Asansör Frenleri 1895-1927

Bu Tarih makalesinde, yazarınız erken fren sistemlerinin kısa bir sunumunu sunmaktadır.

Frederick A. Annett'in elektrikli asansörler üzerine ünlü kitabının ilk baskısı 1927'de çıktı. Annett frenlere iki bölüm ayırdı: biri doğru akım ve diğeri alternatif akım frenleri. İlki, fren teknolojisine genel bir giriş içeriyordu:

“Bir asansör makinesinde fren, ekipmanın en önemli parçalarından biridir, çünkü düzgün çalışması sadece güvenliğine değil, aynı zamanda makinenin tatmin edici çalışmasına da bağlıdır. Eğer fren çalışmazsa, aracın kontrolü operatör tarafından kaybedilebilir ve ciddi sonuçlar doğurabilir. Frene çok sert basılırsa, yolcular için hoş olmayan bir sarsıntı ile araç durdurulacak ve donanım gereksiz yere zorlanacaktır. Frene yeterli kuvvet uygulanmadığında aracın kontrolü ve zemine iniş yapması zorlaşacaktır.”^[1]

Annett ayrıca şunları kaydetti: “Asansör frenleri, makine türleri ve markaları olduğu kadar çok biçimde yapılmıştır, bu nedenle herhangi bir makalede yapılabilecek tek şey, farklı türlerden birkaçını ve nasıl çalıştıklarını belirtmek ve ayarlanır.”^[1]

Bu giriş yorumlarını, sekiz doğru akım fren sisteminin resimli bir tartışması izledi. Annett bazı sistemlerden açıkça "önceki" fren tiplerinin temsilcisi olarak bahsetmesine rağmen, okuyucuda yazarın öncelikle çağdaş teknolojileri tartıştığı izlenimi bırakılmıştır. Ancak içeriğin incelenmesi, kitap yayınlandığında bu fren sistemlerinin çoğunun 30 yıldan daha eski olduğunu ortaya koyuyor.

1890'ların ortalarında, Elecktron Manufacturing Company bir elektrikli/mekanik fren sistemi geliştirmişti (Şekil 1). Fren pabuçları, fren tekerleğini neredeyse tamamen çevreleyen iki kavisli kol veya banttan oluşuyordu. Orijinal tasarımda ahşap fren pabuçları taşıyan dökme demir bantlar kullanıldı (1910'da bunlar deri pabuçlarla değiştirildi).

Bantlar, tekerleğin bir tarafında menteşeli ve diğer tarafında fren koluna bağlandı. Kolun hareketi bir elektromıknatıs ve bir hava kontrol paneli tarafından kontrol edildi. Elektromıknatısa enerji verildiğinde, fren kolunu kaldıran ve frenleri serbest bırakan bir pistonu yukarı doğru itti. Güç kesildiğinde kolun ağırlığı frenlerin kapanmasına neden oldu. Amortisör, bu eylemlerin hızını kontrol etti ve fren çok hızlı uygulanmayacak şekilde ayarlandı, böylece yumuşak bir durma sağlandı.

Aynı dönemde Otis, bant tipi fren pabuçlarını da içeren bir elektrik/mekanik tasarım geliştirdi (Şekil 2). Bununla birlikte, bu frenle, normatif kullanımı operasyonda tamamen mekanikti ve frenin hareketi bir nakliye tekerleği tarafından kontrol edildi. Elektromıknatıs bir güvenlik cihazı olarak kullanıldı ve yalnızca asansörün üst veya alt sınırlarını aştığı durumlarda etkinleştirildi. Bu durumda, elektromıknatısın enerjisi kesilecek ve bu da frenin devreye girmesine neden olan bir ağırlık bırakacaktır.

Elektron ve Otis frenleri, bant tipi pabuçlarıyla, esasen 1860'tan 1900'e kadar en yaygın olarak kullanılan ve fren tekerleğini çevreleyen sürekli deri kaplı bir bant kullanan fren sisteminin varyasyonlarıydı. Bununla birlikte, 20. yüzyılın ilk on yılının sonunda, modern frenlerin temel özelliklerini oluşturan yeni bir tasarım ortaya çıktı.

Bu süre zarfında Otis, merkezi bir fren tekerleğinin her iki tarafına monte edilmiş deri kaplı fren pabuçlarını kullanan birkaç tamamen elektrikli fren sistemi geliştirdi. Her pabuç, merkezinde, çalışması frenin üzerine monte edilmiş bir yay tarafından kontrol edilen bir fren koluna bağlandı. Yayların hareketi, çift çekirdekli bir elektromıknatıs tarafından kontrol edildi. Enerji verildiğinde, elektromıknatıs yayları içe doğru çeker ve bu da frenleri serbest bırakır.

Bir asansör makinesinde fren, ekipmanın en önemli parçalarından biridir, çünkü düzgün çalışması sadece güvenliğine değil, aynı zamanda makinenin tatmin edici çalışmasına da bağlıdır.

Annett, bu tasarımın sadece "çalışma sırasında çeşitli parçaların küçük bir hareketi" gerektirdiğini belirtti.^[1] Ek olarak, fren pabuçları "ortalarından menteşeli olduğundan ve kollar tarafından yatay çapta tekerlekten kaldırıldığından, her noktada tekerlekten eşit bir mesafede kaldırılır".^[1] Bu, pabuçlar serbest bırakıldıklarında, tekerlekten genellikle biraz farklı mesafelerde olan ve zaman zaman ayakkabılarda düzensiz aşınmaya neden olan bant tipi frenlere göre bir gelişmeydi.

1911'de Otis mühendisi Frederick Hymans, Otis'in yüksek hızlı çekişli asansörlerde kullanıldığında yeni fren sisteminin çalışmasının ayrıntılı bir tanımını yaptı:

"Bu tip asansör makinelerinin önemli bir parçası frendir, çünkü makinelerin çok küçük mekanik sürtünmesi, kabini inişte tutmak için tamamen frene güvenmeyi gerekli kılar. Fren esasen bir tutma frenidir, yani makine dinamik frenleme ile pratik olarak durdurulana kadar pabuçlar uygulanmaz ve böyle ilginç bir gelişme sunar. Bu tür yüksek hızlı asansör makinelerinin, sürekli değişen yüklere sahip asansörleri durdurmak için sabit bir fren basıncı uygulanması durumunda ortaya çıkacak olan durma mesafelerindeki büyük değişiklik nedeniyle, mekanik frenleme ile durdurulması istenmez. Ayrıca, böyle bir frendeki aşınma, sürekli ayarlamalar gerektirecektir. Fren, yaylar tarafından tutulur ve kendi kendine endüksiyonu, devresinin kapanması ile fren pabuçlarının serbest bırakılması arasında kayda değer bir zaman gecikmesine neden olacak oranlarda bir şönt sargı ile donatılmış bir fren mıknatısı tarafından serbest bırakılır. Böylece armatür ve fren devreleri pratik olarak aynı anda kapanırken, fren serbest kalmadan önce tam motor torkunu oluşturmak için yeterli zaman geçer. Akım kesildiğinde, fren devreye girmeden önce motorun dinamik fren hareketiyle pratik olarak durmasına izin vermek için yine yeterli gecikme olur. Neredeyse tamamen dinamik frenleme ile durmanın avantajı ile birlikte, fren pabuçlarındaki aşınmanın minimum düzeyde olması ve bir kez ayarlandığında, frenin nadiren daha fazla ayar gerektirmesidir.”^[2]

Dinamik frenleme kullanımı aslında 1890'larda tanıtılmıştı ve daha önceki Elektron ve Otis sistemlerinin bir özelliğiydi.

Annett, Otis'in elektrikli frenlerinin iki örneğini gösterdi (Şekil 3 ve 4). İlki, "önceki yüksek hızlı asansör tiplerinden birinde kullanım için fren" olarak tanımlandı ve ikincisi, "yüksek hızlı doğrudan çekişli makinede" kullanılmak üzere tasarlanmış olarak tanımlandı. ^[1] İkincisinin çağdaş Otis teknik kılavuzları ile karşılaştırılması, bunun Annett tarafından tartışılan birkaç gerçek “modern” sistemden biri olduğunu ortaya koymaktadır (Şekil 5).

Bu gerçek, yüksek hızlı çekişli asansörlerin artan kullanımıyla birlikte, doğru akım frenleri ile ilgili bölümün son üçte birini bu sisteme ayırma kararını açıklayabilir.

Annett ayrıca bu sunumu fren çalışmasının temel yönlerini tartışmak için bir forum olarak kullandı. İlk olarak, asansörler tarafından taşınan ve "yukarı hareket halindeki tam yükün uç noktaları ve tam yükün aşağı inmesi" arasında değişen değişen yüklerin fren çalışması üzerindeki etkisini tanımladı. ^[1] Bu tartışmayı okuyucuya şunu hatırlatarak özetledi: “hareket eden bir kütlenin enerjisi, ağırlığı ile hızının karesi ile orantılıdır; bu nedenle, ağırlık ve hızın karesi arttıkça gerekli frenleme eylemi artar. Kütlenin iki katı, iki katı frenleme eylemi gerektirir; iki kat hız, dört kat daha fazla frenleme gücü gerektirir.”^[1]

Annett daha sonra “bir asansörün durmasını belirleyen üç farklı faktörü” tanımladı.^[1] Bunlar şu şekilde belirlendi:

1. Durmaya yardımcı olan veya buna karşı çıkan dengesiz yük nedeniyle yerçekimi kuvveti.
2. Elektrik kesildiğinde jeneratör görevi gören motor.
3. Fren pabuçlarının fren kasnağı üzerindeki sürtünmesi.^[1]

Her konu etraflıca tartışıldı ve fren çalışması üzerindeki etkilerini anlamak için gereken uygun formülleri içeriyordu.

Ayrıca biri dinamik fren sistemini ve diğeri fren sargısını gösteren iki devre şeması sağladı (Şekil 6 ve 7). İkincisi, sargı tarafından kullanılan dört direnci tasvir etti: “BR, fren direnci; ABR, yardımcı fren direnci; PBR, paralel fren direnci; (ve) PBR', yardımcı paralel fren direnci.”^[1] ABR, fren pabuçları serbest bırakıldıktan sonra fren sargı akımını azalttı. Bu, "fren mıknatısındaki ısınmayı" azalttı ve aynı zamanda çalıştırma sırasında frenin hızlı bir şekilde serbest bırakılmasını sağladı.^[1] PBR ve PBR' dirençleri, "fren pabuçlarının kasnağa yavaş uygulanmasını sağlamak için fren elektromıknatısında depolanan enerjiyi" kullandı.^[1]

Annett'in 1927 tarihli kitabında bulunan erken fren sistemlerinin bu kısa sunumu, 20. yüzyılın ilk çeyreği boyunca bu teknolojinin bir anlık görüntüsünü sunmaktadır. Ayrıca, bant ve pabuçlu fren sistemlerinin kesin kökenleri tartışılmadığından, birçok yönden bu önemli hikayeyi “ortada” bir yere bağlar. Fren sistemlerinin tarihini tam olarak anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır ve bu materyal gelecek makalelerde incelenecektir.

Araştırmaya değer ek bir konu da, aşağıdaki örnekte gösterildiği gibi Annett'in ayrıntılı olarak ele aldığı bir konu olan fren bakımıdır:

"Bir frenin düzgün çalışması beklenmeden önce, balatalarının yüzeyi iyi durumda olmalıdır. Fren pabuçlarını kaplamak için kullanılan üç yaygın malzeme vardır - deri, asbest ve ahşap - ve bu malzemelerin tercihi yaklaşık olarak belirtilen sıraya göredir. Astarların yüzeyi yağ ve kirden arındırılmalıdır. Yağ, dişli kutusundan sonsuz mil boyunca hareket edebilir ve fren tekerleğine bulaşabilir. Bu durumda ayakkabılar çıkarılmalı ve yağ ve kir camla kazınmalı veya benzinle yıkanmalıdır. Yağı emmek için Fullers toprağı uygulamaları yapılabilir, daha sonra astarın yüzeyini temiz bırakmak için kazınabilir. Deri fren balataları bazen kurur ve sertleşir, bu durumda iyi bir deri kaplama veya Neatsfoot yağı ile işlemden geçirilmelidir.”^[1]

Bu konu ayrıca, özellikle benzinin - kapalı bir çalışma alanında - temizlik maddesi olarak kullanılması önerisi gibi rehberlik ışığında, iş güvenliğine yönelik tutumların araştırılmasını içerecek olan gelecekteki makalelerde de incelenecektir.

Referanslar

^[1] Frederick A. Annett, “Elektrikli Asansörler,” New York: McGraw-Hill Kitap Şirketi (1927).

^[2] Frederick Hymans, “Oliver Binasında Doğrudan Çekişli Elektrikli Asansörler, Pittsburgh,” Electric Journal, (Haziran 1911).

^[3] Henry W. Ravenshaw, “Elektrikli Asansörler VI: Elektron Elektrikli Asansörler” Elektrik Dünyası (8 Mayıs 1897).

^[4] Henry W. Ravenshaw, “Elektrikli Asansörler VII: Otis Elektrikli Asansörler” Elektrik Dünyası (22 Mayıs 1897).

^[5] Asansörler, Uluslararası Ders Kitabı Şirketi, New York (1902).

^[6] William Baxter, Jr., “Elektrikli Asansörler,” Güç (11 Ocak 1910).

^[7] William Baxter, Jr., “Elektrikli Asansör: Mekanik Kontrollü Elektron Sistemi”, Güç (5 Temmuz 1910).