DE102004048145A1

DE102004048145A1 - Antriebseinheit für seilbetriebene Förderanlagen

Info

Publication number: DE102004048145A1
Application number: DE200410048145
Authority: DE
Inventors: Erhard Mueller
Original assignee: Mueller Erhard Dipl-Ing
Current assignee: Mueller Erhard Dipl-Ing
Priority date: 2004-10-02
Filing date: 2004-10-02
Publication date: 2006-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für seilbetriebene Förderanlagen, insbesondere Personen- und Lastenaufzüge und deren Kombination, mit einer Motor-Getriebe-Einheit, gebildet durch eine Anzahl von Antriebsmotoren (6) und einem leistungsverzweigten Stirnradtrieb (1), einer Bremseinrichtung (11) mit integrierter Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb, gebildet durch eine Anzahl von Bremseinheiten (21), einer Lagereinheit (9) mit vorzugsweise zwei Treibscheiben (7a) und (7a') oder (7b) und (7b') bestückt, zum Antreiben von Tragseilen (34), bereichsweise satellitenförmig umfasst von den Antriebsmotoren (6) und den Bremseinheiten (21), die mit der Lagereinheit (9) ein kompaktes quaderförmiges Bauvolumen der Antriebseinheit bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für seilbetriebene Förderanlagen. Insbesondere ist die Antriebseinheit für Personen- und Lastenaufzüge und deren Kombination vorgesehen.

Die Wirtschaftlichkeit einer Aufzugsanlage wird in signifikanter Weise bestimmt von der Ausführung der Antriebseinheit und der Anordnung dieser Antriebseinheit innerhalb der Aufzugsanlage. Die Bereitstellung einer hohen Verfügbarkeit der Antriebseinheit, unter Beachtung ökonomischer und ökologischer Gesichtspunkte, ist ein wesentlicher Faktor für die Wirtschaftlichkeit einer Aufzugsanlage. Aus ökonomischer Sicht ist eine kostengünstige Antriebseinheit erwünscht, die keinen besonderen Triebwerksraum benötigt, einen kleinen und damit kostengünstigen Schachtquerschnitt ermöglicht, und somit die Herstellungskosten der gesamten Aufzugsanlage niedrig hält.

Aus ökologischer Sicht ist eine Antriebseinheit erwünscht die einen hohen Wirkungsgrad der Antriebseinheit sowie des gesamten Antriebssystems ermöglicht.

Eine hohe Verfügbarkeit der Antriebseinheit wird erreicht durch Reduzierung der dem Verschleiß unterliegenden Baukomponenten der Antriebseinheit. Weiterhin ist, insbesondere für den Bedarfsfall einer Auswechslung im Schadensfall, eine kurze Auswechslungszeit am Einsatzort für die Antriebseinheit einschließlich ihrer Baukomponenten für die Verfügbarkeit von signifikanter Bedeutung. Kurze Montage- und Demontagezeiten erfordern einen guten Zugang zu den Baukomponenten der Antriebseinheit und bestimmen somit die zweckmäßige Ausführungsform der Antriebseinheit.

Eine kostengünstige Antriebseinheit ergibt sich insbesondere durch Verwendung vieler gleicher Baukomponenten innerhalb der Antriebseinheit und einer kompakten Bauform dieser Antriebseinheit für einen vielseitigen Einsatz bei unterschiedlichen Antriebssystemen innerhalb einer Aufzugsanlage.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Konzepte von Antriebssystemen bekannt, die keinen besonderen Triebwerksraum benötigen und einen kleinen Schachtquerschnitt der Aufzugsanlage ermöglichen. Die Antriebseinheiten dieser Antriebssysteme können unterteilt werden in zwei Hauptgruppen:
Einer ersten Gruppe mit einer Antriebseinheit, gebildet durch einen Antriebsmotor, einer Bremseinrichtung und Treibscheibe zum Antreiben von Tragseilen. Die Drehzahl des Antriebsmotors ist gleich der Treibscheibendrehzahl. Das Drehmoment des Antriebsmotors ist relativ hoch und gleich dem erforderlichen Drehmoment an der Treibscheibe. Antriebsmotor ist vorwiegend ein Drehstrom- Synchronmotor. Einer zweiten Gruppe mit einer Antriebseinheit, gebildet durch eine Motor – Getriebe – Einheit mit einer, entsprechend dem Untersetzungsverhältnis des Getriebes, höheren Antriebsmotorendrehzahl und niedrigem Motordrehmoment, einer Bremseinrichtung und Treibscheibe zum Antreiben von Tragseilen. Als Antriebsmotore kommen sowohl Drehstrom- Asynchronmotore als auch Drehstrom-Synchronmotore zum Einsatz.

Bei der erstgenannten Gruppe, dem sogenannten „Direktantrieb" führt das erforderliche hohe Motordrehmoment zu großen Rotor massen des Antriebsmotors und somit hohen Anlauf – und Bremsmomenten für den Antriebsmotor mit erhöhten Stromwerten und Kupferverlusten, sowie zu einer größeren Bemessung von Steuerung und Umrichter. Weiterhin ergibt sich ein relativ großes Bauvolumen und großes Gewicht der Antriebseinheit. Aufgrund des relativ großen Gewichtes der Antriebseinheit erfordern Montage und Demontage bei Ausfall der Antriebseinheit, infolge eines Wicklungsschadens des Antriebsmotors, einen hohen Zeitaufwand und hohe Kosten für den Austausch. Die hohen Herstellungskosten dieser Antriebseinheit erschweren eine Lagerhaltung für den Betreiber der Aufzugsanlage, sowie dem Hersteller der Antriebseinheit. Dieser Nachteil bewirkt im Schadensfall einen längeren Ausfall der Aufzugsanlage und damit eine dominante Beeinträchtigung der Verfügbarkeit. Der Einsatz einer solchen Antriebseinheit erscheint daher nur sinnvoll wenn in einem Gebäude mehrere Aufzugsanlagen in unmittelbarer Nähe angeordnet sind, so dass bei Ausfall einer Aufzugsanlage die übrigen Aufzugsanlagen für die Benutzung mit einbezogen werden können.

Bei der zweitgenannten Gruppe, gebildet durch eine Motor – Getriebe-Einheit mit Bremseinrichtung und Treibscheibe, kommen als Untersetzungstrieb vorwiegend:
Stirnradgetriebe, Stirnradplanetengetriebe, Schneckengetriebe, Schneckenstirnradgetriebe und Kegelstirnradgetriebe zum Einsatz. Schneckengetriebe ermöglichen ein großes Untersetzungsverhältnis innerhalb einer Untersetzungsstufe. Da der Untersetzungstrieb nur aus Schnecke und Schneckenrad besteht, ist die Anzahl der dem Verschleiß unterliegenden Baukomponenten gering. Nachteilig ist die geringe Belastbarkeit des Schneckenrades infolge des Schneckenradwerkstoffes, sowie der schlechte Wirkungsgrad infolge hoher Gleitanteile der Verzahnungspaarung, insbesondere beim Anfahren der Aufzugsanlage. Zur Vermeidung von Dauerverschleiß darf der Schneckentrieb nur eine geringe Flankenpressung innerhalb der Verzahnungspaarung aufweisen. Dies führt zu einem entsprechend großen Bauvolumen der Antriebseinheit, sowie dem bereits erwähnten schlechten Wirkungsgrad für die Antriebseinheit. Durch den Einsatz eines Schneckenstirnradgetriebes als Untersetzungstrieb kann der Wirkungsgrad dieser Antriebseinheit gegenüber dem Einsatz eines Schneckengetriebes verbessert werden. Dieser verbesserte Wirkungsgrad liegt jedoch immer noch, wie auch der Wirkungsgrad des Kegelstirnradgetriebes als Untersetzungstrieb, insbesondere im Anfahrbereich der Aufzugsanlage, unterhalb des Wirkungsgrades des Stirnradgetriebes als Untersetzungstrieb. Wird das Stirnradgetriebe als Untersetzungstrieb einstufig ausgebildet, vergrößert sich der Unterschied gegenüber einem Stirnradgetriebe in zweistufiger Ausführung nochmals zu Gunsten des Stirnradgetriebes gegenüber dem zweistufigen Schneckenstirnrad- und Kegelstirnradgetriebe.

Weiterhin ist die aufwendige Bauart des Schneckenstirnradgetriebes, sowie des Kegelstirnradgetriebes als Untersetzungstrieb von Nachteil. Der Einsatz eines Stirnradplanetengetriebes als Untersetzungstrieb in einstufiger Ausführung hat im Verzahnungsbereich, abhängig von Untersetzungsverhältnis und Ausführung der Verzahnungspaarung, in der Verzahnungspaarung eine minimale Erhöhung des Verzahnungswirkungsgrades aufzuweisen gegenüber dem einstufigen Stirnrad- Untersetzungstrieb. Diese minimale Erhöhung wird durch einen erhöhten Lageraufwand infolge erhöhter Lagerreibung wieder kompensiert. Um die Drehmomente des Antriebsmotors gering zu halten ist vorwiegend der Einsatz eines zweistufigen Stirnradplanetengetriebes als Untersetzungstrieb erforderlich. Bei dieser Ausführung verschlechtert sich der Wirkungsgrad gegenüber der einstufigen Ausführung eines Stirnradgetriebes als Untersetzungstrieb.

Weiterhin ist die Bauart des Planetengetriebes als Untersetzungstrieb sehr aufwendig und in diesem Leistungsbereich bezogen auf die erzielte Leistung entsprechend teuer. Der Vorteil der Leistungsteilung beim Stirnradplanetengetriebe als Untersetzungstrieb, im Vergleich zum Stirnradgetriebe als Untersetzungstrieb, wird erst im Bereich größerer Drehmomente ökonomisch wirksam. Bei kleinen erforderlichen Drehmomenten für die Antriebseinheit ist es daher sinnvoll, den zweistufigen Untersetzungstrieb zu unterteilen in einen Stirnrad- und Stirnradplanetentrieb. Die erste Untersetzungsstufe mit dem kleinen Drehmoment wird hierbei gebildet durch den Stirnradtrieb. Die zweite Untersetzungsstufe mit dem größeren Drehmoment durch den Stirnradplanetentrieb.

Aus der europäischen Patentschrift EP 1 215 157 A1 ist eine Antriebseinheit bekannt, die zwischen einer Schachtwand und einem Fahrkorbfahrprofil angeordnet ist. Der Untersetzungstrieb der Antriebseinheit ist als Schneckentrieb ausgebildet. Nachteilig ist der bereits erwähnte schlechte Wirkungsgrad des Schneckentriebes. Hieraus ergibt sich eine höhere erforderliche Antriebsleistung gegenüber einem vergleichbaren Stirnradtrieb. Weiterhin führt das ebenfalls bereits erwähnte größere Bauvolumen des Schneckentriebes, gegenüber einem vergleichbaren Stirnradtrieb, zu einem größeren Gewicht der Antriebseinheit. Eine Auswechslung des relativ schweren Antriebsmotors oder seiner Baukomponenten infolge eines Wicklungsschadens, erfordert vor Ort, insbesondere durch die geneigte, für die Montage und Demontage nicht gut geeignete Einbaulage, einen größeren Zeitaufwand. Der in etwa vertikaler Schachtrichtung angeordnete Antriebsmotor der Antriebseinheit benötigt eine entsprechend hohe Schachtkopfhöhe mit erhöhten Kosten für den Aufzugsschacht. Ist der Hersteller der Aufzugsanlage nicht gleichzeitig auch Hersteller der Antriebseinheit, wird vom Hersteller der Aufzugsanlage an den Hersteller der bereitzustellenden Antriebseinheit immer häufiger gefordert, die Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb in die Antriebseinheit zu integrieren. Diese Forderung ist im vorgenannten Anmeldungsgegenstand nicht erkennbar.

Die deutsche Patentschrift DE 197 39 899 A1 zeigt eine Motor-Getriebe-Einheit als Antriebseinheit, gebildet durch einen permanentmagneterregten Drehstrom-Synchron-Antriebsmotor in schmaler Bauform, einem Stirnradplanetentrieb in vorwiegend zweistufiger Ausführung, einer Bremseinrichtung und Treibscheibe. Nachteilig an dieser Antriebseinheit ist die nicht vor Ort durchzuführende Austauschbarkeit des Antriebsmotors infolge eines Wicklungsschadens, aufgrund der Bauart des Antriebsmotors als permanentmagneterregter Drehstrom- Synchronmotor. Weiterhin nachteilig sind die hohen Herstellungskosten des Drehstrom-Synchronmotors und wie bereits erwähnt, die hohen Herstellungskosten des Stirnradplanetentriebes, insbesondere in zweistufiger Ausführung. Auch diese Antriebseinheit zeigt keine integrierte Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb.

Die deutsche Patentschrift DE 199 22 438 A1 zeigt eine Motor-Getriebe-Einheit als Antriebseinheit, gebildet durch eine Anzahl von Drehstrom- Asynchronmotoren, einem Stirnradtrieb für die erste Untersetzungsstufe und einem Stirnradplanetentrieb für die zweite Untersetzungsstufe, einer Bremseinrichtung und Treibscheibe. Die zweite Untersetzungsstufe ist von den Drehstrom- Asynchronmotoren satelittenartig umfasst. Die Treibscheibe bildet zwischen der Treibscheibenlagerung und dem Treibscheibenkranz einen Hohlraum zur Aufnahme einer Bremseinrichtung, die unterschiedlich ausgebildet sein kann. Durch die Aufteilung der erforderlichen Antriebsleistung auf mehrere Drehstrom- Asynchronmotore als Antriebsmotore ergibt sich eine geringe axiale Ausdehnung für die Antriebseinheit. Die einfache und kostengünstige Bauart des Antriebsmotors, ausgebildet als Drehstrom- Asynchronmotor- Bausatz, satelittenartig angeordnet in einem gemeinsamen Maschinengehäuse, ergibt geringe Herstellungskosten für die Antriebseinheit. Diese Bauart ist besonders wirtschaftlich für Aufzugsanlagen mit einem geringen erforderlichen Drehmoment. Aufgrund der kompakten Bauart der Antriebseinheit, sowie relativ geringem Eigengewicht, ist eine Montage und Demontage vor Ort möglich. Förderanlagen für höhere Nutzlasten fordern von der Antriebseinheit die Bereitstellung höherer Drehmomente. Dies führt zu größeren Antriebseinheiten mit entsprechend höherem Eigengewicht. Für die Montage und Demontage vor Ort ist eine Antriebseinheit erwünscht, die bei Bereitstellung höherer Drehmomente eine Montage und Demontage der gesamten Antriebseinheit, sowie ihrer dem Verschleiß unterliegenden Baukomponenten vor Ort ermöglicht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinheit für seilbetriebene Förderanlagen mit integrierter Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb bereit zu stellen, die bei kompaktem Bauvolumen und geringem Eigengewicht der gesamten Antriebseinheit, sowie ihrer Baukomponenten, eine einfache und schnelle Montage der gesamten Antriebseinheit, sowie ihrer Baukomponenten, vor Ort ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit umfasst vorzugsweise zwei Treibscheiben, innerhalb der Fahrkorbtiefe KT angeordnet, zum Antreiben von Tragseilen, eine Motor-Getriebe-Einheit und eine Bremseinrichtung. Die Bremseinrichtung ist vorzugsweise als Treibscheibenbremse mit integrierter Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb konzipiert. Ist eine Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb in der Aufzugsanlage an einer anderen Stelle innerhalb der Aufzugsanlage bereits vorhanden, genügt die Anordnung einer Bremseinrichtung in Funktion einer Betriebsbremse an der Nichtantriebsseite der Antriebsmotore.

Dem Untersetzungsverhältnis der Motor-Getriebe-Einheit entsprechend wird hierbei das erforderliche Bremsmoment kleiner. Diese Anordnung ermöglicht kleinere Bremseinheiten und eine Reduzierung des Energiebedarfs für das Offenhalten der Bremsen. Dieser Vorteil bietet sich insbesondere für den Austausch einer Antriebseinheit mit niedrigem Wirkungsgrad bei vorhandener Schutzeinrichtung innerhalb der Aufzugsanlage an.

Die Motor-Getriebe-Einheit wird gebildet durch ein Gehäuse, das bereichsweise gleichzeitig Bestandteil des Getriebegehäuses, sowie Bestandteil der Treibscheibenlagerung und Lagerung der Rotorwellen der Antriebsmotoren ist. Die Rotorwellen der Antriebsmotoren sind an ihrer Antriebsseite mit einem Verzahnungsbereich versehen. Dieser Verzahnungsbereich ist mit einem entsprechenden Verzahnungsbereich der Abtriebswelle in Eingriff zur Bildung eines Untersetzungstriebes mit Leistungsteilung. Die Abtriebswelle ist in ihren Endbereichen vorzugsweise mit je einer Treibscheibe drehfest verbunden. Die Antriebsmotore umfassen hierbei bereichsweise die in diesem Bereich angeordnete Treibscheibe satelittenartig. An der den Antriebsmotoren abgewandten Seite ist das Gehäuse mit einem Deckel versehen, der ebenfalls bereichsweise Bestandteil des Getriebegehäuses und der Bremseinrichtung ist. An diesem Deckel sind mehrere Bremseinheiten angeordnet, welche die in diesem Bereich angeordnete Treibscheibe ebenfalls satelittenartig umfassen. Durch die entsprechende Anordnung der Antriebsmotore und Bremseinheiten im Bereich der Treibscheiben ergibt sich ein kompaktes quaderförmiges Bauvolumen der Antriebseinheit. Das Bauvolumen der Antriebseinheit kann noch kompakter gestaltet werden durch die Anwendung von Tragseilen als Hochleistungsdrahtseile mit hoher Nennfestigkeit und kleinem Drahtdurchmesser, sowie einer Teilung der Last auf zwei Treibscheiben. Unter Anwendung der Biegeformel 40 : 1 ergibt sich eine signifikante Reduzierung des Treibscheibendurchmessers. Der kleine Treibscheibendurchmesser bewirkt eine Reduzierung des erforderlichen Drehmomentes an der Treibscheibe, sowie die Anordnung der Treibscheiben im Zentrum innerhalb der Antriebsmotoren und Bremseinheiten. Das kompakte Bauvolumen dieser Antriebseinheit ermöglicht das angestrebte geringe Eigengewicht der Antriebseinheit. Der kleine Treibscheibendurchmesser ermöglicht weiterhin bei gleicher vorgegebener Fördergeschwindigkeit eine Drehzahlerhöhung der Treibscheibe gegenüber einer Treibscheibe mit größerem Treibscheibendurchmesser. Für eine entsprechende aus wirtschaftlicher Sicht gewählte Antriebsmotorendrehzahl kann daher das Untersetzungsverhältnis, gebildet aus dem Quotienten von Antriebsmotorendrehzahl zu Treibscheibendrehzahl, kleiner gewählt werden. Dies bewirkt bei entsprechend kleinem Treibscheibendurchmesser eine einstufige Ausführung des Stirnradtriebes mit Leistungsteilung. Hiermit ergibt sich ein kostengünstiger Stirnradtrieb mit hohem Wirkungsgrad und geringem Bauvolumen. Somit bewirkt der kleine Treibscheibendurchmesser eine Reduzierung des erforderlichen Drehmomentes für die Antriebseinheit sowie eine einstufige Ausführung des Stirnradtriebes. Beides ermöglicht ein kompaktes Bauvolumen der Antriebseinheit mit geringem Eigengewicht und geringen Herstellungskosten, sowie einen hohen Wirkungsgrad der Antriebseinheit.

Der quadratische Querschnitt des Gehäuses ermöglicht in seinen Eckbereichen die Anordnung eines Lagerbockes zur Aufnahme einer Gegenscheibe, die in Verbindung mit der Treibscheibe einen Seiltrieb mit doppelter Umschlingung bereitstellt. Dieser Seiltrieb ermöglicht bei höheren Seilgeschwindigkeiten und/oder höheren Fahrtenzahlen der Aufzugsanlage, unter Beachtung der zulässigen Pressung zwischen Tragseil und Treibscheibe sowie Gegenscheibe, auch bei kleinem Treibscheibendurchmesser, eine ausreichende erforderliche Treibfähigkeit.

Das kompakte quaderförmige Bauvolumen der Antriebseinheit ermöglicht auch eine Anordnung der Antriebseinheit am Fahrkorbrahmen einer Aufzugsanlage.

Weitere Merkmale und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebseinheit in Ausführung, Anordnung und Anwendung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Von diesen zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Antriebsseite;
2 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Bremseinrichtungsseite mit drei Bremseinheiten;
3 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit entlang der Linie I-I in 1 und entlang der Linie II-II in 2;
4 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Bremseinrichtungsseite mit vier Bremseinheiten;
5 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Bremseinrichtungsseite mit drei Bremseinheiten für eine Seilführung mit doppelter Umschlingung;
6 eine Anordnung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes im Bereich unmittelbar unterhalb der Schachtdecke;
7 eine Anordnung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes;
8 eine Anordnung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes im Bereich unmittelbar unterhalb der Schachtdecke;
9 eine Anordnung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes;
10 eine Anordnung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer Treibscheibe, am Fahrkorbrahmen angeordnet, innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes;
11 eine Anordnung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer Treibscheibe, am Fahrkorbrahmen angeordnet, innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes;
11a die entsprechende Seilführung in schematischer Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit einer Treibscheibe gemäß den beiden 10 und 11;
12 eine Anordnung einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit zwei Treibscheiben, am Fahrkorbrahmen angeordnet, innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes;
13 eine Anordnung einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit zwei Treibscheiben, am Fahrkorbrahmen angeordnet, innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes;
13a die entsprechende Seilführung in schematischer Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit zwei Treibscheiben gemäß den beiden 12 und 13.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Antriebsseite 3. Die Antriebsseite 3 umfasst eine Mehrzahl von Antriebsmotoren 6. Die Antriebsmotoren 6, ausgebildet als Drehstrom- Asynchronmotore, sind satelittenartig um die Treibscheibe 7a angeordnet und im Flanschbereich 23 mittels Befestigungsschrauben am Gehäuse 2 befestigt.
2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Bremseinrichtungsseite 3'. Die Bremseinrichtungsseite 3' mit der Bremseinrichtung 11 umfasst drei Bremseinheiten 21. Die Bremseinheiten 21 sind satelittenartig um die Treibscheibe 7a' angeordnet und mittels Befestigungsschrauben am Lagerdeckel 26 befestigt.
3 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit im Längsschnitt entlang der Linie I-I in 1 und der Linie II-II in 2. Die Antriebsmotoren 6 mit ihren Rotorwellen 5, die an ihrem antriebsseitigen Ende einen Verzahnungsbereich 5a aufweisen und mit einem entsprechenden Verzahnungsbereich 4a der Abtriebswelle 4 oder 4' in formschlüssiger Verbindung stehen, bilden einen einstufigen Untersetzungstrieb 1 mit Leistungsteilung. Die Lagerung der Rotorwellen 5 im antriebsseitigen Bereich wird durch Zylinderrollenlager 27 vorgenommen. Zylinderrollenlager 27 ragt mit seinem äußeren Durchmesserbereich in axialer Richtung um einen geringen Betrag in den Bereich der Antriebsmotorengehäuse 29 und gewährleistet somit eine genaue Zentrierung der Antriebsmotoren 6, sowie die Einhaltung genauer Achsabstände für den Stirnradtrieb 1. Die Lagerung der Rotorwellen auf der Nichtantriebsseite der Antriebsmotoren 6 wird durch Rillenkugellager 28 vorgenommen. Der Außendurchmesser der Rotorwellen 5 im Verzahnungsbereich 5a ist kleiner ausgebildet als der Bohrungsdurchmesser des Zylinderrollenlagers 27. Durch Lösen der Befestigungsschrauben zwischen dem Flanschbereich 23 des Antriebsmotors 6 und dem Gehäuse 2 kann der Antriebsmotor 6 in axialer Richtung einfach und schnell im Schadensfall innerhalb kurzer Zeit ausgewechselt werden. Die Treibscheiben 7b und 7b', im Bereich oberhalb der Mittellinie der Abtriebswelle 4' dargestellt, sind für eine Seilführung mit doppelter Umschlingung vorgesehen, die Treibscheiben 7a und 7a' im Bereich unterhalb der Mittellinie der Abtriebswelle 4 für eine Seilführung mit einfacher Umschlingung. Die Treibscheiben 7a und 7a', beziehungsweise 7b und 7b' sind in einer Lagereinheit 9 gelagert. Die Lagereinheit 9 wird gebildet durch ein Kegelrollenlagerpaar mit den Kegelrollenlagern 10 und 10'; der Abtriebswelle 4 beziehungsweise 4'; den Stellmuttern 30; den Lagerabschlussdeckeln 24 und den Wellendichtringen 25; dem Gehäuse 2 und dem Lagerdeckel 26. Die beiden Kegelrollenlager 10 und 10' sind durch die beiden Stellmuttern 30 spielfrei angestellt. Die spielfrei angestellte Lager-Einheit 9 ermöglicht eine hervorragende Laufgüte für einen geräusch – und verschleißarmen Zahneingriff des Stirnradtriebes 1. Die Treibscheiben 7a und 7a', beziehungsweise 7b und 7b', sind über eine formschlüssige leicht lösbare Verbindung mit der Abtriebswelle 4, beziehungsweise 4', drehfest verbunden. Die beiden Abschlussscheiben 43 ermöglichen die axiale Fixierung der Treibscheiben mittels einer lösbaren nicht dargestellten Schraubverbindung, die im Bedarfsfall den Austausch der Treibscheiben in kurzer Zeit gewährleisten.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Bremseinrichtungsseite 3' mit vier Bremseinheiten 21. Im Vergleich zu 3 mit drei Bremseinheiten und höheren Bremsmomenten je Bremseinheit, ist hier das Bremsmoment je Bremseinheit 21 kleiner, jedoch in der Summe über die größere Anzahl gleich dem gesamten Bremsmoment in der Ausführungsform nach 2. Bei Ausfall einer Bremseinheit 21 werden in der Ausführungsform mit vier Bremseinheiten noch drei Bremseinheiten für den Bremsvorgang wirksam. In der Ausführungsform nach 2 mit drei Bremseinheiten 21 werden nur zwei Bremseinheiten für den Bremsvorgang wirksam. Das erforderliche Bremsmoment bei Ausfall einer Bremseinheit 21 ermöglicht in der Ausführungsform nach 4 mit vier Bremseinheiten eine Reduzierung des Bremsmomentes der Bremseinheit gegenüber der Ausführungsform nach 2 mit drei Bremseinheiten. Die besondere Bauart der Bremseinrichtung 11 ermöglicht durch unterschiedliche Anordnung und Bestückung der Bremseinrichtung mit den Bremseinheiten 21 eine optimale Anpassung an das erforderliche Bremsmoment der Bremseinrichtung.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit Blickrichtung auf die Bremseinrichtungsseite 3' mit drei Bremseinheiten für eine Seilführung mit doppelter Umschlingung. Die unsymmetrische Anordnung der Bremseinheiten 21 am Lagerdeckel 26 ergibt sich aus der Seilführung für den Seiltrieb mit doppelter Umschlingung von Treibscheibe 7b' mit Gegenscheibe 51b'. Die in 5 dargestellte Anordnung der Bremseinheiten 21 zeigt eine der vielen Möglichkeiten der Gestaltung der Bremseinrichtung 11 innerhalb der Antriebseinheit für unterschiedliche Antriebssysteme einer Aufzugsanlage.
6 zeigt eine Anordnung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes 22 im Bereich unmittelbar unterhalb der Schachtdecke 54 im Schachtkopf 49. Die Anordnung der Antriebseinheit im Schachtkopf 49, in maßstäblicher Darstellung, zeigt deutlich die vorteilhafte Ausbildung der Antriebseinheit mit kompaktem quaderförmigen Bauvolumen bei kleinem Schachtquerschnitt 22 mit einem Fahrkorb 36 in Rucksack- Bauweise. Durch die relativ geringe axiale Ausdehnung der Antriebseinheit ergibt sich zwischen dem Rahmenteil 16 der Führungsschienen 37 und der axialen Ausdehnung der Antriebseinheit, im Bereich der Antriebsseite 3 und der Bremseinrichtungsseite 3', beidseitig ein genügend großer Freiraum für die Anordnung einer Plattform 45 und 46 für Montage, Demontage und Inspektion der Antriebseinheit. Die Plattformen 45 und 46 (gestrichelt angedeutet) sind vorzugsweise schwenkbar am Fahrkorbrahmen 47 befestigt. Sie werden im Bedarfsfall vom Fahrkorbdach in die gestrichelt angedeutete Position geschwenkt. In dieser Position kann, unter Einbeziehung der Fläche des Fahrkorbdaches, annähernd die gesamte Fläche des Schachtquerschnittes 22 für Montage, Demontage und Inspektion der Antriebseinheit genutzt werden. Die Ausgestaltung der Antriebseinheit mit den Treibscheiben 7a und 7a', in symmetrischer Anordnung zur horizontalen Schwerpunktlinie S von Fahrkorb 36, ermöglicht eine symmetrische Belastung von Gehäuse 2.
7 zeigt eine Anordnung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes 48 im Schachtkopf 49. Die symmetrische Belastung von Gehäuse 2 bewirkt ebenfalls eine symmetrische Belastung der die Antriebseinheit tragenden Konsole 44 und der Schachtwand 40. Die im Schachtkopf 49 angeordnete Antriebseinheit ermöglicht in dieser Anordnung eine einfache Seilführung der Tragseile 34 in Verbindung mit den Treibscheiben 7a und 7a', dem Fahrkorbrahmen 47, sowie dem Gegengewicht 38. In 7 ist beispielhaft ein Lösungsansatz angedeutet für die Befestigung der Plattformen 45 und 46 mittels Drehgelenk 35 am Fahrkorbrahmen 47. Die Antriebseinheit ist durch Dämpfungselemente 41 mit der tragenden Konsole 44 schallisolierend verbunden.
8 zeigt eine Anordnung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes 22 im Bereich unmittelbar unterhalb der Schachtdecke 54 im Schachtkopf 49. Die Anordnung der Antriebseinheit im Schachtkopf 49 ist analog der Anordnung in 6, jedoch mit einer anderen Seilführung, wie in 5 dargestellt. Die Antriebseinheit wird ergänzt durch einen abnehmbaren Lagerbock 50. Der abnehmbare Lagerbock 50 ist ausgebildet zur Aufnahme von zwei Gegenscheiben 51b und 51b', die in Verbindung mit den Treibscheiben 7b und 7b', sowie den Tragseilen 34 einen Seiltrieb mit doppelter Umschlingung bilden.
9 zeigt eine Anordnung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes 48 im Schachtkopf 49. Die Anordnung der Antriebseinheit im Schachtkopf 49 ist analog der Anordnung in 7, jedoch mit einer anderen Seilführung, wie bereichsweise in 5 dargestellt.
Die hier dargestellte Seilführung mit doppelter Umschlingung ermöglicht eine Seilbefestigung der Tragseile 34 am Fahrkorbrahmen 47 mit kleinerem Abstand zur vertikalen Symmetrielinie S' des Fahrkorbes 36 im Vergleich zur Seilführung gemäß 7. Der kleinere Abstand bewirkt eine geringere Beanspruchung für die Führungsschienen 37, sowie der Schachtwand 40. Wird gleiche Beanspruchung, wie bei einer Seilführung gemäß 7, in Ansatz gebracht, kann die Nutzlast für die Antriebseinheit mit der hier in 9 dargestellten Seilführung entsprechend erhöht werden. Damit erweitert sich der Anwendungsbereich einer Fahrkorbausführung in Rucksack- Bauweise hin zu höheren Förder- Nutzlasten bei geringer Ausweitung der Schachtkopfhöhe.
10 zeigt eine Anordnung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit am Fahrkorbrahmen 47 angebracht und nur einer Treibscheibe 7a' innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes 22. Die dargestellte Antriebseinheit ermöglicht in dieser Anordnung ein anderes Antriebssystem in einer Aufzugsanlage mit einem Fahrkorb 36 in Rucksack-Bauweise. Bei gleichem Schachtquerschnitt 22, wie in den 6 und 8 dargestellt, ist der erforderliche Drehmomentbedarf für die Antriebseinheit bei gleichen Verhältnissen von Last und Geschwindigkeit bei diesem Antriebssystem identisch mit den Ausführungsformen der in den 6 und 8 dargestellten Ausführung und Anordnung der Antriebseinheit. Durch eine geringfügige Veränderung in der Ausführung der Antriebseinheit wird der Anwendungsbereich der Antriebeinheit entsprechend erweitert zu höheren Fertigungs- Stückzahlen der Baukomponenten der Antriebseinheit. Damit ergeben sich geringe Herstellungskosten für die Antriebseinheit. Die mitfahrende Antriebseinheit erhöht durch ihr Eigengewicht das Fahrkorbgewicht. Um die Erhöhung durch das Eigengewicht niedrig zu halten, ist eine Antriebseinheit mit geringem Eigengewicht erforderlich. Die in 10 dargestellte Antriebseinheit erfüllt diese Forderung. Aufgrund des relativ kleinen Treibscheibendurchmessers 7a', sowie des kleinen Durchmessers der Umlenkrollen 12 und 13 in der dargestellten Anordnung, ergibt sich ein kompaktes Antriebssystem für den angestrebten kleinen Schachtquerschnitt 22.
11 zeigt eine Anordnung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, am Fahrkorbrahmen 47 angebracht, und nur einer Treibscheibe 7a' innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes 48. In 11 ist der in 10 nicht dargestellte Rahmen 14 im Schachtkopf 49 mit Umlenkrolle 12 schematisch dargestellt. Weiterhin ist die Verbindung der Umlenkrolle 13 über Rahmenteil 32 des Gegengewichtes 38 schematisch dargestellt.
11a zeigt ergänzend zu 10 und 11 die entsprechende Seilführung in schematischer Darstellung. Aus dieser Darstellung ist die Funktionsweise des Antriebssystems für jeden Fachmann erkennbar.
Das in den 10 und 11 sowie 11a dargestellte Antriebssystem ermöglicht, wie bereits erwähnt, die Ausrüstung einer Aufzugsanlage mit einem Fahrkorb in Rucksackbauweise mit dem Vorteil einer Übereck- Anordnung von zwei oder drei Fahrkorbtüren für unterschiedliche Einsatzbedingungen. Die mitfahrende Antriebseinheit ermöglicht die Anordnung einer mitfahrenden Steuereinheit in unmittelbarer Nähe der Antriebseinheit mit einer kurzen Leitungsverbindung zwischen Antriebseinheit und Steuereinheit. Steuereinheit und Antriebseinheit können gemeinsam außerhalb des Aufzugsschachtes montiert und verdrahtet und dann mit dem Fahrkorb in den Aufzugsschacht eingebracht werden.
12 zeigt eine Anordnung einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, am Fahrkorbrahmen 47 angebracht, mit zwei Treibscheiben 7a und 7a' innerhalb des horizontalen Schachtquerschnittes 22'. Die dargestellte Antriebseinheit ermöglicht in dieser Anordnung ein weiteres abgewandeltes Antriebssystem in einer Aufzugsanlage mit einem Fahrkorb 36' in Rucksack- Bauweise. Die Schachtbreite SB ist gleich der Schachtbreite der in 10 und 11 dargestellten Ausführungsform und Anordnung der Antriebseinheit mit nur einer Treibscheibe 7a'. Die Schachttiefe ST ist gegenüber der in 10 dargestellten Schachttiefe ST größer und für einen Fahrkorb 36' mit einer größeren Fahrkorbtiefe KT vorgesehen. Die größere Fahrkorbtiefe ermöglicht bei gleicher Nutzlast den Transport sperriger Teile. Weiterhin ermöglicht das dargestellte Antriebssystem in dieser Ausführungsform, infolge der doppelten Anzahl der Tragseile 34, eine Erhöhung der Nutzlast gegenüber der in den 9 und 10 dargestellten Ausführungsform und Anordnung bei gleichen Abmessungen der Treibscheiben und Umlenkrollen.
Der erforderliche Drehmomentbedarf für die Antriebseinheit kann über die Anzahl und Baulänge der Antriebsmotoren 6 bereit gestellt werden. Das gleiche gilt für das erforderliche Bremsmoment der Bremseinrichtung 11 hinsichtlich der entsprechenden Bestückung mit den Bremseinheiten 21 über Anzahl und Baugröße der Bremseinheiten 21. Aufgrund des kleinen Treibscheibendurchmessers der Treibscheiben 7a und 7a' ist der erforderliche Drehmomentbedarf für die Antriebseinheit, in Relation zur erhöhten Nutzlast, entsprechend niedrig. Die Relation von Eigengewicht der Antriebseinheit zu Fahrkorbgewicht, gegenüber der Ausführungsform und Anordnung der Antriebseinheit nach 10 und 11, tritt hier durch eine geringere prozentuale Erhöhung des Fahrkorbgewichtes infolge des Eigengewichtes der Antriebseinheit, noch deutlicher in Erscheinung.
13 zeigt eine Anordnung einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, am Fahrkorbrahmen 47 angebracht, mit zwei Treibscheiben 7a und 7a' innerhalb des vertikalen Schachtquerschnittes 48. In 13 ist der in 12 nicht dargestellte Rahmen 15 im Schachtkopf 49 mit Blickrichtung auf die Bremseinrichtungsseite 3' und Umlenkrolle 12' schematisch dargestellt. Weiterhin ist die Verbindung der Umlenkrolle 13' über Rahmenteil 33 des Gegengewichtes 38' schematisch dargestellt. Rahmen 15 ist mit Rahmen 18 formschlüssig verbunden. Mit dem Rahmen 18 ebenfalls verbunden sind die Rahmenteile 16 mit den Führungsschienen 37 und die Rahmenteile 17 mit den Führungsschienen 39. Rahmen 18 ist an der Schachtwand 40 befestigt (siehe 10 und 12).
13a zeigt ergänzend zu 12 und 13 die entsprechende Seilführung in schematischer Darstellung. Aus dieser Darstellung ist die Funktionsweise des Antriebssystemsfür jeden Fachmann erkennbar.
Die Erfindung ist in ihrer Ausführung, Anordnung und Anwendung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführung, Anordnung und Anwendungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die auch bei abweichender Gestaltung, Anordnung und Anwendung von dem in den Ansprüchen definierten Erfindungsgedanken Gebrauch machen.
Somit ergibt sich beispielsweise durch Anordnung einer Seiltrommel an Stelle der Treibscheibe eine neue Ausführungsform für die Antriebseinheit, die bei etwa gleichem Anforderungsprofil für die Antriebseinheit eine Anwendung in der Bühnentechnik, im Theater-Bereich, sowie in der Hochregal- Fördertechnik ermöglicht. Der große Anwendungsbereich ermöglicht eine kostengünstige Antriebseinheit.

Claims

Antriebseinheit für seilbetriebene Förderanlagen, insbesondere Personen- und Lastenaufzüge und deren Kombination, mit einer Motor-Getriebe-Einheit, gebildet durch eine Anzahl von Antriebsmotoren (6) und einem leistungsverzweigten Stirnradtrieb (1), einer Bremseinrichtung (11) mit integrierter Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb, gebildet durch eine Anzahl von Bremseinheiten (21), einer Lagereinheit (9) mit vorzugsweise zwei Treibscheiben (7a) und (7a') oder (7b) und (7b') bestückt, zum Antreiben von Tragseilen (34), dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheiben (7a) und (7a') oder (7b) und (7b') bereichsweise satelittenartig von den Antriebsmotoren (6) und den Bremseinheiten (21) umfasst sind und mit der Lagereinheit (9) ein kompaktes quaderförmiges Bauvolumen der Antriebseinheit bilden.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (11) mit integrierter Schutzeinrichtung für den aufwärts fahrenden Fahrkorb gebildet ist durch die Treibscheibe (7a') oder (7b') mit integrierter Bremsscheibe (8), drehfest verbunden mit der Abtriebswelle (4) oder (4') und bereichsweise umfasst von einer Anzahl am Lagerdeckel (26) befestigter Bremseinheiten (21).
Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (9) gebildet ist durch ein Gehäuse (2), einen Lagerdeckel (26), ein Kegelrollenlagerpaar mit den Kegelrollenlagern (10) und (10'), einer Abtriebswelle (4) oder (4'), den Stellmuttern (30), den Lagerabschlussdeckeln (24) und den Wellendichtringen (25)
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen quadratischen Querschnitt mit geringer axialer Ausdehnung aufweist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der quadratische Querschnitt von Gehäuse (2) im Bedarfsfall einen trapezförmigen Ansatz (20) aufweist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) bereichsweise Bestandteil des Getriebegehäuses von Stirnradtrieb (1) ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das quadratische Gehäuse (2) in seinen Eckbereichen (19) für die Aufnahme eines Lagerbockes (50) ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckel (26) bereichsweise Bestandteil des Getriebegehäuses von Stirnradtrieb (1), sowie der Bremseinrichtung (11) ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheiben (7a) und (7a') oder (7b) und (7b') beidseitig symmetrisch zu den Lagerstützpunkten der Lagereinheit (9) angeordnet sind.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheiben (7a) und (7a') oder (7b) und (7b') mit der Abtriebswelle (4) oder (4') formschlüssig und leicht lösbar verbunden sind.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheiben (7a) und (7a') oder (7b) und (7b') in axialer Richtung durch die Abschluss- Scheibe (43) fixiert sind.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Treibscheibendurchmesser der Treibscheiben (7a) und (7a') oder (7b) und (7b') vorzugsweise gleich 40 mal Seildurchmesser ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (4) oder (4') in ihrem scheibenförmigen größten Durchmesserbereich einen Verzahnungsbereich (4a) aufweist, der mit einem entsprechenden Verzahnungsbereich (5a) der Rotorwellen (5) einen leistungsverzweigten Stirnradtrieb (1) bildet.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (9) mittels der beiden Stellmuttern (30) spielfrei angestellt ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragseile (34) durch Hochleistungsdrahtseile mit kleinem Drahtdurchmesser, vorzugsweise 5 mm, gebildet sind.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmotorengehäuse (29) über den Außendurchmesser des Zylinderrollenlagers (27) zentriert ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser im Verzahnungsbereich (5a) der Rotorwelle (5) kleiner als der Bohrungsdurchmesser des Zylinderrollenlagers (27) ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Bremseinheiten (21) an der Antriebseinheit eine optische Kontrolle hinsichtlich Bremsbelagverschleiß ermöglicht.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der einzelnen Baukomponenten innerhalb der Antriebseinheit eine einfache Montage und Demontage der Baukomponenten am Einsatzort ermöglichen.