Um Sistema de Elevador Inovador, Parte Dois

Mais detalhes sobre a primeira representação americana de uma instalação de elevador de passageiros do porão à cobertura.

Esta é a conclusão de um artigo em duas partes (iniciado na revista ELEVATOR WORLD, em janeiro de 2017) que examina a primeira publicação nos EUA de um conjunto de desenhos que representam a instalação de um elevador de passageiros do subsolo à cobertura. Os desenhos apareceram pela primeira vez em um panfleto publicado pela Otis Brothers em 1870: Descrição do Elevador de Passageiros de Segurança Patenteado da Otis (Figura 1). A primeira parte deste artigo examinou o motor a vapor de tração e os freios de segurança associados, o dispositivo de segurança de parada do tambor de enrolamento, o dispositivo de segurança original de catraca e lingueta de Elisha Otis, os trilhos-guia e o mecanismo de rodagem da cabina. Este artigo concluirá esta investigação com um exame do tambor de segurança patenteado da Otis e do freio automático da polia, bem como o histórico de publicação do desenho no início da década de 1870.

O tambor de segurança da Otis foi anunciado como um componente essencial de seus elevadores de passageiros e de carga durante grande parte das décadas de 1860 e 1870. Charles Otis patenteou o dispositivo de segurança em fevereiro de 1865 (“Aparelho de Içamento Aprimorado”, Patente Americana nº 46,580). O dispositivo empregava um tambor de enrolamento localizado no topo da caixa do elevador, que suportava o(s) cabo(s) de içamento (Figura 2). O tambor era conectado a um regulador de velocidade padrão, que, por sua vez, era conectado a um freio no tambor de segurança. Se o tambor excedesse uma velocidade predefinida, a ação do regulador acionava o freio. O catálogo da Otis de 1869 (Catálogo Descritivo Ilustrado e Lista de Preços de Máquinas de Içamento com Segurança Patenteada da Otis Brothers & Co.) incluía uma gravura do tambor de segurança (Figura 3) e uma descrição detalhada de seu funcionamento:

“Deve-se observar que o cabo entre a cabine e o tambor de segurança no topo, que denominamos uniformemente de cabo de elevação, é distinto daquele que vai do tambor de segurança ao tambor de enrolamento próximo ao motor, no nível do solo, e ambos são fixados ao tambor de segurança por suas extremidades, um enrolando enquanto o outro desenrola. Um regulador de velocidade comum de motor a vapor está conectado a este tambor de tal maneira que sua elevação, sempre que uma certa velocidade moderada for excedida, acionará um peso pesado preso ao braço longo de uma alavanca que opera um freio com força suficiente para parar a descida da carga mais pesada. [...] Este freio automático é feito com potência e força extras, muito além de suas prováveis ​​necessidades, e em nossos elevadores de passageiros, é duplicado: ou seja, dois freios são fixados, um em cada extremidade do tambor, atuando independentemente, e qualquer um deles com potência suficiente para parar o tambor em todas as circunstâncias.”

Este relato, com sua referência a dois freios "agindo independentemente", levanta a questão: "O que acionou o segundo freio?"

Uma análise dos desenhos revela claramente o tambor de segurança (visto em elevação e planta) (Figura 4). Esses desenhos também mostram outro dispositivo de segurança: o freio automático da polia ou polia de segurança da Otis, que era acionado pelo segundo freio mencionado no catálogo de 1869. O funcionamento desse dispositivo de segurança foi descrito no folheto da Otis de 1870 da seguinte forma:

A polia S, em torno da qual passa uma das principais cordas de elevação que ligam o motor à cabine, tem seus mancais na estrutura deslizante T, que está conectada por meio da corrente U ao peso na alavanca do freio V. Enquanto o peso da cabine for suportado pela corda W, a polia permanecerá pressionada, a alavanca do freio levantada e o freio mantido livre da grande roda de fricção X. Mas, se por algum meio o peso da cabine for retirado dessa corda, a polia será puxada para cima pela gravidade do peso V e o freio R será imediatamente acionado, parando e segurando firmemente o tambor e impedindo efetivamente qualquer movimento adicional enquanto a corda permanecer frouxa. A corda V conecta um conjunto de dispositivos de segurança na cabine diretamente ao tambor de segurança e está firmemente presa a ele. Essa corda é enrolada e desenrolada sucessivamente no tambor de segurança, à medida que a cabine sobe e desce, pela ação da cabine e do peso Z, sendo o peso também atuando como um contrapeso parcial. carro."

Essa característica foi o último componente da patente de elevador de Otis de 1870, atribuída a Charles R. Otis e Norton P. Otis: “Aperfeiçoamento em Aparelho de Içamento”, Patente dos EUA nº 113,555 (11 de abril de 1871). No entanto, sua aplicação — como ilustrado nos desenhos — resultou em um esquema de cabos único.

Uma comparação entre os desenhos do porão e da cobertura mostra claramente que o tambor de enrolamento está posicionado perpendicularmente ao tambor de segurança; portanto, seria muito difícil, senão impossível, a passagem de um cabo do tambor de enrolamento até o tambor de segurança. De fato, o que poderia ser chamado de "cabo de içamento de potência" partia do tambor de enrolamento, passava pela polia de segurança e descia até a cabina. Um segundo cabo de içamento conectava a cabina ao contrapeso através do tambor de segurança. (Os desenhos parecem mostrar um único cabo enrolado ao redor do tambor de segurança.) Esse esquema incomum de cabos se assemelha a outros sistemas inovadores do século XIX que foram patenteados, mas nunca implementados. No entanto, neste caso, pelo menos um elevador Otis foi construído utilizando esse projeto. Uma descrição detalhada desse elevador, instalado no Congress Hall Hotel em Saratoga Springs, Nova York, foi incluída no catálogo da Otis de 1869.

O Congress Hall Hotel original foi destruído por um incêndio em 1866, sendo reconstruído e reinaugurado em 1869. Otis descreveu o elevador do edifício como “o único exemplar de sua categoria encontrado nos estados do leste”, o que pode indicar que foi o primeiro elevador construído a utilizar a nova polia de segurança. A caixa do elevador foi descrita como:

“...com cerca de 7 m de lado e 70 m de altura, estendendo-se por cinco andares, do porão ao telhado, e terminando em uma cúpula que abriga o mecanismo de suspensão, o tambor de segurança, as polias, etc. O peso desse mecanismo, em vez de repousar sobre o telhado ou a estrutura do edifício, é suportado, em parte, pela parede de tijolos que forma um dos lados da caixa do elevador e, nos outros três lados, pelas robustas vigas verticais da estrutura. Destas, há dois postes de canto, com 8 cm de lado, e dois postes-guia, com 9 cm de lado, todos os quatro estendendo-se do chão ao telhado e parafusados ​​na estrutura do edifício em todos os pontos. As catracas de segurança, que são parafusadas nas faces internas dos dois postes-guia, também se apoiam na fundação, da qual se estendem, como pilares de ferro, até o telhado. Seus dentes têm 2 cm de largura e seu peso é de 16 kg por pé, e mais de 2,000 kg no total.”

O mecanismo de içamento no porão tinha 6 m de altura e ocupava “um espaço de apenas 7 m²”. O carro era sustentado por dois “cabos de elevação” de aço com 1.375 cm de diâmetro, um dos quais envolvia:

“... o tambor de segurança no teto. Este cabo alterna na ranhura do tambor de segurança com outro cabo do mesmo tamanho que transporta o contrapeso, o qual corre em um recesso na parede, totalmente fora da vista e da audição. O outro cabo de elevação passa sobre a polia de segurança patenteada no teto e, daí, desce, entre a cabine e a caixa do guincho, até o tambor de enrolamento do motor, de onde transmite energia e movimento para a cabine.”

O funcionamento da polia de segurança e do tambor de segurança foi descrito da seguinte forma:

“Os munhões da polia de segurança giram em caixas que normalmente repousam sobre uma base firme, mas que podem subir livremente em um par de estruturas guia verticais. Essas caixas são conectadas por um suporte de ferro a um cabo de polia que, na outra extremidade, sustenta um peso de 317 kg (700 lb) no braço longo de uma alavanca de freio pertencente ao tambor de segurança. A tensão do cabo de elevação na polia mantém esse peso e a alavanca suspensos; porém, caso essa tensão seja interrompida pela quebra ou afrouxamento do cabo de elevação, o peso cai, levantando a polia em suas caixas deslizantes e aplicando uma força considerável sobre o freio, que para instantaneamente o tambor e o carro. [...] Há outra alavanca de freio e um peso igualmente potentes na outra extremidade do tambor de segurança, que são acionados por qualquer ocorrência que possa fazer a máquina funcionar a uma velocidade extraordinária. Isso é feito por meio de um regulador de velocidade comum de motor a vapor, que libera suas esferas quando acelerado, acionando o peso da alavanca de freio e parando instantaneamente o carro.”

O catálogo de 1869 também incluía uma descrição igualmente detalhada da cabine do elevador:

“O vagão é um compartimento suntuoso, com cerca de 7 m de lado e 11 m de altura, com teto em forma de cúpula, claraboias, ventiladores e lustres a gás alimentados por um tubo flexível; abaixo, ricamente acarpetado, com um grande espelho e sofás luxuosos em três lados. As laterais e as cúpulas são totalmente revestidas com painéis, pilastras, suportes, entalhes e molduras em cores ricamente variadas de ácer olho-de-pássaro, nogueira francesa, pau-tulipa e ébano, iluminadas com toques discretos e apropriados de douramento.”

À primeira vista, parece que os desenhos de 1870 ilustravam a instalação do Hotel Congress Hall: eles retratam um poço de elevador servindo cinco andares e uma cabine "sumptuosa" equipada com "sofás luxuosos". No entanto, uma inspeção mais detalhada revela um poço de elevador totalmente em alvenaria (o poço do elevador do hotel tinha apenas uma parede de alvenaria), a presença de uma linha de interrupção no desenho do poço que indica uma altura maior, e o sofá da cabine se estendendo apenas por dois lados. Assim, os desenhos podem ter tido a intenção de representar uma instalação ideal, representada pelo poço de elevador totalmente em alvenaria.

Este conjunto único de desenhos teve uma vida útil além de sua publicação no panfleto de Otis em 1870. Eles acompanharam um artigo publicado na edição de novembro de 1870 da revista The Technologist, que se descrevia como “Um Jornal Ilustrado de Engenharia, Manufatura e Construção”. O texto do artigo era essencialmente uma republicação do conteúdo do panfleto de Otis. Enquanto este artigo tinha o título simples de “Elevador de Passageiros Aprimorado”, quando os desenhos reapareceram dois anos depois na revista The American Builder (outubro de 1872), eles acompanharam um artigo intitulado “O Elevador Moderno”. Diferentemente de seu antecessor, este artigo era original e oferecia aos leitores uma ampla introdução ao elevador de Otis.

Os desenhos apareceram pela terceira vez em 1874 na publicação britânica Spons' Dictionary of Engineering. Eles apareceram em uma seção intitulada “Elevadores, Guinchos e Elevadores”, que ilustrava uma variedade de sistemas de elevadores (incluindo outras máquinas da Otis). Embora o texto que acompanhava os desenhos fosse, novamente, uma reimpressão do panfleto de 1870, os desenhos foram, aparentemente, redesenhados para esta publicação (Figura 5). Os desenhos “novos” são mais fáceis de ler (compare a legibilidade do contrapeso nas Figuras 1 e 5) e contêm um erro. Uma análise mais detalhada revela que o gravador britânico adicionou uma corda na parte superior direita do tambor de enrolamento, fazendo parecer que ambas as cordas de içamento passavam sobre o tambor de segurança (Figura 6). Esse erro pode indicar que o gravador não entendia o funcionamento do elevador da Otis; portanto, ele estava tentando “corrigir” um erro percebido no desenho original.

Embora seja impossível calcular o impacto da publicação desses desenhos nos EUA e na Europa (e outros casos de republicação podem estar por ser descobertos), é seguro presumir que sua apresentação relativamente completa de um elevador de passageiros moderno desempenhou um papel importante na introdução e comercialização dessa tecnologia para o mundo em geral.