ESCO电梯公司，第二部分

从小说《美人鱼升降机》到无孔液压系统

作者：EW 记者 Lee Gray 博士

1957年1月，电梯服务公司（Elevator Service Co.）创始人罗伯特·F·（鲍勃）·洛夫里奇宣布公司更名为ESCO电梯公司（ESCO Elevators, Inc.）。此次更名直接源于公司成功将ESCO油液电梯打造成为垂直运输（VT）行业知名品牌。更名之际，公司办公室也迁入新址，并成立了新的“实验与研发实验室”。^[1] 建立专门的研发设施体现了洛夫里奇对产品开发的重视。他表示：“业界可以期待我们的新实验室带来令人瞩目的创新成果。”^[1]

ESCO立即充分利用了新设施，1958年10月6日，洛夫里奇为一种新型电梯控制器提交了专利申请：

本发明的总体目的是提供改进的液压电梯控制装置和布置。更具体地说，本发明的目的是提供一种电梯选择装置，该装置结构简单、可靠、易于维护、高效且制造和安装成本低廉……本发明的主要特征包括选择器组件以及选择器凸轮和皮带​​组件。^[2]

选择器组件安装在轿厢吊索的上侧，选择器凸轮和皮带​​组件安装在相邻的轴壁上（图 1）。控制器设计为：如果轿厢“漂移超过预设的地面高度”，凸轮将激活重新调平开关，启动电机，轿厢将根据需要缓慢上升或下降。

该专利旨在解决问题

1961 年 3 月 6 日，洛夫里奇提交了一份关于改进液压缸结构的专利申请（图 2）。^[3] 他所解决的问题是过去30年液压电梯使用过程中逐渐出现的一个问题：

在液压电梯装置中，电梯升降柱塞必须延伸到地面以下。柱塞在装有液压油的缸体或壳体内运行，液压油在压力下泵送以驱动电梯。因此，升降机的大部分长度都在地面以下，缸体或壳体的外部暴露在外。尽管采取了诸如包裹、涂层等措施，升降机缸体或壳体仍会因化学作用和电解作用而发生腐蚀和磨损。当腐蚀或磨损（或两者兼有）发展到一定程度时，缸体或壳体就会破裂，导致液压油泄漏，进而造成电梯故障。在某些情况下，破裂可能突然且范围很大，导致电梯下坠，造成灾难性后果。^[3]

解决方案是将提升油缸设计成在辅助油缸内运行：

“位于地面以下、易受腐蚀和侵蚀作用的千斤顶单元油缸或壳体部分应采用双层壁结构，并在内壁与两层壳体壁之间的空间之间设置尺寸合适的液压流体通道。这样，壳体内壁就不会暴露在外，从而避免腐蚀或侵蚀。液压油将充满内外壁之间的空间，因此，当外壁破裂时，液压油的泄漏速率将由选定的流体通道尺寸决定，并受到控制……这种‘受控’的流体流速可能会导致电梯出现明显的向下位移，从而使人能够察觉到壳体外壁的破裂，但这种向下位移的速率不能超过流体通道所决定的速率，因此即使发生突然且大面积的破裂，电梯也不会坠落。”^[3]

该设计的目的是立即发出“房屋破裂的警告”，并“防止因房屋突然大面积破裂而导致的事故”。^[3] 如果发生破裂，可以通过关闭位于“流体通道”上的阀门来停止流向外壳的油液。这种设计非常成功，因此在ESCO的宣传材料中得到了显著展示（图3）。

进入泳池梯升降机

在此期间，洛夫里奇在致力于改进液压电梯设计的同时，还研发并获得了以水代替油的液压升降系统的专利。采用水基升降机的理由源于电梯的特殊应用场景。洛夫里奇对需要解决的问题描述如下：

“游泳池通常会在关键位置设置固定梯子，方便游泳者随时爬出泳池。然而，爬出水面时，人们会感觉自身重量远超正常水平。对于许多身体状况欠佳的人来说，爬梯出水是一项艰巨的任务。对于老年人和行动不便者而言，爬出泳池的困难程度甚至会让他们放弃游泳。即使是年轻力壮的人，频繁地爬出泳池（例如跳水时）也会消耗大量精力。除了困难和不便之外，爬固定梯出水还存在潜在危险。在固定梯上滑倒可能导致疼痛，有时甚至会造成严重的伤害。因此，我认为有必要研发一种可以替代固定式泳池梯的装置，从而消除其缺点、不便之处以及潜在危险。”^[4]

洛夫里奇对这个“问题”的描述十分严肃，而他的解决方案也同样详尽，那就是一个只有一个台阶的液压泳池“梯子”：

“想要被抬出泳池的人只需抓住扶手前部，站上台阶即可。人站在台阶上的重量会使台阶绕铰链轻微旋转，向下推动控制阀柱塞至启动位置，打开阀门进气口与气缸接口的连接，并关闭排气口……当台阶到达行程上限时，乘客可以方便地踏上平台。乘客踏下台阶后，偏置弹簧会将控制阀柱塞推回非启动位置，关闭进气口，并打开气缸接口与排气口的连接……台阶、脚踏板和扶手组件的空载重量足以推动活塞向下移动……直至装置停在行程下限……（然后）即可迎接下一位乘客。”^[4]

该专利的文字和图纸的清晰度与他的其他专利一致（图 4）。

《娱乐周刊》展示了“美人鱼升降机”

故事讲到这里，我们或许可以合理地认为，洛夫里奇的泳池梯形升降机属于“有趣”但从未投入商业生产的电梯专利之列。然而，正如前文所述，洛夫里奇并没有把时间浪费在那些被认为没有商业价值的项目上。因此，早在1960年，也就是专利尚未颁发之前，电梯行业和美国游泳爱好者就已经见识到了这款名为“美人鱼升降机”的产品。1960年6月，《电梯世界》杂志就向电梯行业介绍了这款产品：

这款液压千斤顶完全由黄铜制成，利用任何水压高达 50 磅的水系统进行驱动。当游泳者踩在单级台阶上时，阀门启动，水流入气缸。活塞杆连接在台阶和可移动扶手上。水压将游泳者、台阶和扶手提升到泳池池边。台阶保持在高位，直到游泳者的重量移除，然后依靠重力返回到低位。每个完整循环大约会向泳池中添加 1.25 加仑的水——这是泳池正常补水的一部分。垂直背板、水平顶板和台阶均采用增强玻璃纤维制成，并提供多种颜色选择。该装置并非直接放置在泳池底部，而是由顶板支撑在泳池池边。^[5]

鉴于产品名称，文章配图是一位身着泳装的年轻女子刚刚被从泳池中抬出，这或许并不令人意外（图 5）。文章还报道说，位于沃斯堡的 Zehnder 公司是这款独特升降机的主要“营销代理，并将主要通过游泳池设备经销商销售该产品，不过 Loughridge 先生表示，如果 ESCO 分销商愿意，也可以经销该设备。”

1960年和1961年夏季，全国各地多家报纸刊登了关于美人鱼升降机的短文，其中包括 “大众科学” 和 “新闻周刊”许多报纸文章的语气往往对新建电梯的必要性持怀疑态度：

“最近，一种名为‘美人鱼升降机’的小玩意儿成了泳池里懒人的福音。如果你懒得爬出泳池，只需踩上升降机，就能被送到泳池边。这个踏板利用水压运行，用完后会自动下沉，随时准备迎接下一个筋疲力尽的游泳者。”^[6]

简洁 “大众科学” 文章（其中包含“美人鱼”的照片）的评判性较弱，并为潜在买家提供了有用的信息：

“[这款]泳池升降机利用花园水管的压力上升。您只需踩上台阶，利用自身重量即可启动。当您走到顶部的防滑平台上时，水会流入泳池，重力会将梯子放下，方便下一位使用者。[这款]美人鱼升降机的售价为 440 美元，另加运费。联系人：Zehnder 公司，邮政信箱 331，沃思堡。”^[7]

位于洛杉矶（当然）的加州美人鱼公司在一则广告中描述了该升降机的安装便捷性：

“美人鱼升降机让泳池梯子成为历史！豪华泳池配件的最新力作——全自动美人鱼升降机！外观像梯子，工作原理像电梯，轻松将游泳者从水中提升。利用水压运行——无需电机、水泵、齿轮——永不磨损！是酒店、汽车旅馆和私人泳池的理想之选——凡是需要顶级配置的地方，它都能满足您的需求！15分钟即可安装到任何泳池。立即致电——让您的泳池焕然一新！”^[8]

五个感叹号（！）是典型的洛杉矶（或许还有好莱坞）炒作的象征，我们很想知道阳光明媚的加州究竟安装了多少台美人鱼升降机。可惜的是，无论是加州还是其他地区，都没有留下任何销售数据。

无孔液压系统

在此期间，洛夫里奇研发部门开展的两项——或许更为主流的——VT项目是无孔液压系统的开发。ESCO 的成果包括传菜梯和客用电梯。这些系统由 EW 于 1959 年 9 月进行了描述。^[9] 小型升降机采用了绳索式设计：

“Esco公司的液压式传菜升降机采用千斤顶，千斤顶安装在油箱底座上，与轿厢并排而立。滑轮位于柱塞延伸段下方，通过缆绳装置，使轿厢速度与柱塞速度之比达到2:1。因此，轿厢行程是柱塞行程的两倍。” （图6）^[9]

《娱乐周刊》还指出：

“这种使用钢索提升的装置不适合电梯制造，除非能在轿厢框架中安装经批准的安全装置，但对于小型升降机来说，这种应用非常合适。”^[9]

鉴于 ESCO 的绳索方案类似于 19 世纪最后 25 年盛行的垂直液压乘客系统，令人惊讶的是，ESCO 和 EW 都没有意识到这种“新”设计中蕴含的现代可能性。

ESCO的直推式无孔液压乘客电梯被EW誉为“首款此类乘客电梯”。事实上，ESCO的这款电梯“已经运行一年多了”。它安装在俄克拉荷马州塔尔萨市的菲尔塔大厦，服务于该大厦的22层和23层。

“由于电梯要安装在装修非常豪华的办公室套房上方，因此安装时必须取消平台下方的任何液压千斤顶，并使用一个非常浅的地坑——15英寸。我们已获得相关规范部门的特别许可，允许使用如此浅的地坑。在这种情况下，泵装置位于24层舱口上方。”^[9]

液压千斤顶和导轨位于竖井后部（入口对面），轿厢向前悬臂式布置（图 7 和图 8）。正如 EW 所述：

这种“爬墙式”结构意味着电梯平台完全悬于轿厢吊索之上，电梯轿厢及其载荷的全部重量会产生弯曲变形，这种变形必须通过导轨对钢轨的压力来抵消。这个问题通过一种特殊设计的无油导靴有效地解决了……吊索的垂直尺寸至关重要，必须与电梯的总行程长度成正比。由于填料函必须位于平台边缘与舱口后壁之间的间隙中，因此设计了一种具有最小直径的特殊填料函。^[9]

尽管ESCO的液压式传菜梯后来成为其标准产品之一，但该公司似乎并未继续研发或建造无底洞乘客电梯。此外，虽然该公司提交了与传菜梯和电梯设计相关的专利申请，但最终均未获得任何专利。

本系列文章的最后一部分将探讨 ESCO 的产品线及其在 20 世纪 60 年代、70 年代和 80 年代对液压电梯的持续发展。 

案例

[1] “电梯公司更名为：ESCO”， 沃斯堡星电报 （1月2，1957）。 

[2] Robert F. Loughridge， 电梯装置美国专利 2,938,603，申请日为 1958 年 10 月 6 日，颁发日为 1960 年 5 月 31 日。 

[3] Robert F. Loughridge， 液压电梯千斤顶单元美国专利 3,065,738，申请日为 1961 年 3 月 6 日，颁发日为 1962 年 11 月 27 日。 

[4] Robert F. Loughridge， 泳池梯子升降机美国专利 3,088,123，申请日为 1960 年 4 月 19 日，颁发日为 1963 年 5 月 7 日。 

[5] “美人鱼升降机”，EW（1960 年 4 月）。 

[6] Betty Milburn，“她对帽子的了解可谓‘无所不知’”， 图森市民报 （June 21，1961）。 

[7] “游泳池电梯”， “大众科学” 179（1961 年 7 月）。 

[8] 加州美人鱼广告， 洛杉矶时报 （7月10，1960）。 

[9] “无孔液压系统组合”，EW（1959 年 9 月）。