Гидравлические лифты в Англии

Разделы

Главная страница

Публикации

Гидравлические лифты в Англии

Часть первая

В январе 1882 года в сборнике «Материалы института инженеров-механиков» опубликована статья Эдварда Б. Эллингтона (1845 - 1914) «Гидравлические лифты для перевозки пассажиров и грузов». Автор был партнером в компании Hydraulic Engineering Co., основанной в 1869 году инженером Брайаном Джонсоном в Честере, Великобритания. К середине 70-х годов XIX века компания начала специализироваться на производстве гидравлических систем, и в результате этой деятельности с 1869 по 1882 год получила 11 патентов.

Два из них относятся непосредственно к гидравлическим лифтам: «Гидравлические лифты» (патент № 4,269 от 20 октября 1880 года) и «Балансировка гидравлических лифтов» (патент № 5,149 от 9 декабря 1880 года). Последняя система стала основной темой упомянутой статьи Эллингтона, которая к тому же содержит краткий обзор типичных гидравлических систем в Англии, что позволяет рассматривать статью как своего рода введение в историю этих лифтов в Англии в конце XIX века.

Отметив, что «в последние 10-15 лет» в Англии получили распространение «лифты, работающие от механической энергии», Эллингтон пишет: «... за исключением верфей и грузовых железнодорожных станций, установка механических подъемных устройств в общественных зданиях, на складах, в гостиницах, даже крупных, все еще является скорее исключением, а не правилом». Однако он полагает, что в будущем необходимость в них будет расти по мере роста стоимости земли в «крупных городах» и «соответствующим увеличением высоты зданий». Более высокие здания - это большее количество лестниц, что ведет к необходимости использования «механической подъемной силы какого-либо рода», обеспечивающей «комфортность и удобство» пользователей. Эту знакомую рационализацию в отношении необходимости в лифтах сопровождает столь же знакомая озабоченность безопасностью. Интересна данная Эллингтоном характеристика вопроса безопасности. Он полагает, что, хотя большинство людей считают, что лифты небезопасны, они все же чувствуют, что вынуждены использовать эту новую технологию:

«Несчастные случаи в лифтах, особенно приводимых в действие механическим путем, настолько участились, что многие сомневаются в их приемлемости из-за связанного с ними риска. Но все в большем количестве случаев их использование становится необходимым, и приходится идти на риск».

Критическим моментом, конечно, была степень риска, которую следовало «свести к минимуму».

По мнению Эллингтона, элемент риска, связанного с лифтами, непосредственно зависит от типа лифтов, которые он подразделяет на две основные категории: использующие «механические средства» или устройства и приводящиеся в движение вручную, с помощью пара, воздуха, газа или электрической энергии, и гидравлические лифты. О ручных лифтах он говорит как о «лебедочных или ручных талевых подъемниках», которые обычно используются на производстве или в складах. Большинство базовых систем Эллингтон описал как устройства, где используется намоточный барабан, катушечный блок (блок в сборе, установленный на консоли, выходящей на внешнюю сторону склада) и цепь или канат с крюком, перемещающий нагрузку вверх и вниз. Намоточный барабан приводится в движение вручную, или с помощью ворота, или с помощью бесконечного каната, идущего к намоточному барабану через большой шкив. В статье Эллингтона приведены чертежи с вертикальной проекцией установки, в которой используется два типа воротов и бесконечный канат. На чертежах показан тормоз, соединенный со шкивом, через который проходит бесконечный канат, и управляемый с помощью отдельного тормозного каната. Использование терминов «катушечный блок» и «тали» несколько удивляет, поскольку они больше ассоциируются с кораблями, а не со зданиями. Эллингтон с 1862 по 1865 год был подмастерьем в компании John Penn & Sons, известным производителем корабельных двигателей и другой корабельной техники, что объясняет такую терминологию.

Эллингтон пишет, что простое «добавление клети с направляющей к цепи» подъемника «превращает устройство в лифт». Превращение лебедки в лифт требовало и наличия защитного устройства: «Излюбленная идея - вставить над или под клетью защитное устройство, удерживающее клеть на месте в случае обрыва цепи или каната». С оправданным, возможно, цинизмом Эллингтон замечает: «Каждые несколько месяцев рождается новое защитное приспособление, всегда самое лучшее из всех когда-либо разработанных и гарантирующее, что оно выдержит любые самые суровые испытания и проверки, каким только можно его подвергнуть». В отношении общей безопасности механических или редукторных систем он считает, что «обычно нет почти никакой разницы в используемых механизмах ... это просто вопрос того, какой вид силы приводит его в движение». Озабоченность Эллингтона этими системами показывают его комментарии по поводу новейшей из существующих разновидностей движущей силы: «Использование электричества в подъемных устройствах находится еще в колыбели. Однако, судя по попыткам использовать его в качестве движущей силы для таких устройств, оно, по-видимому, обладает теми же недостатками, что и другие рассматриваемые методы». Основной дефект - наличие слишком большого количества компонентов, в том числе: цепь или канат, зубчатая передача, намоточный барабан и защитные устройства - все это просто слишком многочисленные возможности для поломки и потенциального несчастного случая.

Эллингтон полагает, что решение проблемы безопасности лифта следует искать в использовании гидравлической энергии. Однако, хотя он считает гидравлические лифты более безопасными, чем другие системы, по его мнению, все такие лифты обеспечивают одинаковый уровень безопасности. Эллингтон подразделяет гидравлические лифты на два основных типа: основанные на конструкции Уильяма Армстронга для гидравлических кранов и гидравлические системы прямого действия. Он показал три разновидности лифтов типа Армстронга (он называет их «гидравлические тали»). В первом использовался двигатель с горизонтальным толкателем, а также с фиксированными и движущимися ускоряющими шкивами и клетью с противовесом (интересно, что противовес присоединялся к цепи, идущей от гидравлического двигателя, а не висел отдельно, идя от кабины). Вторая схема предусматривала двигатель с вертикальным обратным толкателем, а в третьей схеме использовалась гидравлическая система с вертикальной цепью, которая приводила в движение меньший намоточный барабан, соединенный с намоточным барабаном, перемещающим клеть. В чертежах Эллингтона по каждой системе дан общий вид устройства и детальное изображение узлов, например, соединение отводного каната с клапанным механизмом двигателя с горизонтальным толкателем. Гидравлические лифты прямого действия, относящиеся ко второму типу по Эллингтону, подразделяются еще и на три категории: системы без противовесов, системы с противовесами и сбалансированные гидравлические системы.

Более предпочтительная, или «более безопасная» конструкция - «гидроцилиндр прямого действия без противовеса». Иллюстрируя эту систему, Эллингтона показывает полукруглую кабину с обитой скамьей и систему управления с отводным канатом, движущуюся в лестничном колодце. Однако, хотя Эллингтон утверждает, что для этой системы «вопрос абсолютной безопасности, видимо, решен», сама простота конструкции представляла собой функциональную проблему: при заданном давлении и поднимаемой нагрузке существует ограничение на высоту подъема лифта. Давление в области плунжера гидроцилиндра уменьшается по мере подъема плунжера. Во время подъема при заданном давлении воды плунжер будет уходить на некоторое расстояние, а затем останавливаться; при спуске под заданной нагрузкой он будет идти вниз на какое-то расстояние, а затем останавливаться.

Решением этой проблемы было использование противовеса для балансировки веса плунжера гидроцилиндра: стандартная практика предусматривала добавление противовесов и цепей, перекинутых через расположенные вверху шкивы. Цепи обладали весом, достаточным для уравновешивания смещения плунжера. Когда кабина находится внизу, плунжер и клеть уравновешиваются весом противовеса минус вес цепей, а когда кабина находится наверху, плунжер и клеть уравновешиваются весом противовеса плюс вес цепей.

Однако в этой системе вновь возникала «умеренная вероятность несчастного случая» из-за воздействия противовеса на плунжер гидроцилиндра при его подъеме: в гидравлических лифтах прямого действия цепь противовеса и грузы полностью меняют характер нагрузки на плунжер гидроцилиндра. Значительная часть плунжера сверху, вместо того чтобы поддерживать клеть как колонна, свисает с нее: часть плунжера растянута, другая часть всегда сжата, а нейтральный участок все время меняет положение в соответствии с давлением на плунжер. Если плунжер сломается над нейтральным участком или не выдержит соединение между плунжером и клетью, клеть будет резко выдернута вверх противовесом. Такой несчастный случай произошел в Париже в гостинице Grand Hotel в 1878 году, погибло три человека. По мнению Эллингтона, решить проблему можно, увеличив давление воды на плунжер так, чтобы не требовался противовес для эффективной и безопасной работы.

В этой точке статья Эллингтона начинает идти в непредвиденном направлении: вместо описания собственной конструкции, решающей эту проблему, он описывает систему, спроектированную Фердинандо Томмази и Эмилем Хортебизе. Их команда работала во французской компании Ascenseur Heurtebise, в Париже, и система запатентована во Франции, Бельгии, Италии, Германии и Испании в 1878 году, а в США - в 1881 году («Гидравлический лифт и подъемник», патент № 247,133). В их лифте («L’ascenseur a compensateur») использована пара взаимосвязанных вертикальных уравнительных цилиндров, которые уравновешивают вес клети и плунжера, гарантируя, что плунжер останется в сжатом состоянии. По словам Эллингтона, хотя эта система «удовлетворительна с точки зрения безопасности, <...> вес и размер цилиндров, а также движущихся деталей настолько велик, что использование такой системы в большом количестве непрактично». С учетом такой критики лифта Томмази и Хортебизе и в сочетании с тем, что это единственная иностранная конструкция, рассмотренная Эллингтоном (например, ничего не говорится о широко известном вертикальном гидравлическом лифте компании Otis), несколько удивляет, что именно эту конструкцию он проанализировал и проиллюстрировал в своей статье.

Однако описание конструкции Томмази и Хортебизе, возможно, было необходимо, поскольку базовый метод работы лифта Эллингтона аналогичен (Эллингтон запатентовал свой лифт во Франции в 1881 году - патент № 142,135). Пожалуй, поэтому он и отметил, что в его лифте устранены проблемы, присущие лифту Томмази и Хортебизе, и что его пассажирский лифт отвечает «всем требованиям по идеальной безопасности, скорости и экономичности». Он описал наиболее важные рабочие характеристики своего лифта так:

1. В качестве движущей силы используется вода или под высоким, или под низким давлением.

2. Плунжер гидроцилиндра постоянно находится в сжатом состоянии и непосредственно поддерживает нагрузку.

3. Собственный вес плунжера и клети полностью или частично уравновешивается гидравлическим давлением.

4. Смещение плунжера гидроцилиндра сводится к минимуму и уравновешивается без какого-либо специального механизма.

5. Вес движущихся деталей лифта уменьшен до минимального.

6. Нет ни одной детали механизма, расположенной выше клети.

7. Нет ни одной детали механизма, которая, ослабнув, могла бы, в рамках рациональной оценки, привести к несчастному случаю для поднимающихся или спускающихся в лифте пассажиров. Эллингтон проиллюстрировал две разновидности своей системы лифта схемами с высоким давлением и схемами с низким давлением, в каждой из которых использован его уравновешивающий цилиндр, который «автоматически компенсирует» смещение «плунжера цилиндра лифта». Вслед за описанием своего лифта Эллингтон приходит к, видимо, неизбежному выводу: «для практических целей единственными действительно надежными лифтами являются те, которые работают от гидравлического давления прямого действия без помощи каких-либо компенсирующих цепей или противовесов». Другими словами - это лифты его собственной конструкции. Остается, однако, последний вопрос, требующий решения: «как отдать предпочтение гидравлической энергии с точки зрения экономии». После краткого обсуждения этой темы Эллингтон делает второй, очевидно, столь же неизбежный, вывод:

«Следовательно, пока нельзя будет показать, что использование гидравлического давления с плунжером прямого действия приводит к большему трению, чем система с обычным механизмом, для выполнения той же работы, гидравлическая энергия останется наиболее экономичной и наиболее безопасной для лифтов прямого действия».

Статья заканчивается признанием, что автор «оставил без рассмотрения многие разновидности гидравлических лифтов. Он уделял внимание почти исключительно особому классу лифтов, которые, по его мнению, обладают рядом характеристик, представляющих интерес, и ограничился, за исключением одного или двух случаев, описанием систем, построенных под его руководством компанией Hydraulic Engineering Co. из Честера».

Во второй части этой статьи будут рассмотрены некоторые из различных «гидравлических лифтов, оставленных без внимания» Эллингтоном. В их числе «Патентованный водяной уравновешенный лифт» компании R. Waygood & Co., который, согласно описанию, «обеспечивал абсолютную безопасность и распределение с использованием цепей».

© 2004-2024 AVTK.RU. Поддержка сайта: +7 495 7950139 в тональном режиме 271761
Копирование материалов разрешено при условии активной ссылки.