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Beschreibung
Getriebeloser Seilaufzug
Die Erfindung betrifft einen getriebelosen Seilaufzug für Fahrkorb-Nutzlasten bis zu 1000 kg, insbesondere zwischen 450 kg und 1000 kg, mit einem von mehreren parallelen Tragseilen doppelt umschlungenen Treibscheibenantrieb, dessen Gegenscheibe zugleich eine abstandgebende Umlenkscheibe ersetzt, einem Fahrkorb, Führungsschienen für den Fahrkorb und einem Gegengewicht, insbesondere für eine maschinenraumlose Installation der Aufzugsmaschine.
Bei Seilaufzügen sind Fahrkorb und Gegengewicht über das Tragmittel Seil miteinander verbunden. Das Gegengewicht gleicht die Eigenmasse des Fahrkorbs und einen Teil, meistens die Hälfte, der Nutzlast sowie die Hälfte der Eigenmasse der zum Fahrkorb führenden Hängekabel aus. Aus Sicherheitsgründen sind mindestens zwei parallel laufende Tragseile vorgeschrieben. Heutzutage werden Seilaufzüge anstelle der früher üblichen Seiltrommelantriebe mit Treibscheibenantrieben ausgerüstet, wobei die Treibscheibe auch als Treibkranz ausgeführt sein kann. Als Antriebsaggregat werden Elektromotoren verwendet. Treibscheibe und Antriebsmotor einschließlich seines energetischen und Steuer-Teils sind wesentliche Komponenten einer getriebelosen Aufzugsmaschine. Getriebelose Aufzugsmaschinen sind äußerst geräuscharm sowie klein und kostengünstig. Sie sind vorteilhafter als Aufzugsmaschinen mit Getriebe. Bei ihnen wird kein umweltgefährdendes Getriebeöl benö-0 tigt und durch den Wegfall des Getriebes verbessert sich der Wirkungsgrad.
Die Aufzugsmaschine ist in einem separaten Maschinenraum oder neuerdings auch direkt im Fahrzeugschacht installiert. Im letztgenannten Falle kann sie im oberen oder unteren Teil des Schachtes, seitlich im Raum für das Gegengewicht oder unmit-
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telbar auf bzw. unter dem Fahrkorb installiert sein. Je nach der Installationsweise, der Fahrkorb-Nutzlast und weiterer Gegebenheiten, wie Förderhöhe oder Fördergeschwindigkeit, haben sich unterschiedliche Tragseilführungen herausgebildet. 5
Im einfachsten Fall, der Einfachaufhängung, ist das Tragseil vom Fahrkorb kommend über die im Schachtkopf oder im darüber befindlichen Maschinenraum fest installierte Treibscheibe zum Gegengewicht geführt. Es gibt aber auch aufwendigere Tragseilführungen in Mehrfachaufhängungen, die unter Verwendung von losen Rollen zugleich ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis von Seil- zu Fahrkorbgeschwindigkeit realisieren. Wird beispielsweise der Seiltrieb mit einer losen Rolle auf dem Fahrkorb und einer losen Rolle auf dem Gegengewicht ausgeführt, verringert sich das Drehmoment des Antriebsmotors auf die Hälfte bei doppelter Drehzahl. Die Maschine wird kleiner und läßt sich problemloser im Aufzugsschacht installieren.
Zum Erhöhen oder Erzielen der erforderlichen Treibfähigkeit ist es bekannt, eine "doppelte Umschlingung" zu wählen, die dann in Verbindung mit geräusch- und verschleißgünstigeren Halbrundrillen ausgeführt wird.
Eine Anordnung mit doppelter Umschlingung durch zwei oder mehr parallele Tragseile ist beispielsweise in der DE 36 34 859 Al beschrieben. Die sich vom Fahrkorb zum Gegengewicht erstreckenden Tragseile sind zweimal um die Treibscheibe und zwischen diesen Schleifen einmal um eine Umlenkscheibe geschlungen, wobei der Berührungswinkel zwischen der Treibscheibe und den Tragseilen in beiden Schleifen um die Treibscheibe 180° übersteigt. Eine Variante mit doppelter Umschlingung und zwei Umlenkscheiben ist in Fig. 2c der EP 0 578 237 Al dargestellt.
Eine maschinenraumlose Anordnung mit doppelter Umschlingung der Treibscheibe ist in WO 99/43595 dargestellt. Gemäß Fig.
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läuft das Tragmittel, von einem oberen Seilanschlag kommend, doppelt um Treibscheibe und Gegenscheibe, die beide am Boden des Fahrkorbes befestigt sind, im weiteren wieder nach oben, wo es an einer festen Rolle umlenkt und letztlich über eine lose Rolle am Gegengewicht zu einem zweiten oberen Seilanschlag. Treibscheibe und Gegenscheibe haben einen solchen Abstand zueinander, daß eine Umlenkrolle am Fahrkorbboden unnötig wird. Als Tragmittel sind zwei parallele Flachstränge vorgesehen, wie sie beispielsweise in der WO 99/43885 näher angegeben sind. Weitere Flachstränge zeigen beispielsweise WO 98/29327 auf. Flachstränge bestehen im Gegensatz zu den gebräuchlichen Rundseilen aus mehreren kleinen, parallel laufenden, metallischen oder nichtmetallischen Litzen oder Seilen, die gemeinsam von einer flachbandartigen, nichtmetallisehen Umhüllung eingeschlossen sind. Die Litzenstärke nach WO 99/43885 ermöglicht Flachstränge äußerst geringer Dicke. Nach einer gängigen Berechnungsvorschrift, wonach der Treibscheibendurchmesser mindestens dem 40-fachen Tragseildurchmesser entsprechen soll, ergeben sich Treibscheibendurchmesser von 100 mm und darunter. Kleine Treibscheibendurchmesser wirken sich direkt proportional auf das aufzubringende Drehmoment und damit auf die Baugröße der Antriebsmotoren aus.
Nachteilig an den Flachsträngen ist die Notwendigkeit des Hersteilens und Auf-Vorrat-Haltens spezieller, sehr kostenintensiver Tragmittel für alle Traglastgrößen. Außerdem sind beginnende Schäden am Tragmittel, die zu einer ernsthaften Gefährdung des Aufzugsbetriebes oder gar der Sicherheit führen können, nur mit erheblichen technologischen Aufwand oder gar nicht zu detektieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen getriebelosen Seilaufzug mit doppelter Umschlingung so weiterzuentwickeln, daß die Nachteile der Flachstränge unter Beibehaltung ihrer Vorteile vermieden werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 angegeben.
Anstelle von 2 oder 3 extrem dünner Flachstränge oder eines Satzes stärkerer Seile von wahlweise 16 mm, 12 mm oder 10 mm Nenndurchmesser werden erfindungsgemäß immer gleichdünne Seile von < 6,5 mm Nenndurchmesser - vorzugsweise 6,0 mm Nenndurchmesser - eingesetzt, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Flächenpressung zwischen den Seilen und der Treibscheibe infolge der vergrößerten Seiloberfläche verringert und die Betriebssicherheit erhöht.
Der Treibscheibendurchmesser kann entsprechend der sehr dünnen Seile nach der vorgenannten Beziehung DTreibscheibe^ 40 dSeii von zuvor 640 mm bis 400 mm Nenndurchmesser bis auf 240 mm Nenndurchmesser verringert werden. Das Antriebsmoment wird entsprechend um das 2,67-fache bis 1,67-fache kleiner, womit auch die Antriebsmaschine kleiner wird. Andererseits erfahren die Tragseile nicht einen so extremen Biegeradius und so extreme Abrollgeschwindigkeiten wie die Flachstränge auf < 100 mm-Treibscheiben.
Es müssen als weiterer Vorteil nicht unterschiedliche Seilstärken oder Flachstrangbreiten auf Lager gehalten werden. Man kommt mit Treibscheiben einer Rillengröße aus, wobei eine Treibscheibe zugleich über einen großen oder den gesamten Nutzlastbereich hinweg konzipiert sein kann.
Die dünnen Tragseile liegen in den dem Tragseildurchmesser exakt angepaßten Halbrundrillen der Treibscheibe sehr gut auf, wodurch Verformungen des Seils und Querpressungen vermieden werden und die Flächenpressung verringert wird. Die Tragseile erreichen dadurch eine hohe Aufliegezeit. Aufgrund des kreisrunden Querschnitts der Tragseile "finden" sich die Seile immer in den größenmäßig exakt angepaßten Halbrundril-
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len des Treibrades. Sie haben folglich keine Neigung, infolge Schwingungen oder ungleicher Belastung aus ihrem Bett zu wandern. Zusätzlich tritt eine nicht zu unterschätzende Geräuschminderung auf.
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Die visuelle Kontrolle der Tragseile auf Ermüdungsschäden, das manuelle Erfühlen von Drahtbrüchen mit Fühlwerkzeugen und die Wärmeabfuhr aus den Tragseilen ist gegenüber Kunststoff-Flachsträngen erheblich sicherer und einfacher. Der Bruch einer Litze, Aufdoldungen, Quetschungen, starker Verschleiß oder Korrosion der Einzeldrähte können in kunststoffummantelten Flachsträngen visuell gar nicht und mit magnetinduktiven Verfahren nur zum Teil festgestellt werden. Die Herstellungs- und Beschaffungskosten von Rundseilen im Vergleich zu Flachsträngen sind erheblich geringer. Es besteht keine Gefahr der Beschädigung durch Marderbisse, wie sie bei Kunststoff flachsträngen nicht auszuschließen sind. Längen sich die Einzellitzen oder Einzelseile eines kunststoffummantelten Flachstranges unterschiedlich, verzieht sich der gesamte Flachstrang, seine Treibfähigkeit und Aufliegezeit verringert sich. Bei Aufzügen mit kunststoffummantelten Flachsträngen oder wenigen dicken Tragseilen sind größere Abstufungen zur Anpassung an die Tragfähigkeit eines Aufzugs ein notwendiges Übel. Da eine Unterdimensionierung für Aufzüge nicht in Frage kommt, werden die Seile immer überdimensioniert sein, was die Aufzugsanlage verteuert. Mit einer Mehrzahl dünner Tragseile lassen sich Anpassungen an die Fahrkorb-Nutzlast feinstufiger vornehmen. Das Auswechseln eines dünnen Tragseiles ist kostengünstiger als das Auswechseln eines dicken Tragseiles oder eines Flachstranges. Auch ist die Schmierung und Säuberung dünner Seile effektiver als es bei dickeren Seilen der Fall ist.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. la eine prinzipielle Darstellung eines Seiltriebs mit doppelter Umschlingung in der Seitenansicht und Fig. Ib in der Draufsicht,
Fig. 2 ein Beispiel einer Schachtkopf-Installation und 2:1 Aufhängung,
Fig. 3 ein Beispiel einer Schachtwand-Installation und 2:1 Aufhängung,
Fig. 4 ein Beispiel einer Fahrkorbboden-Installation und 2:1 - Aufhängung und
Fig. 5 ein Beispiel einer Fahrkorbdach-Installation und 2:1-Aufhängung.
In Fig. 1 ist ein an sich bekannter Seiltrieb mit doppelter Umschlingung näher dargestellt. Ein Satz Tragseile 1, bestehend im Beispiel aus 8 parallel laufenden Tragseilen mit einem Nenndurchmesser von 6 mm, wird von unten kommend über eine Treibscheibe 2 mit einem Nenndurchmesser von 24 0 mm und Halbrundrillen 4 zu einer Gegenscheibe 3 mit gleichfalls einem Nenndurchmesser von 240 mm geführt, umschlingt die Gegenscheibe 3, läuft zurück zur Treibscheibe 2, umschlingt die Treibscheibe 2, läuft zurück zur Gegenscheibe 3 und wird über diese wieder nach unten geführt.
In Fig. la ist zur besseren Übersicht nur eines der 8 Tragseile des Tragseilsatzes 1 eingezeichnet. Treibscheibe 2 und Gegenscheibe 3 sind waagerecht zueinander angeordnet dar gestellt. Ebenso können sie auch senkrecht zueinander angeordnet sein. Der Abstand der Gegenscheibe 3 zur Treibscheibe 2 ist so gewählt, daß bei waagerechten Scheibenanordnung im Schachtkopf der Tragseilsatz 1 außen an den in Fig. 1 nicht
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dargestellten Fahrkorbseiten vorbeiläuft. Hierdurch entfällt eine ansonsten notwendige zusätzliche Umlenkscheibe.
Aus Fig. Ib ist ersichtlich, daß die Gegenscheibe 3 zur Treibscheibe 2 um ein gewisses Stück versetzt ist, in der Regel um den halben Seilmittenabstand. Treibscheibe 2 und Gegenscheibe 3 können zusätzlich zu den Lotachsen leicht verdreht sein, um der spiralförmigen Umschlingung gerecht zu werden, wobei die Tragseile im Bereich der doppelten Führung wechselweise aufliegen. Die Seilablenkung läßt sich auf diese Weise minimieren. Die Tragseile laufen in Halbrundrillen der Treibscheibe 2, die dem Nenndurchmesser der Tragseile angepaßt sind und entsprechenden Rillen der Gegenscheibe 3. Dies gewährleistet nicht nur eine exakte Seilführung und hohe Lebensdauer, sondern auch infolge des flächigen Aufliegens eine ausgezeichnete Treibfähigkeit. Bei unterschnittenen Sitzrillen würden die Tragseile nur auf einem Teil der möglichen Seiloberfläche aufliegen. Dadurch und durch die Keilwirkung im Seilsitz würden sich Querpressungen und Verformungen einstellen.
Bei einer Aufhängung 2:1 und den üblichen Bedingungen für die Fahrkorbmasse und die Förderhöhe eines Personenaufzugs lassen sich mit einem Tragseilsatz von sechs 6 mm-Tragseilen Fahrkorb-Nutzlasten bis zu 450 kg bei Fahrkorbgeschwindigkeiten bis zu 1 m/s realisieren. Für höhere Nutzlasten, beispielsweise eine 630 kg Fahrkorb-Nutzlast und eine Fahrkorbgeschwindigkeit von 1 m/s werden etwa 8 Tragseile aufgelegt, je nach der Bruchkraft der Tragseile, und für Fahrkorb-Nutzlasten zwischen 800 kg und 1000 kg 9 bis 12 Tragseile, wiederum in Abhängigkeit von der Bruchkraft der Tragseile.
Die Bruchkraft der Tragseile hängt außer vom Nenndurchmesser der Tragseile entscheidend vom Material und Aufbau eines Tragseiles ab. Die wichtigsten technischen Daten wie Zugfestigkeit der Drähte, rechnerische Bruchkraft und ermittelte
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Bruchkraft, werden vom Hersteller in einer Werksbescheinigung angegeben und dienen dem Aufzugsbau zur Berechnung der notwendigen Anzahl der Tragseile des Tragseilsatzes 1. Die vorgenannten Angaben können deshalb nur Anhaltswerte sein, zumal ein u.a. von der Seilnenngeschwindigkeit und der Seilführung abhängiger, hoher Sicherheitsfaktor das Ergebnis maßgeblich beeinflußt.
In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine maschinenraumlose Installation des Treibscheibenantriebes im Schachtkopf schematisch dargestellt. Die Schachtwand 5 umgrenzt den freien Schachtraum. Von oben sieht man auf das Dach des Fahrkorbs 6. Über dem Fahrkorb 6 ist der Treibscheibenantrieb mit dem Antriebsmotor 7, der Treibscheibe 2 mit einem entsprechenden Nenndurchmesser von etwa 240 mm und der Gegenscheibe 3 mit einem Nenndurchmesser von etwa 240 mm im Schachtkopf so installiert, daß der die Treibscheibe 2 doppelt umschlingende Tragseilsatz 1 mit seinen 6 mm-Tragseilen an den Seitenwänden des Fahrkorbs 6 vorbei direkt nach unten läuft, wobei ein Ende des Tragseilsatzes 1 zwei Umlenkscheiben 8, 9, die als "Unterflasche" am Fahrkorbboden befestigt sind, umschlingt und nach oben zu einem ersten Seilanschlag 10 läuft und das andere Ende des Tragseilsatzes 1 eine am Gegengewicht 11 installierte Umlenkscheibe 12 umschlingt und dann zu einem zweiten Seilanschlag 13 nach oben läuft. Das Gegengewicht 11 und seine Umlenkscheibe 12 laufen seitlich zwischen der Schachtwand 5 und einer Seitenwand des Fahrkorbes 6. Die Seilführung, mit der ein 2:1-Ubersetzungs-verhältnis der Seilgeschwindigkkeit an der Treibscheibe 2 zur Fahrkorbgeschwindigkeit bei halbiertem Treibmoment erreicht wird, kommt dem Einsatz eines kleinen, schneller laufenden Antriebsmotors 7 mit kleiner Treibscheibe 2 und dünnen Tragseilen sehr entgegen und ist schematisch nochmals gesondert dargestellt. Die Befestigungsmittel für den Treibscheibenantrieb im Schachtkopf sind ebenso weggelassen wie die seitlichen Führungs-
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schienen für den Fahrkorb und weitere Komponenten eines üblichen Seilaufzuges.
Wird der Treibscheibenantrieb anstatt in einem Schachtkopf in einer Schachtgrube installiert, werden zwei weitere Umlenkrollen notwendig, was die Anzahl der Biegewechsel der Tragseile erhöht und ihre Seillebensdauer verringert. Bei Rekonstruktionen wird man infolge der baulichen Gegebenheiten allerdings auf eine derartige Lösung kaum verzichten können.
Fig. 3 zeigt die Installation eines Treibscheibenantriebes an einer Schachtwand 5. Bei diesem Beispiel sind die Treibscheibe 2 und die Gegenscheibe 3 untereinander im verlängerten Raum für das Gegengewicht 11 angeordnet. Der Satz Tragseile 1 läuft von einem ersten Seilanschlag 10 über die Umlenkrollen 8, 9 zum Treibscheibenantrieb 3, 2, umschlingt die vom Antriebsmotor 7 angetriebene Treibscheibe 2 doppelt, läuft zur Umlenkrolle 12, an der das Gegengewicht 11 hängt, und läuft letztlich zu dem zweiten Seilanschlag 13. Die Umlenkrollen 8, 9 können sowohl auf dem Dach des Fahrkorbes 6 als auch unter dem Boden des Fahrkorbes 6 befestigt sein.
Beide Varianten sind schematisch dargestellt. Die beschriebenen Tragseilführung realisiert eine 2:1-Aufhängung.
Ist der Treibscheibenantrieb oben, unten oder seitlich im Schacht fest installiert, so wird er zweckmäßigerweise am Aufzugsrahmen befestigt.
In Fig. 4 ist der Treibscheibenantrieb am Boden des Fahrkorbes 6 installiert. Der Satz Tragseile 1 läuft von dem ersten Seilanschlag 10 um die Gegenscheibe 3 und die Treibscheibe herum, die beide am Boden des Fahrkorbes 6 befestigt sind, im weiteren nach oben, über eine Umlenkrolle 14, umschlingt die Umlenkrolle 12 am Gegengewicht und ist letztlich mit dem zweiten Ende am zweiten Seilanschlag 13 befestigt. Es wird wiederum eine 2:!-Aufhängung realisiert.
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Gemäß Fig. 5 ist der Treibscheibenantrieb auf dem Dach des Fahrkobes 6 installiert. Die Seilführung entspricht der Seilführung nach Fig. 4. Entscheidend für die Wahl der Installation des Treibscheibenantriebes am Fahrkorbboden oder auf dem Fahrkorbdach sind letztendlich die örtlichen Gegebenheiten im Schacht und die Möglichkeiten für eine behinderungsarme Wartung des Treibscheibenantriebes.
Ist der Treibscheibenantrieb am Fahrkorb 6 installiert, so wird der Fahrkorbrahmen oder der Fahrkorbhauptträger zweckmäßigerweise um entsprechende Haltemittel ergänzt.
Die Fahrkorbaufhängung kann im Verhältnis 1:1, 2:1 oder auch 4:1 erfolgen, je nachdem, ob und wieviel lose Rollen eingesetzt werden.
Als Tragseile werden nach einer bevorzugten Ausführung einlagige Rundlitzenseile eingesetzt, wobei die einzelnen Runddrähte aus unlegiertem Stahl mit einem relativ großen Gehalt an Kohlenstoff von 0,4 % bis 1% gezogen sind. Es können aber auch mehrlagige Rundlitzenseile verwendet werden. Ferner sind Tragseile aus Kunststoffdrähten oder Stahl- und Kunststoffdrähten einsetzbar. Ein bevorzugter Kunststoff, weil hoch reißfest, ist beispielsweise Aramid.
Die Tragseile besitzen in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung einen Nenndurchmesser von 6 mm, was einen Treibscheibedurchmesser von 240 mm erlaubt.
Zur zusätzlichen Verkleinerung des Treibscheibenantriebes und zur Erhöhung seiner Lebensdauer trägt bei, wenn in einer weiteren Ausgestaltung der Motor des Treibscheibenantriebes selbst ohne mechanische Doppel-Nothaltebremsvorrichtung ausgeführt ist und dafür eine Doppel-Nothaltebremsvorrichtung am Fahrkorb 6 angeordnet ist, die auf beide Seiten mindestens einer Führungsschiene für den Fahrkorb 6 wirkt. Vorzugsweise
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ist dann die Doppel-Nothaltebremsvorrichtung eine Zweischeiben-Zangenbremse .
Der Elektromotor ist nach einer weiteren bevorzugten Ausbildung als Umrichter-gesteuerter Drehstrom-Synchron- oder Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildet.
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Bezugszeichen
12
1 Satz Tragseile
2 Treibscheibe
3 Gegenscheibe
4 Halbrundrillen
5 Schachtwand
6 Fahrkorb
7 Antriebsmotor
8 Umlenkscheibe
9 Umlenkscheibe
10 Seilanschlag
11 Gegengewicht
12 Umlenkscheibe
13 Seilanschlag
14 Umlenkscheibe