuori luogo. Otto anni dopo, John Jallings osservò, non senza una gentile critica alla tecnologia emergente:

“L'introduzione dell'ascensore elettrico e il suo funzionamento e la sua manutenzione economici hanno gradualmente eliminato l'ascensore a vapore, e oggi non se ne trova quasi nessuno. Ma resta il fatto che ai suoi tempi era una macchina molto efficiente e più duratura di quella elettrica, le cui parti elettriche si deteriorano rapidamente».