L’humble corde de levage occupe une place unique dans l’histoire du transport vertical. Une simple corde de chanvre se trouve au centre de l’une des histoires d’ascenseur les plus connues – la démonstration par Elisha Graves Otis de son dispositif de sécurité amélioré au Crystal Palace de 1854 à New York.
Actuellement, une “corde” sophistiquée en nanotubes de carbone est la principale innovation qui a conduit au développement conceptuel (et peut-être même littéral) de l'”ascenseur spatial” proposé. Cependant, le câble métallique reste le moyen de suspension le plus ancien de l’histoire des ascenseurs. Il a fait l’objet de nombreux articles au XIXe siècle qui mettaient en doute sa sécurité, et a été présenté dans d’innombrables livres, films et programmes télévisés contemporains qui prédisent une catastrophe en cas de défaillance. Aujourd’hui, nous nous penchons sur l’introduction des câbles d’ascenseurs au XIXe siècle et sur leur développement au XXe siècle.
L’invention du câble métallique a plus ou moins été parallèle à celle de l’ascenseur de passagers et, dans les années 1870, le câble métallique était devenu le câble de choix pour l’utilisation des ascenseurs. Comme ils étaient nouveaux, l’ascenseur et le câble d’acier étaient tous deux confrontés à des défis similaires en matière de sécurité. Le plus ancien câble de levage en chanvre avait une longue histoire d’utilisation, et ses forces et faiblesses étaient bien connues. Cependant, un câble en fil de fer était une toute autre affaire. Cette différence a été efficacement résumée dans le numéro du 22 juin 1878 de l’American Architect and Building News, qui comprenait un bref article sur les câbles d’ascenseur. L’article exprimait la principale préoccupation dans sa première phrase :
“L’introduction soudaine dans nos grandes villes d’ascenseurs, dont la plupart sont suspendus par des câbles métalliques, a conduit les gens à se demander ce qui se passera lorsqu’ils auront subi une année d’usure, et pourquoi il ne devrait pas y avoir, après un certain temps, une rupture des câbles, et des accidents consécutifs dans tout le pays”.
La principale préoccupation portait sur l’endurance du câble métallique et sa réaction aux flexions constantes et répétées lorsqu’il passe autour des tambours d’enroulement et sur les poulies. L’une des hypothèses clés de l’article précité était que “tout le monde sait, au moins, que la flexion répétée affaiblit le fil, que ce soit par granulation ou par l’extension constante de ses fibres”. Le défi était que, malgré le fait de “savoir” que cette action se produisait, il n’y avait pas de moyen facile de juger quand un câble n’était plus sûr à l’usage.
L’auteur du SCI s’est également penché sur le remplacement des cordes, notant qu'”une attention particulière doit être accordée aux fixations”. La principale recommandation était de “reproduire soigneusement le joint tel qu’il a été fait à l’origine” par le fabricant de l’ascenseur. Une manille typique utilisée par Otis Elevator est décrite ci-dessous dans la figure 1.
Il est constitué d’une tige fendue, dont les deux branches A, A sont bombées et munies de nez aux extrémités. Un collier B chevauche les jambes et finit par s’appuyer sur les nez. La corde est amenée à travers le collier, pliée sur un dé à coudre C, et repassée à nouveau par le collier, après quoi l’extrémité libre est fixée par un enroulement de fil de fer. L’extrémité enveloppée des sections qui concernent les câbles d’ascenseur sert à rappeler que les différents systèmes d’ascenseur nécessitent différents types de câbles :
Chapitre 1 : Méthodes et installations standard pour l’essai des câbles métalliques
Chapitre 2 : Matériaux composant les câbles métalliques et leurs propriétés
Chapitre 3 : Types standard de construction de câbles métalliques
Chapitre 4 : Variété d’utilisations des câbles métalliques
Chapitre 5 : Théorie mécanique du câble métallique
Chapitre 6 : Conseils et suggestions pratiques
Chapitre 7 : Instructions pour la commande de câbles métalliques
Chapitre 8 : Applications typiques des câbles métalliques dans la pratique
“Lorsque vous commandez une corde pour ascenseur, indiquez si vous souhaitez un treuil, un contrepoids, une main, une valve ou une corde de sécurité, ainsi que si vous souhaitez une pose à droite ou à gauche. Les cordes utilisées à ces fins sont différentes et ne sont pas interchangeables”.
La diversité des câbles d’ascenseur se reflète dans la conception du câble de levage standard d’American Steel & Wire, qui est produit en six qualités ou résistances : fer, acier doux, acier coulé en creuset, acier coulé en creuset extra fort, acier de charrue et acier de charrue Monitor. Le câble en fer standard de l’entreprise était principalement conçu pour être utilisé sur des machines à tambour et était “utilisé pour le levage d’ascenseurs lorsque la résistance est suffisante” (figure 2). Il a également été décrit comme “presque universellement utilisé pour les câbles de contrepoids, sauf sur les ascenseurs à traction”. Leur câble de levage en acier doux pour ascenseur a été conçu “spécialement pour les ascenseurs à traction dans les grands bâtiments où, en raison du démarrage et de l’arrêt rapides habituels, un câble plus fort et plus léger est nécessaire”. Les câbles d’expédition ou de commande (également appelés câbles de timon ou câbles à main) différaient des câbles standard en ce qu’ils étaient composés de six torons de 42 fils chacun, qui étaient enroulés autour de sept noyaux de chanvre (figure 3).
Figure 5 : “Ascenseur hydraulique à piston latéral”, câble métallique américain :
Catalog & Handbook, American Steel & Wire (1913).
En plus de fournir des informations détaillées sur une grande variété de câbles métalliques, le catalogue comprenait des schémas illustrant leur bonne application. Parmi ceux-ci, 17 dessins relatifs aux ascenseurs représentaient des ascenseurs hydrauliques à piston direct, latéral et horizontal, des ascenseurs électriques à engrenages et à traction, ainsi que des ascenseurs électriques et à vis sans fin entraînés par courroie. L’accent mis sur l’application des câbles métalliques fait de ces dessins une ressource unique. Deux versions d’ascenseurs à piston direct ont été représentées – une avec un câble d’expédition et une avec un contrôleur de cabine – et la présence de deux dessins d’élévation pour chaque système permet une compréhension approfondie de ces ascenseurs (figure 4). Le même niveau de détail a été fourni pour les ascenseurs hydrauliques à plongeur latéral (fabriqués par Otis) et les systèmes hydrauliques à plongeur horizontal (figures 5 et 6).
Figure 6 : “Ascenseur hydraulique horizontal”, American Wire Rope : Catalog & Handbook, American Steel & Wire (1913)
Les plans des ascenseurs électriques sont particulièrement intéressants, car, en 1913, ils représentaient les systèmes les plus récents sur le marché. La machine électrique à tambour comportait un ensemble intéressant de poulies pour la cabine et de câbles de contrepoids, tandis que la machine à vis sans fin utilisait un tambour d’enroulement situé près du point central de l’arbre (figures 7 et 8). Le dessin de l’ascenseur à traction illustre bien sa simplicité inhérente et le potentiel de cette nouvelle conception (figure 9).
La variété des types d’ascenseurs illustrés dans le catalogue d’American Steel & Wire représentait la diversité des systèmes d’ascenseurs prévalant au début du XXe siècle, ainsi que l’importance des câbles métalliques pour leur fonctionnement. La deuxième partie de cet article suivra cette histoire tout au long des années 1930, qui englobe le développement continu de l’ascenseur à traction et la rédaction des premiers codes de sécurité pour les ascenseurs.
Figure 7 : “Electric Drum Machine”, câble métallique américain :
Catalog & Handbook, American Steel & Wire (1913).
Figure 8 : “Ascenseur électrique à vis sans fin”, American Wire Rope :
Catalog & Handbook, American Steel & Wire (1913).
Figure 9 : “Traction Elevator”, American Wire Rope : Catalog & Handbook, American Steel & Wire (1913).
L’article original peut être trouvé ici à Elevator World Inc. Elevator World Inc.
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