欧美液压电梯

在这篇历史文章中，我们了解到 VT 技术从一开始就是一个国际化的故事。

垂直运输 (VT) 技术的历史从一开始就是一个国际化的故事。 在整个 19 世纪，欧洲和美国的工程师、发明家和制造商通过技术期刊上发表的文章、专利记录和旅行了解彼此的活动。 然而，虽然一个国家的技术媒体报道发生在其境外的事件并不少见，但比较国际研究却很少见。 最早的此类研究之一发表于 1883 年。 Die Hebezeuge（起重机）由德国工程师阿道夫·恩斯特（Adolf Ernst，1845-1907 年）撰写，包含对德国、法国、英国和美国的起重机、工业升降机、货运升降机和客梯的广泛检查。该检查涉及广泛的电梯技术，包括液压系统、并构成了一个有趣的镜头，通过它可以查看过去。

Ernst 在他职业生涯的早期就对这个话题产生了兴趣。 1863 年高中毕业后，他没有在大学里追求对机械工程的兴趣，而是进入了劳动力市场并在柏林的 Weber Maschinenfabrik 工作。 经过一年半的工作，他决定继续在当地的一所贸易学校柏林 Gewerbeinstitut 接受教育，该学校为制造专家提供培训。 1866 年普奥战争期间，他的教育因服兵役而中断。 1868 年，他加入了柏林的 E. Becker Maschinenfabrik。 Eduard Becker (1832-1913) 也曾受雇于 Weber Maschinenfabrik。 他于 1866 年离开，成立了自己的公司，并迅速将自己确立为货运电梯和工业电梯的领先制造商。 这是 Ernst 对 VT 世界的正式介绍。 然而，虽然这段经历对这位年轻的工程师产生了重大影响，但仅仅一年后他就离开了前往英国，在那里他计划工作并提高他的语言技能。 在那里，他曾在两家与铁路行业相关的公司工作。

1870 年，他母亲的去世迫使他返回德国。 在那里，他加入了柏林的 Maschinenfabrik von L. Schwartzkopff，专门制造机车。 然而，1870 年中期爆发的普法战争使他重新服兵役。 恩斯特在战争期间两次受伤，第二次受伤导致终生健康状况需要持续护理。 在漫长的初期康复期间，他回到了学校，再次在柏林 Gewerbeinstitut 学习。 在那里，他遇到了 Hermann Wiebe 教授，他鼓励他继续研究电梯，这导致 Ernst 写了一篇关于 1855 年至 1875 年起重机发展的批判性分析。他于 1876 年完成学业，并在学院任教。 Halberstadt Gewerbeschule 作为机械工程教师。 在他安顿好新职位后，他开始工作 死神. 他的希望（和目标）是将这本书用作促进他职业生涯的一种手段。 事实上，这本书大获成功，以至于 1884 年他获得了斯图加特技术学院（Technische Hochschule）的职位。

死神 是一本有趣的书。 虽然它最出名的是它的缩写名称，全称， 提升机结构的理论与批评 (Die Hebezeuge Theorie und Kritik Ausgeführter Konstruktionen)，讲述了他的分析方法。 他的方法也很实用。 在这本书的序言中，他只感谢了两个人的名字：Hermann Wiebe 和他的“实践老师，柏林的 E. Becker 先生”。^[1] 这种基于实践的方法在本书的副标题中很明显： 工程师和建筑师手册和学生自学指南，以及提供的众多数学公式，用于解释电梯系统和组件机械操作背后的逻辑。 恩斯特的方法也是学术性的。 他对脚注的使用展示了他调查的学术性质，并允许读者寻求更多信息。 最后，本书插图丰富。 正文包含 306 幅插图，随附的地图集包括 46 页折页，其中包含大约 400 幅图画。

液压电梯的内容分为直接作用和间接作用两部分（前者依靠柱塞移动轿厢，而后者使用绳索）。 Ernst 介绍了这个话题，他观察到直接系统通常比间接系统更安全。 直动式系统也被描述为客梯的主要选择，货梯仅在提升高度适中或负载较大时才使用直动式系统。 这一观察显然是以欧洲为中心的，因为它忽略了美国蒸汽动力乘客电梯和威廉·E·黑尔的间接作用乘客系统的广泛存在。

他对直接作用系统的讨论始于对法国工程师 Félix Léon Edoux（1827-1910 年）的开创性工作的简要概述。 Ernst 承认，“简单的直接作用式乘客电梯只有通过 Edoux 为 1867 年巴黎世界博览会安装的电梯才为欧洲大陆上更广泛的圈子所熟知。”^[1] 虽然这一事件导致这种类型的电梯经常被描述为使用 爱杜系统, Ernst 还指出，在 1867 年之前，英国的大型酒店已经使用了直动电梯。 爱杜系统 也许令人惊讶的是，它不是法国人，而是德国人：他描述了 1880 年由柏林 Anhaltischen Maschinenbau Aktien Gesellschaft 主管 Emil Blum 设计的乘客电梯。 汽车连接到一个直接柱塞，其运动由连接到轴底部操作阀的托运绳控制（图 1）。

Ernst 将操作阀称为“平衡活塞控制器”，他表示该设计源自美国的 Lane and Bodley 公司。^[1] Blum 意识到 Lane 和 Bodley 阀门的一个可能来源是奥地利工程师 Alois Riedler 在美国百年展上展出的关于电梯的广泛报告（Ernst 在他的脚注中也引用了这份报告）。^[2] 两个阀门的比较揭示了设计上的明显相似性（图 2）。 Blum 的设计还采用铸铁配重来补偿“柱塞的自重”（图 3）。^[1] 两个配重通过链条连接到汽车上，Blum 将其重量（当它们在滑轮上来回传递时）包含在确定配重尺寸的公式中。 该系统的一个方面在文中只简要提及，但它是四张图纸的主题，是导轨和汽车滚柱导轨。 T 形金属导轨连接到嵌入竖井砖墙的木柱上，滚柱导轨环绕导轨的两侧（图 4）。

Ernst 认识到，采用配重的直动式系统的一个关键设计方面是确保柱塞和汽车之间的牢固连接。 他提到了 1878 年巴黎大酒店的液压电梯事故，当时汽车与活塞脱离，被配重向上抬，撞到竖井顶部，然后坠落到底部，造成机上所有人死亡。 虽然他表示这些电梯设计良好，是安全的，但他指出，法国工程师 Emile Heurtebise 和 Ferdinando Tommasi 发明的直接作用系统消除了这个问题，因为它不依赖于配重。 他们的设计利用了一个补偿缸来平衡汽车和柱塞的重量。 恩斯特还评论了该系统在整个法国的迅速采用：电梯于 1879 年获得专利，到 1881 年，“巴黎有 XNUMX 部，尼斯有 XNUMX 部，蒙特卡洛、戛纳、里昂、吕雄、昂热、巴塞罗那、等。”^[1] 有趣的是，他没有讨论实际安装。 他的描述和随附的插图以一般方式对机器进行了说明（图 5）。

他对间接作用液压电梯的讨论始于一个生硬的警告。 只有当用户（或设计师）愿意“放弃”“由柱塞直接支撑汽车所提供的安全性”时，这些机器才是可行的选择。^[1] 间接作用系统的主要优点包括成本较低（无需钻孔或地下安装）和设计灵活性，因为液压缸可以“安装在任何所需的位置”。^[1] 关键的设计决策涉及滑轮的数量和绳索系统的性质。 恩斯特首先描述并说明了最早和最简单的间接作用机器之一，它由奥地利工程师安东·弗赖斯勒（Anton Freissler，1838-1916 年）设计，用于 1873 年的维也纳世界博览会并展出。 该系统采用紧邻轴的细长液压缸。 柱塞连接到一根提升绳索，该绳索穿过单个滑轮。 该车还配备了安全钩，以防绳索失效（图 6）。

William E. Hale 的绳索液压电梯被认为是 Freissler 设计的美国替代方案和改进版本（图 7）。 主要优点是封闭的液压缸和位于柱塞顶部的配重。 这些功能补偿了汽车的重量，并有助于防止汽车上升和下降时动力损失。 有趣的是，因为他显然主要依赖 Riedler 的报告来获取有关美国设计的信息，所以 Ernst 并不知道到 1880 年 Hale 的电梯作为 Otis 的标准液压电梯销售（并且最著名）。

Ernst 通过对 F. Witte 于 1874 年为柏林 Reichspost 大楼设计的电梯的简要检查，继续他对间接作用系统的讨论。 电梯采用了一个短的垂直液压缸和两组滑轮（图 8）。 他以两台卧式机器的比较介绍结束了对间接作用系统的讨论。 Ernst 首先讨论了 Lane & Bodley 的水平液压电梯发动机。 再次，他的主要来源是 Riedler，他描述并说明了一台机器，该机器具有一组可拆卸的滑轮，可在需要额外提升动力时使用（图 9）。 Ernst 声称，这个想法是由两位英国工程师 Bryan Johnson 和 Edward B. Ellington 在设计垂直液压货运起重机时提出的。^[3] Ernst 称赞了“美国对英国专利的利用”，并声称 Lane & Bodley 的设计“是首选，因为通过倍增行程关闭的滚轮完全静止并且不会无用地增加绳索阻力”，发生在英文设计中。

水平间接作用机器的第二个例子是德国电梯，Ernst 声称它是基于 Lane & Bodley 的设计。 该机器由 Blum 设计，由 Anhaltischen Maschinenbau Aktien Gesellschaft 制造，用作柏林铁路酒店的行李升降机。 Ernst 还报告说，该系统采用了“纽约奥的斯兄弟公司推出的带离心调节器的安全鼓，用于蒸汽电梯”。^[1] 连接到液压发动机的绳索驱动安全卷筒的运动，该卷筒带有两根起重绳索。 不幸的是，恩斯特没有说明完整的系统。 但是，他确实提供了 Blum 版本的 Otis 安全鼓的图纸（图 10）。 Ernst 还对这种安全性进行了评价，指出虽然该系统“防止超出正常下降速度……不用说，笨重的 Otis 离心式制动装置可以被更新、改进和简化的离心式制动调节器取代。 ” 由 Bernhard Stauffer 和 Eduard Becker 设计。^{[1 4]} 这两种德国设计都依靠离心运动来推动制动蹄抵靠圆形外壳的内表面。 Becker 保险装置安装在起重平台上，其转速由小齿轮控制，该小齿轮与延长轴高度的垂直齿条啮合（图 11）。

Ernst 对液压电梯的比较和批判性分析与他自始至终采用的方法一致 死神. 未来的一个项目涉及检查他关于各种系统的所谓属性和局限性的批评和主张的准确性。 一项相关的工作涉及对贯穿本书的众多公式的分析。 像这样的跨国调查是不寻常的，它的存在提醒人们 19 世纪的工程师有能力保持对周围环境之外的事件的理解和意识。 虽然信息在 1800 年代后期传播的速度比今天慢得多，但它确实传播了并且随时可用——对于那些愿意寻找它的人。

案例

[1] Adolf Ernst, Die Hebezeuge Theorie und Kritik Ausgeführter Konstruktionen, Berlin: Verlag von Julis Springer (1883)。
[2] Alois Riedler, Personen- und Lastenaufzüge und Fördermaschinen, Vienna: Commission-Verlag von Faesy & Frick (1877)
[3] Bryan Johnson 和 Edward B. Ellington，液压起重机，英国专利号 3,409（15 年 1870 月 XNUMX 日）。
[4] Bernhard Stauffer，Regulator an Aufzügen，德国专利号 2,798（17 年 1878 月 7,205 日）和 Eduard Becker，Neuerungen an Centrifugalbremsen，德国专利号 6（1879 年 XNUMX 月 XNUMX 日）。