DE19701409A1 - Aufzug mit gesteuertem Lastausgleich - Google Patents

Description

Seilaufzug, dessen Wirkungsprinzip darauf beruht, daß ein definiertes Ungleichgewicht zwischen Fahrkorb und Gegengewicht eingestellt wird, das ausreicht, den Fahrkorb mit der gewünschten Dynamik in die jeweils vorgegebene Richtung zu bewegen. Besonderes Kennzeichen ist die Bremsvorrichtung, die mit Hilfe einer mit dem Gebäude oder einem Rahmen fest verbundenen Stange den Fahrkorb sicher bremst oder hält, womit bestimmte Sicherheitsvorkehrungen - wie beispielsweise eine Fangvorrichtung - überflüssig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufzugsanlage mit möglichst geringem Aufwand herzustellen.

Seit langem sind Aufzüge bekannt, deren Antriebsprinzip darauf beruht, daß der Fahrkorb über eine Seilrolle mit einem Gegengewicht oder einem zweiten Fahrkorb durch Umleiten von Flüssigkeit - beispielsweise Wasser - in ein gewisses Ungleichgewicht gebracht wird, das ausreicht, um die gewünschte Fahrt ohne direkte Unterstützung durch einen Motor durchzuführen. Ob man dabei Flüssigkeiten umpumpt oder sich natürlicher Wasserquellen bedient, ist für das Wirkungsprinzip nebensächlich. Ohne weiteres ist dieses einfache Prinzip für Personenaufzüge aber nicht zu nutzen: Fahrkomfort, Sicherheit, Geräusch und Umweltgesichtspunkte sowie Kosten und Haltbarkeit sind Nebenforderungen, die bislang noch nicht zufriedenstellend gelöst werden konnten.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Aufzugsfahrkorb mit einem Gegengewicht durch Umleiten von Flüssigkeit in einen gleichgewichtsnahen Zustand gebracht wird und die aus dem Ungleichgewicht resultierende Kraft zum Einleiten und Aufrechterhalten der Fahrt genutzt wird. Als Bremse und Stellmittel für die Fahrdynamik wird eine Vorrichtung eingesetzt, deren besonderes Kennzeichen eine mit dem Gebäude oder einem Tragrahmen fest verbundene - vorzugsweise gespannte - Stange ist. Der Fahrkorb ist in Ruhestellung mit dieser Stange indirekt so verbunden, daß eine Bewegung sicher verhindert wird. Diese Bindung wird durch geeignete Stellmittel dosiert aufgehoben womit eine gesteuerte oder geregelte Fahrt ermöglicht wird.

In einer Ausführungsform ist die gespannte Stange mit einem Kolben versehen, der durch einen mit dem Fahrkorb fest verbundenen beidseitig wirkenden Steuerzylinder geführt ist. Die beiden mit Flüssigkeit gefüllten Zylinderhälften werden mit einem steuerbaren Bypass verbunden. Bei geschlossenem Bypass kann der Fahrkorb nicht bewegt werden, im geöffneten Zustand ist der Fahrkorb dagegen beweglich.

In einer weiteren Ausführungsform wird die gespannte Stange als Zahnstange ausgeführt. Über ein Zahnrad wird eine Hydropumpe angetrieben, deren Ein- und Ausgang mit einem steuerbaren Bypass verbunden ist. Bei geschlossenem Bypass kann der Fahrkorb nicht bewegt werden, im geöffneten Zustand ist der Fahrkorb dagegen beweglich.

In einer weiteren Ausführungsform wird die gespannte Stange als ein- oder mehrgängige Spindel ausgeführt. Eine auf diese Spindel gefädelte außen verzahnte Mutter wird drehbar und unverrückbar mit dem Fahrkorb verbunden. Über ein Zahnrad wird eine Hydropumpe angetrieben, deren Ein- und Ausgang mit einem steuerbaren Bypass verbunden sind. Bei geschlossenem Bypass kann der Fahrkorb nicht bewegt werden, im geöffneten Zustand ist der Fahrkorb dagegen beweglich.

Das Prinzip kann auch umgekehrt werden, daß nämlich die Mutter feststeht und die Stange drehbar zwischen fest mit Gebäude bzw. Rahmen verbundenen Drucklagern eingespannt ist.

Bei allen Ausführungsformen kann der Gleichgewichtszustand durch eine einfache Kraftmeßvorrichtung bestimmt werden, beispielsweise Dehnungsmeßstreifen zum Messen der Bremskraft bzw. des Ungleichgewichtes oder ein Kontaktpaar zum Bestimmen des Vorzeichens der Kraft.

Bei allen mit Steuerzylinder oder Hydropumpe und Bypass arbeitenden Ausführungsformen kann das Ungleichgewicht durch eine Differenzdruckmessung bestimmt werden.

Es ist sinnvoll, zum Steuern des Ungleichgewichtes auf dem Fahrkorb und auch dem Gegengewicht je einen Tank und eine Pumpe vorzusehen. Beide sind bei dieser Ausführungsform mit einem flexiblen Hängeschlauch verbunden.

Aber es sind auch Ausführungen sinnvoll, bei denen nur ein Tank beweglich ist.

Sinnvollerweise wird das System aus Tanks, Schläuchen und Pumpen als geschlossenes System ausgeführt, damit keine Flüssigkeit durch Verdunstung verlorengeht bzw. bei Verwendung hygroskopischer Flüssigkeit Wasser absorbiert wird: Zum Luftausgleich werden die Tanks mit einem weiteren Schlauch miteinander verbunden. Diese Ausführung kann noch weiter verfeinert werden, indem beispielsweise die elektrische Verbindung zur Pumpe durch den Luftschlauch und dieser durch den Hauptschlauch geführt wird.

Eine andere Ausführung hält das geschlossene System unter Druck, womit auch größere Förderhöhen realisierbar sind. Die Schachtlänge kann dadurch auch bei Verwendung von Wasser über zehn Meter betragen.

Eine weitere Ausführung arbeitet mit nur einer Pumpe auf der einen und einem Hydrospeicher auf der anderen Seite.

Allen Ausführungen ist gemeinsam, daß die Fahrt durch ein definiert herbeigeführtes Ungleichgewicht zwischen Fahrkorb und Gegengewicht angetrieben wird. Eine Notevakuierung im Falle eines Stromausfalls oder einer sonstigen Störung kann daher auf einfachste Weise realisiert werden: Durch manuelles Öffnen eines Notbypassventils kann gefahrlos der Fahrkorb in eine Haltestelle bewegt werden.

Als Folge dieses Arbeitsprinzips entfällt eine Reihe kostenintensiver Elemente:

• - Trotz Seilaufhängung entfällt die Fangvorrichtung, weil die Bremsvorrichtung im Ruhezustand sicher den Aufzug hält.
• - Es werden lediglich Pumpen mit sehr geringer Anschlußleistung benötigt. Ein normaler einphasiger Haushaltsanschluß genügt, einen Aufzug mit guter Förderleistung zu realisieren.
• - Ein Maschinenraum wird nicht benötigt: Die komplette Steuerung kann im Fahrkorb untergebracht werden.
• - Es müssen keine umweltgefährdenden Hydraulikflüssigkeiten eingesetzt werden. Dadurch sind aufwendige Auffangwannen überflüssig.
• - Notendschalter können entfallen.
• - Eine Nachstellvorrichtung mit Sicherheitsschaltung ist nicht erforderlich, weil permanent Lastausgleich herbeigeführt wird.
• - Eine Parkfahrt wie bei konventionellen Hydraulikaufzügen ist nicht erforderlich, weil ein unbeabsichtigtes Absinken durch Leckage unmöglich ist.
• - Notevakuierung ist mit einfachsten Mitteln möglich, weil sich die Anlage beim Stromausfall während einer Fahrt im definierten Ungleichgewicht befindet und durch einfaches Öffnen eines Notbypassventils ohne Antriebsquelle eine Notfahrt bis in eine Haltestelle durchgeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt auch in der sehr günstigen Energiebilanz, denn im theoretischen Grenzfall muß im statistischen Mittel lediglich die Energie zum Beschleunigen der Fahrgäste, des Fahrkorbes sowie des Ausgleichs- und Gegengewichtes aufgebracht werden. Bei konventionellen Seilaufzügen mit festem Gegengewicht muß selbst im theoretischen Grenzfall noch die Differenzkraft zwischen Fahrkorb und Fahrgästen einerseits und Gegengewicht andererseits bei der notwendigen Fahrgeschwindigkeit aufgebracht werden. - Die Tatsache, daß im statistischen Mittel Fahrgäste, die einmal nach oben fahren, auch wieder nach unten fahren, kann nur unvollkommen für die Energiebilanz genutzt werden. Bei Hydraulikaufzügen ohne Gegengewicht sieht die Bilanz noch weitaus schlechter aus, muß doch die gesamte zusätzliche potentielle Energie für jede Aufwärtsfahrt aufgebracht werden.

Claims (11)

1. Aufzugsanlage mit Seilaufhängung und Gegengewicht, gekennzeichnet dadurch, daß der Fahrkorb und das Gegengewicht an über eine Umlenkrolle geführten Seilen aufgehängt sind, entweder der Fahrkorb oder das Gegengewicht oder beide mit einem Tank versehen sind, in den oder aus dem Ballastflüssigkeit gepumpt, ein- oder abgelassen wird und dadurch, daß der Fahrkorb im Ruhezustand durch eine Bremsvorrichtung an einer im Gebäude bzw. in einem Rahmen befestigten - vorzugsweise gespannten - Stange gehalten wird und diese Bremsvorrichtung so gesteuert wird, daß nach Einstellen eines Ungleichgewichts vermittels Umleiten oder Umpumpen von Ballastflüssigkeit eine gesteuerte oder geregelte Fahrt ausgelöst wird.

2. Vorrichtung wie unter (1) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung so realisiert wird, daß am Fahrkorb ein doppelseitig wirkender Hydraulikzylinder befestigt ist, durch den die ortsfeste gespannte Haltestange geführt wird, an der sich ein ortsfester Kolben befindet. Diese Anordnung wird ergänzt durch einen steuerbaren Bypass zwischen beiden Kolben- bzw. Zylinderseiten.

3. Vorrichtung wie unter (1) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung so realisiert wird, daß die Haltestange als Zahnstange ausgeführt ist, die bei der Fahrt mittels Zahnrad eine Hydropumpe treibt, deren Ein- und Ausgang durch einen steuerbaren Bypass verbunden sind.

4. Vorrichtung wie unter (1) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung so realisiert wird, daß die Haltestange als Spindel mit sehr starker Steigung ausgeführt und torsionssicher gespannt ist, diese durch eine auf dem Fahrkorb drehbar und unverschieblich angebrachte Mutter geführt wird, diese Mutter eine Hydropumpe treibt, deren Ein- und Ausgang durch einen steuerbaren Bypass verbunden sind.

5. Vorrichtung wie unter (1) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung so realisiert wird, daß die Haltestange als Spindel mit sehr starker Steigung ausgeführt und drehbar zwischen zwei Drucklagern gespannt ist, diese durch eine auf dem Fahrkorb starr angebrachte Mutter geführt wird, die Stange eine Hydropumpe treibt, deren Ein- und Ausgang durch einen steuerbaren Bypass verbunden sind.

6. Vorrichtung wie unter (2) bis (5) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Ungleichgewichtes durch Messen der Druckdifferenz über dem Bypass erfolgt.

7. Vorrichtung wie unter (2) bis (5) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Kolbenstangenhälften als Doppelrohr ausgeführt wird und über geeignete Bohrungen je einer der beiden durch die zwei Rohre gebildeten Räume mit dem unteren und einer mit dem oberen Zylinderraum verbunden ist, und am Ende des Doppelrohres ein Bypassventil für handgesteuerte Rückholsteuerung oder Notevakuierung angebracht ist.

8. Vorrichtung wie unter (1) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Zielrufeingabe in einer Mikroprozessorlogik ausgewertet wird und vorausschauend der Bedarf an umzupumpender Flüssigkeit abgeschätzt wird und die Pumpensteuerung zum Vermeiden unnötiger Wartezeiten lange vor Fahrtbeginn bereits mit dem Umpumpen beginnt.

9. Vorrichtung wie unter (1) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß als Ballastflüssigkeit in Fahrkorb und Gegengewicht im wesentlichen Wasser verwendet wird.

10. Vorrichtung wie unter (9) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß Korrosion durch Verwenden einer Opferanode oder Aufrechterhalten einer kleinen Gleichspannung zwischen einer Hilfsanode und den mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Metallteilen aufrechterhalten wird.

11. Vorrichtung wie unter (1) beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer Notevakuierung bei Ausfall des Stromnetzes oder der Pumpe gegebenenfalls das Wasserleitungsnetz genutzt wird, um das notwendige Ungleichgewicht zwischen Fahrkorb und Gegengewicht herzustellen.