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Die Erfindung betrifft eine Aufzuganlage sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Aufzuganlage.
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Im Bereich der Seilaufzuganlagen sind folgende beiden Typen von Aufzuganlagen bekannt:
Zum Einen der Trommelaufzug. Bei einem Trommelaufzug ist die Antriebswelle des Antriebsmotors mit einer Trommel verbunden. Um die Trommel ist ein Zugseil gewickelt, welches mit dem Fahrkorb des Trommelaufzugs verbunden ist. Durch Drehung des Antriebsmotors wird so der Fahrkorb nach oben bzw. nach unten bewegt.
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Beim Treibscheibenaufzug ist die Antriebswelle des Antriebsmotors der Aufzuganlage mit einer Treibscheibe verbunden. Über die Treibscheibe ist ein Zugseil geführt, dessen eines Ende mit dem Fahrkorb der Aufzuganlage verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem Gegengewicht verbunden ist. Das Gegengewicht ist hierbei so ausgelegt, dass seine Masse in etwa der Masse des Fahrkorbs plus der halben Nutzlast der Aufzuganlage entspricht.
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Die Nachteile des Treibscheibenaufzugs bestehen darin, dass das Gewicht des Fahrkorbs üblicherweise höher ausgelegt werden muss, als das Gewicht des Fahrkorbs eines vergleichbaren Trommelaufzugs, um die nötige Reibung zwischen Zugseil und Treibscheibe sicherzustellen. Hierdurch sowie durch die Bewegung der Masse des Gegengewichts bedingt, erhöht sich auch das zur Beschleunigung des Fahrkorbs aufzuwendende dynamische Drehmoment. Der Nachteil des Trommelaufzugs besteht darin, dass hier der Antriebsmotor das Gewicht des Fahrkorbs und der Ladung aufwärts zu bewegen hat, im Gegensatz zum Treibscheibenaufzug, welcher lediglich die Hälfte der Nutzlast aufwärts zu bewegen hat.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabenstellung zugrunde, eine Aufzuganlage mit verbesserter Energieeffizienz sowie ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Aufzuganlage anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Aufzuganlage gelöst, welche mindestens einen Fahrkorb, ein vertikal beweglich angeordnetes Gewicht, einen ersten Elektromotor zum Antrieb des Fahrkorbs, einen zweiten Elektromotor umfassend eine Antriebswelle, welche mechanisch mit dem Gewicht gekoppelt ist, derart, dass eine vertikale Bewegung des Gewichts in eine Drehbewegung der Antriebswelle umgesetzt wird und umgekehrt, und eine Steuereinrichtung aufweist, welche elektrisch mit dem ersten Elektromotor, mit dem zweiten Elektromotor und mit mindestens einer Stromquelle verbunden ist und die so ausgestaltet ist, dass sie bei einer Abwärtsbewegung des mindestens einen Fahrkorbs zumindest einen Teil des bei der Abwärtsbewegung des Fahrkorbs im ersten Elektromotor generierten Stroms in den zweiten Elektromotor speist, um eine Aufwärtsbewegung des Gewichts zu bewirken, und bei einer Aufwärtsbewegung des mindestens einen Fahrkorbs eine Abwärtsbewegung des Gewichts initiiert und zumindest einen Teil des bei der Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs benötigten Stroms durch Einspeisung des bei der Abwärtsbewegung des Gewichts im zweiten Elektromotor generierten Stroms in den ersten Elektromotor bereitstellt. Diese Aufgabe wird weiter von einem Verfahren zur Steuerung einer Aufzuganlage gelöst, welche mindestens einen Fahrkorb, ein vertikal bewegliches Gewicht, einen ersten Elektromotor zum Antrieb des mindestens einen Fahrkorbs, einen zweiten Elektromotor umfassend eine Antriebswelle, die mechanisch mit dem Gewicht gekoppelt ist, derart, dass eine vertikale Bewegung des Gewichts in eine Drehbewegung der Antriebswelle umgesetzt wird und umgekehrt, und eine Steuereinrichtung aufweist, welche elektrisch mit dem ersten Elektromotor, mit dem zweiten Elektromotor und mit mindestens einer Stromquelle verbunden ist, wobei bei dem Verfahren bei einer Abwärtsbewegung des Fahrkorbs zumindest ein Teil des im ersten Elektromotor generierten Stroms in den zweiten Elektromotor gespeist wird, um eine Aufwärtsbewegung des Gewichts zu bewirken, und bei einer Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs eine Abwärtsbewegung des Gewichts initiiert wird und zumindest ein Teil des für die Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs benötigten Stroms durch Einspeisung des bei der Abwärtsbewegung des Gewichts im zweiten Elektromotor generierten Storms in den ersten Elektromotor bereitgestellt wird.
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Durch diese Maßnahmen wird bewirkt, dass unter Idealbedingungen und bei Annahme eines hundertprozentigen Wirkungsgrads des Systems sämtliche bei einer Abwärtsbewegung des Fahrkorbs frei werdende Energie später für eine Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs eingesetzt werden kann, und so die Energieeffizienz der Aufzuganlage gegenüber den bekannten Aufzugsanlagen deutlich verbessert werden kann. So geht beispielsweise bei einem Trommelaufzug die gesamte in der Abwärtsbewegung enthaltene Potentialenergie als Bremsenergie und bei einem Treibscheibenaufzug bei voller Beladung die Hälfte der der Nutzlast entsprechenden Potentialenergie als Bremsenergie für eine spätere Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs verloren. Weitere Energieverluste ergeben sich bei einem Treibscheibenaufzug, wenn dieser mit weniger als der halben Nutzlast beladen ist und so bei der Aufwärtsbewegung abgebremst werden muss. Im Gegensatz hierzu sind bei der Erfindung der Fahrkorb und das Gewicht über die beiden Elektromotoren miteinander gekoppelt, sodass das Gewicht und der Fahrkorb – abhängig von dem Beladezustand des Fahrkorbs – mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt werden können. Dadurch wird ermöglicht, dass – unter Idealbedingungen – die gesamte bei Bewegung des Fahrkorbs frei werdende Potentialenenergie in eine entsprechende Potentialenergie des Gewichts umgesetzt werden kann und umgekehrt. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die für das Gewicht zu wählende Masse nicht durch die Masse des Fahrkorbs und der Nutzlast festgelegt ist, sondern frei gewählt werden kann. Die Masse des Gewichts kann so auf den zu verwendenden zweiten Elektromotor sowie den Einsatzzweck der Aufzuganlage abgestimmt werden, wodurch die Energieeffizienz der Aufzuganlage weiter verbessert werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Antriebswelle des zweiten Elektromotors mit einer Trommel verbunden und auf der Trommel ein Zugseil aufgewickelt, welches mit dem Gewicht zur vertikalen Bewegung des Gewichts verbunden ist. Als zweiter Elektromotor wird hierbei vorzugsweise ein getriebeloser Elektromotor eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme Reibungsverluste minimiert werden können und so die Gesamteffizienz der Aufzugsanlage weiter gesteigert werden kann.
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Alternativ ist es möglich, dass die Antriebswelle des zweiten Elektromotors mit einer Treibscheibe verbunden ist, über die ein mit dem Gewicht verbundenes Zugseil führt, oder dass die Antriebswelle mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist und das Gewicht hydraulisch vertikal bewegt wird.
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Weiter ist es auch möglich, dass das Zugseil über eine Flaschenzugaufhängung mit dem Gewicht verbunden ist, um so beispielsweise den zweiten Elektromotor an die Masse des Gewichts anzupassen oder die Verwendung eines kostengünstigeren zweiten Elektromotors zu ermöglichen. Dieses Prinzip kann in entsprechender Weise auch auf die Aufhängung des Fahrkorbs und den ersten Elektromotor angewendet werden.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der erste Elektromotor mit einer Trommel verbunden. Auf der Trommel ist sodann ein Zugseil aufgewickelt, welches mit dem Fahrkorb verbunden ist. Der erste Elektromotor ist hierbei vorzugsweise als getriebeloser Elektromotor ausgebildet. Bei dieser Ausführungsvariante wird der Vorteil erzielt, dass das Gewicht des Fahrkorbs geringer gewählt werden kann, als bei Verwendung einer Treibscheibe und auch das bei Verwendung einer Treibscheibe erforderliche zusätzliche Gegengewicht entfällt. Hierdurch ergeben sich geringere Reibungsverluste, wodurch die Gesamteffizienz der Aufzuganlage weiter gesteigert werden kann.
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Weiter ist es jedoch auch möglich, dass der erste Elektromotor mit einer Treibscheibe verbunden ist und über die Treibscheibe eines Zugseils geführt ist, welches einerseits mit dem Fahrkorb und andererseits mit einem weiteren Gewicht verbunden ist. Hierdurch ist es möglich kostengünstigere Elektromotoren für den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor zu verwenden.
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Die Masse des Gewichts wird vorzugsweise größer oder gleich der Masse des Fahrkorbs plus Nutzlast gewählt. Weiter ist es vorteilhaft, die Masse des Gewichts noch höher, vorzugsweise zwischen dem Zwei- und Fünffachen der Masse des Fahrkorbs plus der Masse der Nutzlast zu wählen. Hierdurch wird die Energieeffizienz der Aufzuganlagen im Betrieb weiter verbessert, so dass sichergestellt ist, dass bei sämtlichen Beladungszuständen der Aufzuganlagen zumindest bei Idealbedingungen die bei der Abwärtsbewegung des Fahrkorbs frei werdende Potentialenergie in eine entsprechende Potentialenergie des Gewichts umgewandelt werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der mindestens eine Fahrkorb und das Gewicht im selben Aufzugschacht angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Aufzuganlage über mehrere Aufzugschächte und mehrere Fahrkörbe verfügt und lediglich in einem dieser Aufzugschächte das Gewicht vorgesehen ist oder ein separater Schacht für das Gewicht vorgesehen ist.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Aufzugschacht horizontal in einen ersten Bereich und in einen zweiten Bereich unterteilt, wobei der erste Bereich dem mindestens einen Fahrkorb und der zweite Bereich dem Gewicht zugeordnet ist. Vorzugsweise ist hier der erste Elektromotor und weiter bevorzugt auch der zweite Elektromotor nicht im ersten Bereich sondern im zweiten Bereich angeordnet. Durch die Anordnung der beiden Elektromotoren in dem dem Gewicht zugeordneten Bereich wird zwar so die Strecke zwischen den beiden Endpositionen des Gewichts verringert. Andererseits wird es so möglich, bei gleicher Schachttiefe die Distanz zwischen den beiden Endpositionen des Fahrkorbs zu vergrößern, sodass die Schachtlänge insgesamt verringert oder auf einen Maschinenraum verzichtet werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert die Steuereinrichtung den zweiten Motor zur Aufwärtsbewegung des Gewichts an, wenn sie eine Abwärtsbewegung des Fahrkorbs detektiert und sie nicht das Erreichen der oberen in Position des Gewichts detektiert. Die Steuereinrichtung steuert den Motor weiter zum Halten des Gewichts in seiner momentanen Höhenlage an, wenn sie einen Halt des Fahrkorbs oder das Erreichen der oberen oder unteren Endposition des Gewichts detektiert. Die Steuereinrichtung steuert den zweiten Motor weiter zur Abwärtsbewegung des Gewichts an, wenn sie eine Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs detektiert und nicht das Erreichen der unteren Endposition des Gewichts detektiert.
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Weiter ist es bevorzugt, dass die Steuereinrichtung den vom ersten Motor generierten Strom in die Stromquelle zurückspeist oder über einen Bremswiderstand in Wärme umwandelt, sobald das Gewicht die obere Endposition erreicht hat.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert die Steuereinrichtung den zweiten Motor zur Aufwärtsbewegung des Gewichts an, wenn sie eine Einspeisung eines Stroms durch eine lokale Energiequelle, insbesondere eine regenerative Energiequelle wie ein Photovoltaikmodul detektiert. Hierdurch ist es möglich, die von einer Energiequelle geringer Leistung bereitgestellte Energie, welche an sich nicht ausreichend zum Betrieb der Aufzuganlage ist, in der Aufzuganlage zu akkumulieren und so zum Betrieb der Aufzuganlage zu verwenden. Weiter ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung den zweiten Motor zur Aufwärtsbewegung des Gegengewichts ansteuert, wenn sie das Zutreffen ein oder mehrerer vordefinierter Parameter detektiert. Derartige Parameter können beispielsweise einen Zeitraum definieren, in dem der vor der Stromquelle bereitgestellte Strom besonders kostengünstig ist, beispielsweise zu einem Nachtstromtarif von einem Energieversorger zur Verfügung gestellt wird. Hierdurch ist es möglich, die Betriebskosten der Aufzuganlage weiter zu senken.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Steuereinrichtung einen ersten Frequenzumrichter auf, welcher elektrisch mit der Stromquelle und dem ersten Elektromotor verbunden ist. Sie weist weiter einen zweiten Frequenzumrichter auf, welcher elektrisch mit der Stromquelle und dem zweiten Elektromotor verbunden ist. Weiter sind die Zwischenstromkreise des ersten und des zweiten Frequenzumrichters miteinander verkoppelt. Hierdurch wird es möglich, den vom ersten Elektromotor oder vom zweiten Elektromotor generierten Storm direkt über den Zwischenstromkreis in den zweiten Elektromotor bzw. ersten Elektromotor einzuspeisen, wodurch die Energieeffizienz der Aufzuganlage weiter verbessert wird.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Steuereinrichtung einen speziell aufgebauten Frequenzumrichter auf, welcher einerseits mit der Stromquelle und andererseits mit den beiden Elektromotoren verbunden ist. Dieser spezielle Frequenzumrichtung weist zum Einen einen Gleichrichter auf, der elektrisch einerseits mit der Stromquelle und andererseits mit einem Zwischenstromkreis verbunden ist. Weiter weist er eine erste Motorsteuereinrichtung und eine zweite Motorsteuereinrichtung auf, wobei die erste Motorsteuereinrichtung einerseits mit dem Zwischenstromkreis und andererseits mit dem ersten Elektromotor elektrisch verbunden ist und die zweite Motorsteuereinrichtung einerseits mit dem Zwischenstromkreis und andererseits mit dem zweiten Elektromotor elektrisch verbunden ist. Auch bei diesem Aufbau der Steuereinrichtung ergeben sich die oben dargelegten Vorteile.
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Weiter hat es sich bewährt, die Aufwärtsbewegung und die Abwärtsbewegung des Fahrkorbs von der Steuereinrichtung durch die Überwachung der Spannung eines Zwischenstromkreises zu detektieren, an den die Motorsteuereinrichtung des ersten Elektromotors angeschlossen ist. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um einen Zwischenstromkreis, über den die Motorsteuereinrichtung des ersten Elektromotors mit der Motorsteuereinrichtung des zweiten Elektromotors verbunden ist, wie dies bei den oben geschilderten beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung der Fall ist.
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Vorzugsweise wird hierbei der zweite Elektromotor basierend auf den Zwischenstromspannung wie folgt gesteuert: Eine Steuerung der Steuereinrichtung steuert die Motorsteuereinrichtung des zweiten Elektromotors zur Aufwärtsbewegung des Gewichts an, wenn die Spannung des Zwischenstromkreises einen ersten Schwellwert überschreitet und sie nicht detektiert, dass das Gewicht seine obere Endposition erreicht hat. Anschließend steuert die Steuerung die Motorsteuereinrichtung des zweiten Elektromotors zum Halten des Gewichts in seiner momentanen Höhenlage an, wenn die Spannung des Zwischenstromkreises einen zweiten Schwellwert unterschreitet oder sie detektiert, dass das Gewicht seine oberen Endposition erreicht hat. Vorzugsweise steuert die Steuerung anschließend die Motorsteuereinrichtung des zweiten Motors zur Abwärtsbewegung des Gewichts an, wenn die Spannung des Zwischenstromkreises einen dritten Schwellwert unterschreitet und sie nicht detektiert, dass das Gewicht seine untere Endposition erreicht hat. Anschließend steuert die Steuerung die Motorsteuereinrichtung des zweiten Elektromotors zum Halten des Gewichts in seiner momentanen Höhenlage an, wenn die Spannung des Zwischenstromkreises einen vierten Schwellwert überschreitet oder einen Sensor detektiert, dass das Gewicht eine untere Endposition erreicht hat.
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Es ist jedoch auch möglich, dass der Zustand, ob sich der Fahrkorb aufwärts bewegt, abwärts bewegt, oder der Fahrkorb in einer Halteposition ist, der Steuereinrichtung von der Anlagensteuerung der Aufzuganlagen bereitgestellt wird und die Steuereinrichtung den zweiten Elektromotor basierend auf dem von der Anlagensteuerung übermittelten Zustand, wie oben beschrieben steuert.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung und/oder der Abwärtsbewegung des Gewichts von der Steuereinrichtung durch die Überwachung der Spannung eines Zwischenstromkreises geregelt, über den die Motorsteuereinrichtung des ersten Elektromotors mit der Motorsteuereinrichtung des zweiten Elektromotors verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass die durch Reibungsverluste, die Wirkungsgrade der Elektromotoren usw. bewirkte Verlustleistung zur Steuerung der Geschwindigkeit des Gewichts nicht separat erfasst werden muss und somit eine besonders energieeffiziente Steuerung der Aufzuganlagen ermöglicht wird. Vorzugsweise wird hierbei die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung und/oder der Abwärtsbewegung des Gewichts von der Steuereinrichtung durch Einregelung der Ist-Spannung des Zwischenstromkreises auf eine vorgegebene Soll-Spannung gesteuert. Weiter ist es auch möglich, dass zusätzlich in dem Regelkreis noch Zustandsinformationen von der Anlagensteuerung berücksichtigt werden sowie der Regelkreis an das Regelverhalten der hierdurch bewirkten Ansteuerung des ersten Elektromotors angepasst wird. Hierdurch lässt sich die Energieeffizienz der Aufzuganlage weiter verbessern.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnung beispielhaft erläutert.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Aufzuganlage.
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2 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm.
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3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Steuereinrichtung.
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4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Steuereinrichtung.
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5 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm.
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6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Aufzuganlage.
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1 zeigt eine Aufzuganlage 1. Die Aufzuganlage 1 weist einen Fahrkorb 20, ein Gewicht 30, einen Elektromotor 41, einen Elektromotor 45 und eine Steuereinrichtung 50 auf.
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Der Fahrkorb 20 und das Gewicht 30 sind in einem Aufzugschacht 10 angeordnet, welcher von Seitenwänden 11 begrenzt ist. In den Seitenwänden 11 des Aufzugsschachts 10 sind Öffnungen für zwei oder mehr Türen 12 vorgesehen, welche über verschiedene Stockwerke eines Gebäudes zugänglich sind. Der Fahrkorb 20 ist weiter mit ein oder mehreren Kabinentüren versehen, von denen in 1 beispielhaft eine Kabinentür 22 gezeigt ist.
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In dem Aufzugschacht 10 sind Führungsschienen angeordnet, in die der Fahrkorb 20 eingreift und mittels denen der Fahrkorb 20 vertikal-beweglich im Aufzugschacht 10 geführt ist. Weiter ist der Fahrkorb 20 über ein Zugseil 21 mit einer Trommel 43 verbunden, welche an eine Antriebswelle 42 des Elektromotors 41 angeflanscht ist. Je nach Drehrichtung des Elektromotors 41 wird das Zugseil 21 auf der Trommel 43 aufgewickelt bzw. abgewickelt, wodurch der Fahrkorb 20 vertikal im Aufzugschacht 10 aufwärts bzw. abwärts bewegt wird.
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Weiter sind in dem Aufzugschacht 10 vorzugsweise ein oder mehrere weitere Führungsschienen vorgesehen, in welchen das Gewicht 30 vertikal-beweglich im Aufzugschacht 10 geführt wird. Es ist jedoch auch möglich, auf diese Führungsschienen zu verzichten, um so beispielsweise die Reibungsverluste bei einer Vertikalbewegung des Gewichts 30 zu minimieren.
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Das Gewicht 30 ist weiter über ein Zugseil 31 mit einer Trommel 47 verbunden. Die Trommel 47 ist an die eine Antriebswelle 46 des Elektromotors 45 angeflanscht. Je nach Drehbewegung der Antriebswelle 46 wird so das Zugseil 31 auf der Trommel 47 aufgewickelt und abgewickelt, wodurch das Gewicht 30 vertikal zwischen einer oberen und unteren Endposition aufwärts bewegt bzw. abwärts bewegt wird. Das Erreichen der oberen bzw. unteren Endposition wird von der Steuereinrichtung 50 durch die Überwachung entsprechender Endschalter oder eines mit der Trommel verbundenen Drehwertgebers detektiert.
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Es ist hierbei auch möglich, dass die Zugseile 31 und 21 jeweils über ein oder mehrere Rollen geführt werden, um beispielsweise die Anordnung der Elektromotoren 41 bzw. 45 oder der Trommeln 43 bzw. 47 bezüglich des Fahrkorbs 20 bzw. des Gewichts 30 zu verändern. So ist es beispielsweise möglich, dass die Elektromotoren 41 und 45 und die diesen zugeordneten Trommeln 43 bzw. 47 nicht an der Oberseite des Aufzugsschachts 10 angeordnet sind, sondern an der Unterseite des Aufzugsschachts 10 angeordnet sind, um die Anordnung der Elektromotoren 41 bzw. 45 an die bauseitigen Vorgaben anzupassen. Weiter ist es auch möglich, dass die Zugseile 21 und/oder 31 über eine Flaschenzugaufhängung mit dem Fahrkorb 20 bzw. dem Gewicht 30 verbunden sind.
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Wie in 1 gezeigt, sind die Elektromotoren 41 und 45 über zugeordnete Motorträger 44 und 48 mit einem Querträger 49 verbunden, welcher seinerseits mit ein oder mehreren Winden 11 des Aufzugschachts 10 verbunden ist.
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Die Masse des Gewichts 30 ist bei der in 1 gezeigten Anordnung vorzugsweise so gewählt, dass die Masse des Gewichts 30 zwischen dem Einfachen und Fünffachen, weiter bevorzugt zwischen dem Drei- und Fünffachen, weiter bevorzugt zwischen dem Drei- und Achtfachen der Masse des Fahrkorbs plus Nutzlast des Fahrkorbs beträgt. Durch eine Wahl der Masse des Gewichts 30 von mehr als dem Fünffachen der Masse des Fahrkorbs 20 plus der Masse der Nutzlast des Fahrkorbs ist es möglich, die während des Betriebs der Aufzuganlage auftretenden Schwankungen im Nutzerverhalten auszugleichen und so eine besonders effiziente Aufzuganlage bereitzustellen.
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Die Querschnittsmaße des Aufzugsschachts 10 hängen von den Außenmaßen des Fahrkorbs 20 ab.
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Die horizontale, in Richtung zum Fahrkorb 20 orientierte Abmessung 32 und die horizontale, quer zur Richtung zum Fahrkorb 20 orientierte Abmessung 33 des Gewichts 30 wird bevorzugt so gewählt, dass die vom Fahrkorb freigelassene Querschnittsfläche des Aufzugschachts 10 möglichst gut ausgenutzt wird.
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Bevorzugt sind die horizontalen Abmessungen 32, 33 des Gewichts 30 möglichst klein zu wählen. Die vertikale Abmessung 34 des Gewichts ist nach den jeweiligen Erfordernissen zu wählen.
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Weiter ist es auch möglich, dass bei der Aufzuganlage 1 an die Antriebswellen 42 und/oder 46 der Elektromotoren 41 bzw. 45 nicht eine Trommel, sondern eine Treibscheibe angeflanscht ist und die Zugseile 21 bzw. 31 über diese Treibscheiben geführt und mit entsprechenden Gegengewichten verbunden sind, deren Masse so gewählt ist, dass eine ausreichende Reibung zwischen Treibscheibe und Zugseil generiert ist.
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Bei den Elektromotoren 41 und 45 handelt es sich bevorzugt um getriebelose Elektromotoren, beispielsweise permanent erregte Synchronmotoren.
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Die Steuereinrichtung 50 ist einerseits elektrisch mit den Elektromotoren 41 und 45 verbunden. Weiter ist die Steuereinrichtung 50 mit Stromquellen 61 und 62 sowie mit einem Bremswiderstand 63 verbunden. Auf die Stromquelle 62 sowie den Bremswiderstand 63 kann auch verzichtet werden.
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Bei der Stromquelle 61 handelt es sich um einen Netzanschluss, über welchen die Steuereinrichtung 50 mit einem Stromnetz, beispielsweise den im Gebäude zur Verfügung stehenden Hausanschluss verbunden ist.
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Bei der Stromquelle 62 handelt es sich um ein Photovoltaikmodul.
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Durch die Steuereinrichtung 50 wird nun der Stromfluss zu den Elektromotoren 41 und 45 wie folgt gesteuert:
Bei einer Abwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 wird von der Steuereinrichtung 50 zumindest ein Teil des im Elektromotor 41 generierten Stroms in den Elektromotor 45 gespeist, wodurch eine Aufwärtsbewegung des Gewichts 30 bewirkt wird. Bei einer Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 wird von der Steuereinrichtung 50, beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 45, eine Abwärtsbewegung des Gewichts 30 initiiert und zumindest ein Teil des für die Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 benötigten Stroms durch Einspeisung der bei der Abwärtsbewegung des Gewichts 30 im Elektromotor 45 generierten Stroms in den Elektromotor 41 bereitgestellt.
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Eine entsprechende Ansteuerung des Motors 45 durch die Steuereinrichtung 50 ist beispielsweise in dem in 2 gezeigten Zustandübergangsdiagramm verdeutlicht.
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2 zeigt drei Zustände 70, 71 und 72, und für Zustandsübergänge vorliegende Bedingungen 81 bis 84.
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Im Zustand 70 wird der Elektromotor 45 von der Steuereinrichtung 50 zum Halten des Gewichts 30 in seiner momentanen Höhenlage angesteuert.
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Im Zustand 71 wird der Elektromotor 45 von der Steuereinrichtung 50 zur Aufwärtsbewegung des Gewichts 30 angesteuert. D. h., der Elektromotor 45 dreht in die Richtung, in welcher das Zugseil 31 auf der Trommel 47 aufgewickelt wird.
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Im Zustand 72 wird der Elektromotor 45 von der Steuereinrichtung 50 zur Abwärtsbewegung des Gewichts 30 angesteuert. D. h., der Elektromotor 45 dreht in die Richtung, in welcher das Zugseil 31 von der Trommel 47 abgewickelt wird.
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Aus dem Zustand 70 geht die Steuereinrichtung 50 in den Zustand 71 über, wenn die Bedingung 81 detektiert wird, dass der Fahrkorb 20 sich abwärts bewegt und die obere Endposition des Gewichts 30 noch nicht erreicht ist. Von dem Zustand 71 geht die Steuereinrichtung 50 in den Zustand 70 über, wenn das Ereignis 82 detektiert wird, dass der Fahrkorb 20 eine Halteposition erreicht hat und so hält, oder dass die obere Endposition des Gewichts 30 erreicht ist. Von dem Zustand 70 geht die Steuereinrichtung 50 in den Zustand 72 über, wenn das Ereignis 83 detektiert wird, dass der Fahrkorb 20 sich aufwärts bewegt und die untere Endposition des Gewichts 30 noch nicht erreicht ist. Von dem Zustand 72 geht die Steuereinrichtung 50 in den Zustand 70 über, wenn das Ereignis 84 detektiert wird, dass der Fahrkorb 20 eine Halteposition erreicht hat, d. h. der Fahrkorb hält, oder die untere Endposition des Gewichts erreicht ist.
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Anhand der Figuren 3 und 4 werden im Folgenden verschiedene bevorzugte Ausführungsvarianten der Steuereinrichtung 50 anhand der dort erläuterten Steuereinrichtungen 50' und 50'' erläutert.
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3 zeigt ein schematisches Schaltbild, in welchem die Steuereinrichtung 50, die beiden Elektromotoren 41 und 45, der Bremswiderstand 63, die Anlagensteuerung 64, die Stromquelle 62 und die Stromquelle 61 gezeigt sind.
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Die Steuereinrichtung 50' weist zwei Frequenzumsetzer 51 und 52 sowie ein Relais 54 auf. Der Frequenzumrichter 51 ist einerseits mit der Stromquelle 61 und andererseits mit dem Elektromotor 41 über einen dreiphasigen Wechselstromanschluss verbunden. Der Frequenzumrichter 52 ist einerseits mit der Stromquelle 61 und andererseits mit dem Elektromotor 45 über einen dreiphasigen Wechselstromanschluss verbunden. Die beiden Frequenzumrichter 51 und 52 sind jeweils aus einem Gleichrichter mit nachgestaltetem Glättungskondensator und einer Motorsteuereinrichtung aufgebaut. Der Gleichrichter ist über einen Zwischenstromkreis mit dem Eingang der Motorsteuereinrichtung verbunden, welche an ihrem Ausgang ein entsprechendes Wechselspannungssignal generiert, dessen Frequenz und Impuls weiter die Drehrichtung, die Rotationsgeschwindigkeit und das Drehmoment des jeweils verbundenen Elektromotors bestimmt. Wie in 3 gezeigt, sind die Zwischenstromkreise der beiden Frequenzumrichter 51 und 52 miteinander zu einem gemeinsamen Zwischenstromkreis 53 verkoppelt. In den Zwischenstromkreis 53 wird weiter die Gleichspannung der Stromquelle 62 eingekoppelt. Weiter ist der Bremswiderstand 63 über das Relais 54 mit dem Zwischenstromkreis 53 verbunden.
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Der Frequenzumrichter 51 wird, wie in 3 gezeigt, von der Anlagensteuerung 64 angesteuert, um den Fahrkorb 20 entsprechend den Anforderungen der Fahrkorbbenutzung zu verfahren.
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Die Steuerung des Frequenzumrichters 52 überwacht die Spannung des Zwischenstromkreises 53 und detektiert mittels Überwachung dieser Spannung, ob der Fahrkorb 20 sich aufwärts bewegt, abwärts bewegt, oder hält. Basierend auf dem jeweils detektierten Zustand steuert diese Steuerung sodann die Motorsteuereinrichtung des Frequenzumrichters 52 entsprechend an, um den Elektromotor 45, wie oben beispielsweise anhand von 2 erläutert, anzusteuern.
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4 zeigt ein schematisches Schaltbild, in dem eine Steuereinrichtung 50'', die Elektromotoren 41 und 45, die Anlagensteuerung 64, der Bremswiderstand 63, die Stromquelle 62 und die Stromquelle 61 gezeigt sind. Die Steuereinrichtung 50'' weist einen Gleichrichter 55, den Zwischenstromkreis 53, eine Motorsteuereinrichtung 56, eine Motorsteuereinrichtung 57, eine Steuerung 58 und das Relais 54 auf. Der Gleichrichter 55 ist einerseits mit der Stromquelle 61 und andererseits über entsprechende Glättungskondensatoren mit dem Zwischenstromkreis 53 verbunden. Die Motorsteuerungseinrichtung 56 ist einerseits mit dem Zwischenstromkreis 53 und andererseits mit dem Elektromotor 41 verbunden. Die Motorsteuereinrichtung 57 ist einerseits mit dem Zwischenstromkreis 53 und andererseits mit dem Elektromotor 45 verbunden.
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Wie bereits oben beschrieben, wandeln die Motorsteuereinrichtungen 56 und 57 jeweils den zwischenstromkreisseitig anliegenden Gleichstrom in einen in seiner Frequenz, Impulsbreite oder Phasenlagen vorgebaren motorseitig anliegenden Wechselstrom und umgekehrt.
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Die Motorsteuereinrichtungen 56 und 57 sowie das Relais 54 werden nun von der Steuerung 58 wie im Folgenden anhand von 5 beschrieben angesteuert:
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5 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm mit den Zuständen 70, 71 und 72, Zuständen 73 bis 75 sowie Bedingungen 91 bis 101.
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Im Zustand 70 steuert die Steuerung 58 die Motorsteuerungseinrichtungen 56 und 57 zum Halten des Fahrkorbs 20 und des Gewichts 30 in seiner momentanen Höhenlage an.
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Im Zustand 71 steuert die Steuerung 58 die Motorsteuerung 56 zur Abwärtsbewegung des Fahrkorbs und die Steuereinrichtung 57 zur Aufwärtsbewegung des Gewichts 30 an. Der von dem Elektromotor 41 generierte Strom wird von der Motorsteuereinrichtung 56 in den Zwischenstromkreis 53 gespeist und von dem Zwischenstromkreis 53 wird dieser Strom über die Motorsteuereinrichtung 57 in den Elektromotor 45 gespeist.
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Im Zustand 72 steuert die Steuerung 58 die Motorsteuereinrichtung 56 zu einer Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 an und steuert die Motorsteuerungseinrichtung 57 zu einer Abwärtsbewegung des Gewichts 30 an. Der durch die Abwärtsbewegung des Gewichts 30 im Elektromotor 45 generierte Wechselstrom wird von der Motorsteuereinrichtung 57 in den Zwischenstromkreis 53 gespeist und sodann von dem Zwischenstromkreis 53 von der Motorsteuereinrichtung 56 in den Elektromotor 41 gespeist.
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In dem Zustand 73 steuert die Steuerung 58 die Motorsteuereinrichtung 56 zur Abwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 die Motorsteuerung 57 an, das Gewicht 30 in seiner momentanen Höhenlage zu halten, und steuert das Relais 54 an, um den Bremswiderstand 63 mit dem Zwischenstromkreis 53 zu verbinden. Der von dem Motor 41 generierte Strom wird so von der Motorsteuereinrichtung 56 in den Zwischenstromkreis 53 gespeist und von dem Zwischenstromkreis 53 in den Bremswiderstand 63 gespeist.
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In dem Zustand 74 steuert die Steuereinrichtung 58 die Motorsteuereinrichtung 56 an, um den Fahrkorb nach oben zu verfahren und die Motorsteuereinrichtung 57 an, um das Gewicht 30 in seiner augenblicklichen Höhenlage zu halten. Der über die Motorsteuereinrichtung 56 in den Motor 41 eingespeiste Strom wird so den Stromquellen 61 und 62 entnommen.
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In dem Zustand 75 steuert die Steuerung 58 die Motorsteuerung 57 an, das Gewicht 30 aufwärts zu bewegen und steuert die Motorsteuereinrichtung 56 an, den Fahrkorb 20 in seiner momentanen Höhenlage zu halten. Der von der Motorsteuerung 57 in den Motor 45 eingespeiste Strom wird so von den Stromquellen 61 und 62 in den Zwischenstromkreis 53 eingespeist.
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Die Steuerung 58 geht von dem Zustand 70 in den Zustand 71, 72, 73, 74 und 75 bei der Detektierung der Ereignisse 90, 95, 92, 97 und 100 über. Die Steuerung 58 geht von den Zuständen 71, 72, 73, 74 und 75 in den Zustand 70 bei Detektierung der Ereignisse 91, 96, 91, 96 und 101 über. Die Steuerung 58 geht von dem Zustand 71 in den Zustand 73 bei Detektierung des Ereignisses 92 und von dem Zustand 72 in den Zustand 74 bei Detektierung des Ereignisses 97 über.
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Das Ereignis 91 wird detektiert, wenn der Fahrkorb 20 abwärts bewegt wird und die obere Endposition des Gewichts 30 noch nicht erreicht ist. Das Ereignis 91 wird detektiert, wenn der Fahrkorb 20 hält. Das Ereignis 92 wird detektiert, wenn der Fahrkorb 20 abwärts bewegt wird und das Gewicht seine obere Endposition erreicht hat.
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Das Ereignis 95 wird detektiert, wenn eine Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 erkannt wird und das Gewicht 30 eine untere Endposition noch nicht erreicht hat. Das Ereignis 96 wird detektiert, wenn der Fahrkorb 20 hält. Das Ereignis 57 wird detektiert, wenn der Fahrkorb 20 aufwärts bewegt wird und das Gewicht 30 seine untere Endposition erreicht hat.
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Die Aufwärtsbewegung, Abwärtsbewegung oder das Halten des Fahrkorbs 20 kann von der Steuereinrichtung 58 hierbei entweder aus den entsprechenden Ansteuerbefehlen der Anlagesteuerung 64 entnommen werden, anhand derer die Steuerung 58 die Motorsteuereinrichtung 56 entsprechend zum Verfahren des Fahrkorbs 20 ansteuern. Diese Ereignisse können von der Steuerung 58 jedoch auch durch Überwachung der Spannung des Zwischenstromkreises und durch Vergleich der Spannung des Zwischenstromkreises mit entsprechendem Schwellwert ermittelt werden. So sinkt beispielsweise bei Initiierung der Aufwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 die Zwischenstromkreisspannung ab und bei der Initiierung der Abwärtsbewegung des Fahrkorbs 20 die Zwischenkreisspannung an, sodass durch Vergleich mit entsprechendem Schwellwert diese Ereignisse detektiert werden können.
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Das Ereignis 100 wird detektiert, wenn das Gewicht 30 noch nicht seine obere. Endposition erreicht hat, der Fahrkorb 20 hält und von der Stromquelle 62 Strom in den Zwischenstromkreis 53 eingespeist wird, oder die Erfüllung von vorgegebenen Parametern detektiert wird, die anzeigen, dass der Strom der Stromquelle 61 unter besonders günstigen Bedingungen entnommen werden kann.
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Das Ereignis 101 wird detektiert, wenn das Gewicht 30 eine obere Endposition erreicht hat.
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Auf die Zustände 73, 74 und 75 könnte auch verzichtet werden.
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Besonders vorteilhaft ist es weiter, wenn die Steuerung 58 in den Zuständen 71 und 72 die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung bzw. Abwärtsbewegung des Gewichts durch die Überwachung der Spannung des Zwischenstromkreises 53 regelt. Wird das Gewicht 30 im Vergleich zur Geschwindigkeit des Fahrkorbs 20 zu langsam aufwärts bewegt oder zu schnell abwärts bewegt, so steigt die Zwischenkreisspannung. Wird das Gewicht 30 im Vergleich zum Fahrkorb 20 zu schnell aufwärts bewegt oder zu langsam abwärts bewegt, so sinkt die Zwischenkreisspannung. Durch einen entsprechenden Regelkreis, welcher die Zwischenkreisspannung als Eingangsgröße erfasst und die Ist-Spannung des Zwischenstromkreises 53 mit einer vorgegebenen Soll-Spannung des Zwischenstromkreises 53 vergleicht, kann so die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung und der Abwärtsbewegung des Gewichts 30 optimal auf die Geschwindigkeit der Fahrzeugkabine 20 eingeregelt werden, wodurch die Effizienz der Aufzuganlage weiter verbessert wird.
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Die oben anhand der Steuereinrichtung 50'' gemachten Ausführungen zu 5 gelten für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung 50' nach 3 entsprechend, wobei hier die Funktion der Steuerung 58 von einer oder beiden der Steuerungen der Frequenzumrichter 52 oder 53, von einer separaten Steuerung der Steuerung 50 oder von der Anlagensteuerung 64 übernommen wird.
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6 zeigt eine Aufzuganlage 2, welche in einem Schacht 10 angeordnet ist. Die Aufzuganlage 2 weist den Fahrkorb 20 mit der Kabinentür 22, das Gewicht 30, die Zugseile 21 und 31, die Elektromotoren 41 und 45, die Antriebswellen 42 und 46 sowie die Trommeln 43 und 47 auf. Die Elektromotoren 41 und 45 sind wie in 6 gezeigt über die Motorträger 44 und 48 mit dem Querträger 49 verbunden. Bezüglich der Ausgestaltung der vorgenannten Komponenten der Aufzuganlage 2 sowie der hier nicht gezeigten Steuerung mit dieser verbundenen Steuereinrichtung 50 wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zu den Figuren 1 bis 5 verwiesen.
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Wie in 6 gezeigt, ist der Aufzugschacht horizontal in einen ersten Bereich 15 und einen zweiten Bereich 16 geteilt. Der Bereich 15 ist dem Fahrkorb 20 zugeordnet. D. h. er stellt den Bereich des Aufzugschachtes dar, welcher von dem sich vertikal bewegenden Fahrkorb 20 eingenommen wird. Der Bereich 16 ist dem Gewicht 30 zugeordnet. Wie in 6 gezeigt, sind die Elektromotoren 41 und 45 in dem Fahrzeugschacht 10 so angeordnet, dass diese im Bereich 16, und nicht im Bereich 15 angeordnet sind. Hierdurch verkürzt sich zwar – wie in 6 erkennbar – die Distanz zwischen dem oberen und dem unteren Endpunkt des Gewichts 30. Da andererseits die ansonsten im Bereich 15 anzuordnenden Komponenten der Maschineneinrichtung 40 nicht im Bereich 15 angeordnet sind, wird andererseits die Distanz zwischen dem oberen und unteren Endpunkt des Fahrkorbs vergrößert, sodass beispielsweise auf einen Maschinenraum verzichtet werden kann.
