DE29617232U1 - Elevator with a good energy balance - Google Patents
Elevator with a good energy balanceInfo
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Description
Aufzug mit günstiger EnergiebilanzElevator with favorable energy balance
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Aufzug, 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.Elevator whose operating principle is based on setting a defined imbalance between the elevator car and the counterweight, which is sufficient to move the elevator car with the desired dynamics in the respective specified direction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufzugsanlage mit möglichst geringem Energieverbrauch zu betreiben.The invention is based on the object of operating an elevator system with the lowest possible energy consumption.
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 durchzuführen. Ob man dabei Flüssigkeiten umpumpt oder sich natürlicher Wasserquellen bedient, ist für das Wirkungsprinzip nebensächlich. In der Energiebilanz ist diese Technik sehr günstig. So 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.Elevators have long been known whose drive principle is based on the fact that the elevator car is brought into a certain imbalance by diverting liquid - for example water - via a cable pulley with a counterweight or a second elevator car. This imbalance is sufficient to carry out the desired journey. Whether liquids are pumped or natural water sources are used is irrelevant to the operating principle. In terms of energy balance, this technology is very favorable. However, this simple principle cannot be used for passenger elevators without further ado: travel comfort, safety, noise and environmental aspects as well as costs and durability are secondary requirements that have not yet been satisfactorily met.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Aufzugsfahrkorb (1) mit einem kombinierten Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) durch Umpumpen von Flüssigkeit in einen gleichgewichtsnahen Zustand gebracht wird und die aus dem geringen Ungleichgewicht resultierende Kraft zum Einleiten und Aufrechterhalten der Fahrt genutzt wird. Als Bremse und Stellmittel für die Fahrdynamik wird vorzugsweise eine hydraulische Anordnung (11) gewählt, die mittels eines aktiv zu öffnenden Bypass (12) eine geregelte und zielgenaue Fahrt ermöglicht. Das erforderliche Ungleichgewicht wird mit Hilfe eines Waagebalkens (3) bestimmt, an dessen einem Schenkel eine feste Rolle (4) befestigt ist, über die das den Fahrkorb (1) haltende Tragseil (2) geführt ist, und an dessen anderem Schenkel das andere Ende des Tragseils befestigt ist, das über eine am Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) montierte bewegliche Rolle (7) zu der festen Rolle (4) geführt ist.The problem is solved by bringing an elevator car (1) with a combined balancing (5) and counterweight (6) into a state close to equilibrium by pumping fluid around it, and using the force resulting from the slight imbalance to initiate and maintain travel. A hydraulic arrangement (11) is preferably selected as the brake and adjusting means for the travel dynamics, which enables a controlled and precise travel by means of an actively opened bypass (12). The required imbalance is determined using a balance beam (3), to one of whose legs a fixed roller (4) is attached, over which the support cable (2) holding the elevator car (1) is guided, and to the other leg the other end of the support cable is attached, which is guided to the fixed roller (4) via a movable roller (7) mounted on the balancing (5) and counterweight (6).
Der Vorteil dieser Anordnung liegt 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 GrenzfallThe advantage of this arrangement lies in the very favourable energy balance, because in the theoretical limiting case, on average only the energy for accelerating the passengers, the elevator car and the balancing and counterweight must be applied. In conventional rope lifts with a fixed counterweight, even in the theoretical limiting case
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.the differential force between the car and passengers on the one hand and the counterweight on the other hand must be applied at the necessary travel speed. - The fact that, on average, passengers who go up once also go down again can only be used incompletely for the energy balance. For hydraulic lifts without a counterweight, the balance looks even worse, as all of the additional potential energy must be applied for each upward journey.
Weitere Ausgestaltungsmerkmale verbessern die Funktionalität und die Energiebilanz noch weiter:Additional design features improve functionality and energy balance even further:
Der erwähnte Waagebalken (3) dient in einfacher Ausführung als Vergleichen Das für die erforderliche Beschleunigung notwendige Ungleichgewicht wird durch einen zeitlich gesteuerten Pumpennachlauf nach dem Feststellen des Gleichgewichtes beispielsweise durch einen mechanischen Schalter (14) erzielt.The mentioned balance beam (3) serves in a simple design as a comparison. The imbalance necessary for the required acceleration is achieved by a time-controlled pump run-on after the equilibrium has been established, for example by a mechanical switch (14).
Der Waagebalken in einer verbesserten Ausführung mit Federanordnungen (13) und einem weiteren Schalter (15) kann die Pumpe (10) beim Erreichen des durch die Federkonstanten gegebenen Ungleichgewichtes steuern.The balance beam in an improved design with spring arrangements (13) and a further switch (15) can control the pump (10) when the imbalance given by the spring constants is reached.
In einer anderen verbesserten Ausführung kann das resultierende Drehmoment des Waagebalkens oder die Last an den Befestigungspunkten der festen Rolle (4) und des Seilendes (8) - beispielsweise mit Dehnungsmeßstreifen - bestimmt werden, was eine noch feinere Steuerung der Pumpenanordnung (10) zuläßt.In another improved embodiment, the resulting torque of the balance beam or the load at the attachment points of the fixed pulley (4) and the rope end (8) can be determined - for example with strain gauges - which allows an even finer control of the pump arrangement (10).
In den meisten Fällen wird die Anordnung mit zwei Rollen auskommen: Einer festen Rolle (4) am Waagebalken und einer beweglichen Rolle (7) am Ausgleichs- und Gegengewicht. In manchen Fällen ist aber auch eine Umlenkrolle sinnvoll, um das Seil von der festen Rolle (4) zur beweglichen Rolle lotrecht umzulenken, in Fällen, wo sich Fahrkorb (1) und Ausgleichsund Gegengewicht nicht in unmittelbarer Nähe befinden.In most cases, the arrangement will be made with two pulleys: a fixed pulley (4) on the balance beam and a movable pulley (7) on the balancing and counterweight. In some cases, however, a deflection pulley is also useful in order to redirect the rope vertically from the fixed pulley (4) to the movable pulley in cases where the elevator car (1) and balancing and counterweight are not in the immediate vicinity.
Als Bremse bzw. Stellglied wird vorzugsweise die folgende Anordnung gewählt: Das bewegliche Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) ist fest mit einem Hydraulikzylinder (16) verbunden. Durch diesen beweglichen Zylinder (16) führt eine Kolbenstange (17) (18). Der Kolben (19) trennt die beiden Zylinderseiten. Durch einen externen Bypass (12) oder einen Bypass im Kolben (19) kann die Bewegung des Ausgleichs- und Gegengewichtes gesteuert werden. Ein geschlossener Bypass entspricht einer geschlossenen Bremse beim konventionellen Seilaufzug.The following arrangement is preferably chosen as the brake or actuator: The movable balancing (5) and counterweight (6) is firmly connected to a hydraulic cylinder (16). A piston rod (17) (18) runs through this movable cylinder (16). The piston (19) separates the two cylinder sides. The movement of the balancing and counterweight can be controlled by an external bypass (12) or a bypass in the piston (19). A closed bypass corresponds to a closed brake in a conventional rope elevator.
Die Betätigung des Bypass im Kolben kann auf verschiedene Weise erfolgen: Verwindung oder Verdrehung der Kolbenstangenhälften (17) (18), mechanisch durch eine Stange innerhalb derThe bypass in the piston can be actuated in various ways: twisting or rotation of the piston rod halves (17) (18), mechanically by a rod inside the
hohlen Kolbenstange oder elektrisch, wobei die elektrischen Leitungen durch die Kolbenstange geführt werden oder hydraulisch, wobei die Kolbenstange hohl ist und durch Aufbringen von Druck der Bypass geöffnet wird.hollow piston rod or electrical, where the electrical cables are guided through the piston rod or hydraulic, where the piston rod is hollow and the bypass is opened by applying pressure.
Im Falle hohler Kolbenstangen (17) (18) ist das Nachfüllen der durch Leckage verlorengegangenen Flüssigkeit im Zylinder (16) eine weiteres Ausgestaltungsmerkmal.In the case of hollow piston rods (17) (18), the refilling of the fluid lost through leakage in the cylinder (16) is a further design feature.
In Ausnahmefällen kann es sinnvoll sein, den Zylinder (16) nicht am Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) sondern am Fahrkorb (1) zu befestigen.In exceptional cases, it may be advisable to attach the cylinder (16) to the car (1) rather than to the balancing weight (5) and counterweight (6).
Es kann in einigen Fällen vorteilhaft sein, den Zylinder fest mit dem Gebäude zu verbinden und den Kolben mit dem Gegengewicht oder dem Fahrkorb. Nachteilig ist jedoch die Knickgefahr, weil die Kolbenstange auch auf Druck belastet wird. Daher wird man in diesen Fällen besser je einen Zylinder oben und unten montieren, damit beide Kolbenstangen jeweils nur auf Zug beansprucht werden.In some cases it can be advantageous to firmly connect the cylinder to the building and the piston to the counterweight or the elevator car. However, the disadvantage is the risk of buckling, because the piston rod is also subjected to compression. In these cases it is therefore better to mount one cylinder at the top and one at the bottom so that both piston rods are only subjected to tensile stress.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, statt eines beweglichen Zylinders (16) einen Hydromotor als Stellglied und Bremse zu verwenden: Der Bypass (12) verbindet Eingang und Ausgang des Hydromotors. Bei dieser Variante muß der Hydromotor mit einer der Rollen gekoppelt sein, die dann als Treibscheibe ausgeführt sein muß. Anstelle eines Hydromotors kommen auch Kombinationen von mechanischen und elektromotorischen Bremsen in Betracht, wobei im Falle der letztgenannten Ausgestaltungen der Erfindung bereits vor Erreichen des angestrebten Ungleichgewichtes die Fahrt eingeleitet werden kann, was die Anforderungen an die Pumpe (10) entschärft und Zeit einspart.A further embodiment consists in using a hydraulic motor as an actuator and brake instead of a movable cylinder (16): The bypass (12) connects the input and output of the hydraulic motor. In this variant, the hydraulic motor must be coupled to one of the rollers, which must then be designed as a drive pulley. Instead of a hydraulic motor, combinations of mechanical and electromotive brakes can also be considered, whereby in the case of the latter embodiments of the invention, travel can be initiated before the desired imbalance is reached, which reduces the demands on the pump (10) and saves time.
Das Reservoir (20) wird sich oberhalb oder unterhalb des Bewegungsbereiches des Ausgleichsund Gegengewichtes befinden, aber auch die Kombinationen beider Möglichkeiten bietet besondere Vorteile. Für den Fall, daß sich ein Reservoir oberhalb des Ausgleichs- und Gegengewichtes befindet, ist die folgende Ausgestaltung Bestandteil der Erfindung: Das Ausgleichs- und Gegengewicht besteht aus drei miteinander verbundenen Einheiten: Stauraum für den zum Reservoir geführten Schlauch, Tank (6) mit Flüssigkeit (9) des Gegengewichtes und Ausgleichsgewicht. Gegebenenfalls kommt noch der Zylinder (16) hinzu. Diese Dreiteilung ist bei Transport und Montage vorteilhaft. Für den Fall, daß sich ein Reservoir unterhalb des Ausgleichs- und Gegengewichtes befindet, ist die eine der beiden folgenden Ausgestaltungen besonders vorteilhaft: Auf dem Reservoir (20) ist ein Stauraum für den Schlauch (22) montiert. Das Reservoir wird um den Stauraum herum angeordnet.The reservoir (20) will be located above or below the movement range of the balancing and counterweight, but the combination of both options also offers particular advantages. In the event that a reservoir is located above the balancing and counterweight, the following design is part of the invention: The balancing and counterweight consists of three interconnected units: storage space for the hose leading to the reservoir, tank (6) with liquid (9) of the counterweight and balancing weight. If necessary, the cylinder (16) is also added. This three-part division is advantageous during transport and assembly. In the event that a reservoir is located below the balancing and counterweight, one of the two following designs is particularly advantageous: A storage space for the hose (22) is mounted on the reservoir (20). The reservoir is arranged around the storage space.
Weitere Ausgestaltungen betreffen den Schlauch (22). Dieser wird in der Regel so hergestellt sein, daß er sich in kreisrunden Spiralen ausziehen läßt, wie dies bei PneumatikschläuchenFurther designs concern the hose (22). This will generally be manufactured in such a way that it can be pulled out in circular spirals, as is the case with pneumatic hoses.
üblicherweise geschieht. Der Schlauch ist bei einer weiteren Ausgestaltung stückweise durch Schienen versteift, womit sich ein ovales oder lineares Zusammenfalten ergibt, was zu besonders kompakten Anordnungen für den Stauraum führt.usually happens. In a further design, the hose is stiffened piece by piece by rails, which results in oval or linear folding, which leads to particularly compact arrangements for the storage space.
Bei starken Laständerungen insbesondere bei Richtungswechsel ist es notwendig, vor Fahrtbeginn große Mengen Flüssigkeit umzupumpen. Der Pumpstrategie kommt daher eine große Bedeutung zu, wenn es um angemessene Reaktionszeiten des Systems geht. Weitere Ausgestaltungen betreffen daher die Sensorik für das optimale Management der Pumpe (10): Durch ständiges Messen und Auswerten der Fahrkorblast und der von der Steuerung vorgesehenen Fahrtrichtung kann bereits abgeschätzt werden, welche Fiüssigkeitsmenge in welche Richtung umgepumpt werden muß. Die Steuerlogik sorgt daher präventiv für ungefähren Lastausgleich vor Antritt der Fahrt.In the case of large load changes, particularly when changing direction, it is necessary to pump large amounts of liquid before the start of the journey. The pumping strategy is therefore very important when it comes to appropriate reaction times of the system. Further designs therefore concern the sensors for the optimal management of the pump (10): By constantly measuring and evaluating the car load and the direction of travel provided by the control system, it is possible to estimate which amount of liquid must be pumped in which direction. The control logic therefore ensures approximate load balancing in advance before the start of the journey.
Eine zusätzliche Verbesserung des Pumpenmanagements wird durch Anwenden einer Zielrufeingabe erreicht. In diesem Fall kann bereits vor Beendigung der letzten Fahrt die umzupumpende Flüssigkeitsmenge abgeschätzt werden.An additional improvement in pump management is achieved by using a destination call input. In this case, the amount of fluid to be pumped can be estimated before the end of the last trip.
Eine weitere Ausgestaltung nutzt die Auswertung eines Videosensors, um die zu erwartende Personenzahl und Last abzuschätzen.Another design uses the evaluation of a video sensor to estimate the expected number of people and load.
Als Flüssigkeit (9) (21) für die Realisierung des Gegengewichtes (6) bietet sich präpariertes Wasser an. Mit einer Opferanode oder einem schwachen Gleichstrom wird die Korrosion der Stahlteile verhindert, mit geeigneten Chemikalien wird das Auftreten von Algen, Bakterien und Pilzen unterbunden.Prepared water is a suitable liquid (9) (21) for the implementation of the counterweight (6). A sacrificial anode or a weak direct current prevents corrosion of the steel parts, and suitable chemicals prevent the appearance of algae, bacteria and fungi.
Wegen der ohnehin günstigen Energiebilanz ist die folgende Ausgestaltung im Verhältnis besonders wirksam: Fahrkorb und Ausgleichs- und Gegengewicht werden durch Rollenführungen an den jeweiligen Führungsschienen geführt.Due to the already favorable energy balance, the following design is particularly effective in comparison: The elevator car and balancing and counterweight are guided by roller guides on the respective guide rails.
Claims (1)
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| DE29617232U DE29617232U1 (en) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Elevator with a good energy balance |
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| DE29617232U DE29617232U1 (en) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Elevator with a good energy balance |
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| DE29617232U Expired - Lifetime DE29617232U1 (en) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Elevator with a good energy balance |
Country Status (1)
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1996
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