L'ascensore Fraser

Le macchine a tamburo sono usate raramente per velocità superiori a 1,7 m/s e, in edifici molto alti, ha lo svantaggio di richiedere grandi tamburi per avvolgere il cavo necessario. In edifici estremamente alti, la larghezza della faccia del tamburo e la corsa orizzontale della fune durante l’avvolgimento potrebbe essere troppo grande per lo spazio a disposizione nei vani dell’ascensore, rendendone difficile l’installazione; quindi, sono stati compiuti sforzi per ideare macchine prive del del tamburo.

Una alternativa al sistema con tamburo è l’ascensore a fune a funzionamento continuo azionato da doppio motore inventato da Mr. E. M. Fraser, e installato a San Francisco nel 1907. e più tardi a Chicago e Providence, e al numero .72 di Broadway, New York City.

Questa macchina è composta da due motori, sovrapposti, ciascuno collegato a una puleggia scanalata collegata direttamente al motore senza ingranaggi (di fatto un gearless). Una fune senza fine (ossia una fune richiusa su se stessa) passa tra i due motori e due pulegge intelaiate, Una di queste pulegge è collegata alla cabina passando per una puleggia di rinvio, l’altra puleggia intelaiata è collegata al contrappeso passando anch’essa per una puleggia di rinvio.

Così, se entrambi i motori si muovono alla stessa velocità e in direzioni opposte, le funi senza fine si muoveranno senza spostare la macchina o il contrappeso; quindi quando entrambi i motori si muovono alla stessa velocità, la cabina e contrappeso si fermano. Poiché una qualsiasi lievissima variazione della velocità dei motori, può tendere a causare un movimento non voluto della cabina, sulla puleggia di rinvio della cabina è presente un freno a magnete.

Se un motore viene rallentato e l’altro motore viene accelerato,

La fune senza fine scorrerà più veloce sulla puleggia del motore veloce e più lentamente sopra la puleggia del motore lento e la differenza di velocità impone un movimento dei telai scorrevoli, che a loro volta impartiscono il loro movimento alla cabina e al contrappeso. La velocità della cabina,pertanto, sarà la metà della differenza delle velocità circonferenziali delle pulegge motrici.

I motori funzionano normalmente a 400 giri/min e possono essere rispettivamente accelerati e rallentati a 520 e 280 giri, , dando così un intervallo di velocità della cabina da zero a 3 m/s, con pulegge motrici di 480 mm di diametro.

I motori sono del tipo shunt e sono controllati variando il campo shunt. L’operatore regola la velocità spostando un reostato in macchina, che riduce la resistenza nel campo di un motore e lo aumenta nel campo dell’altro.

A livello di manovrabilità, questo tipo di ascensore eccelle qualsiasi altro ancora prodotto.

Si può passare dalla massima velocità in una direzione alla massima velocità nell’altro, rallentando, fermandosi e accelerando nella direzione opposta senza shock o sobbalzi; e per la sua rapidità nell’accelerare e decelerare, può mantenere una media molto alta di corse.

Inizialmente si pensava che, essendo i motori in costante movimento, l’energia richiesta sarebbe stata mediamente più bassa di un ascensore con un motore a tamburo che era sottoposto a continui avviamenti. Nell’uso reale ci si è però accorti che questo risparmio in effetti non c’era anzi il consumo alla fine si è rivelato maggiore; Questo difetto è ampliamente compensato alla qualità del servizio e dalla maggiore capacità di trasporto di persone per ora.

A causa del piccolo diametro delle pulegge motrici, i normali cavi si consumano rapidamente e vengono utilizzati cavi composti. Questi sono costituiti da un nucleo di filo d’acciaio circondato da manila o canapa, unendo così la resistenza alla trazione con flessibilità.

Nel tentativo di conservare i vantaggi della trasmissione a fune ma usando un motore gearless con puleggia di trazione questo sistema si è evoluto.

La fune senza fine sparisce così come sparisce il motore superiore e i due lati della fune che prima passavano per il motore superiore ora vengono fissati a dei capofissi. Per il resto il sistema resta invariato.

Con questa macchina, a differenza della macchina Fraser, il motore deve fermarsi e ripartire con la cabina e la cabina ed il contrappeso hanno una velocità che è la metà di quella della velocità circonferenziale della puleggia del motore. Il motore è controllato allo stesso modo di una macchina a tamburo.

Una ulteriore modifica prevede i due telai mobili combinati in un unico telaio fisso e le due pulegge mobili integrate in una unica puleggia fissa il cui scopo è quello di aumentare la superficie di appoggio della fune sulla puleggia di trazione permettendole di fare due giri e di contrastare gli slittamenti.

In questo modo il rapporto tra la velocità del motore e quello della cabina è di 1:1. In questo tipo di impianti la puleggia di trazione, dovendo avere un numero di giri basso, viene collegata ad un motore con argano.

Siamo praticamente arrivati al concetto dell’ascensore moderno ma senza gli accorgimenti per evitare lo slittamento delle funi sulla puleggia di trazione e quindi la necessità di una puleggia di rinvio per far fare più giri alla fune sulla puleggia di trazione.

Nel 1917 Fraser presenta un brevetto nel quale i due motori hanno il rotore vincolato mediante un ingranaggio mentre le pulegge sono solidali con i due statori che a loro volta sono liberi di ruotare rispetto il basamento.