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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage zur Verwendung in einer Windenergieanlage sowie eine Windenergieanlage mit einer solchen Aufzugsanlage. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Baugruppe für eine solche Aufzugsanlage sowie ein Verfahren zum sicheren Verlassen einer Gondel einer Windenergieanlage mittels einer solchen Aufzugsanlage.
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Bei Windenergieanlagen mit hohen Gondelhöhen sind heutzutage Aufzugsanlagen zum Personen- und Materialtransport üblich. Dies erspart z.B. Wartungstechnikern die Arbeiten in der Gondel der Windenergieanlage zu verrichten haben, einen anstrengenden und zeitraubenden Aufstieg über die in der Regel im Turm senkrecht nach oben führenden Steigleitern. Bei Windenergieanlagen mit heute nicht unüblichen Gondelhöhen von ca. 140 Metern würde das nämlich einen senkrechten Aufstieg (und natürlich auch einen nachfolgenden Abstieg) über eben diese 140 Meter bedeuten. Bedenkt man darüber hinaus, dass ein Wartungsteam im Laufe eines Arbeitstages in mehreren Windenergieanlagen tätig sein kann, wird schnell deutlich, welche außerordentliche körperliche Belastung die Benutzung der Steigleiter sein kann.
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In dem Maß, in dem die Größe und damit die (Gondel-)Höhe der Windenergieanlagen zunimmt sowie in dem die Bedeutung der Windenergie wächst, werden immer mehr Anlagen mit Gondelhöhen aufgestellt, in der eine Aufzugsanlage wenigstens wünschenswert, wenn nicht sogar erforderlich ist.
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Eine solche Aufzugsanlage ist bspw. aus der
WO 2011/054833 bekannt. Üblicherweise weisen solche Aufzugsanlagen einen Fahrkorb zum Befördern von Personen und Material und eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor zum Bewegen des Fahrkorbs in vertikaler Richtung im Turm auf. Die Antriebseinheit wird zumeist über eine Steuervorrichtung im laufenden Betrieb angesteuert, die sich im Fahrkorbinneren oder auf dem Fahrkorb befindet. Ferner weisen solche Aufzugsanlagen zumeist auch eine Signaleinrichtung auf, um Personen außerhalb des Fahrkorbes auf vertikale Bewegungen des Fahrkorbes aufmerksam zu machen.
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Üblicherweise wird die Signaleinrichtung mit einer separaten unterbrechungsfreien Stromversorgung ausgeführt, um einen sicheren Betrieb der Signaleinrichtung auch im Fehlerfall, also bspw. bei einem Strom- bzw. Spannungsausfall, zu gewährleisten.
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Da diese unterbrechungsfreien Stromversorgungen zumeist auf dem Fahrkorb selbst angeordnet sind, erhöhen sie zusätzlich das Gewicht des Fahrkorbes, was zu einer größeren Auslegung der Antriebseinheit führt. Außerdem stellen die unterbrechungsfreien Stromversorgungen einen nicht zu vernachlässigenden Kostenanteil der Aufzugsanlage dar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der vorgenannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll der Stand der Technik verbessert und eine Lösung vorgeschlagen werden, die die Kosten für die Aufzugsanlage verringert und so die Aufzugsanlage wirtschaftlich attraktiver macht. Zumindest soll eine zu bisher bekannten Lösungen alternative Lösung vorgeschlagen werden.
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Erfindungsgemäß wird somit eine Aufzugsanlage zur Verwendung in einer Windenergieanlage gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, sowie eine elektrische Baugruppe zum Koppeln einer Signaleinrichtung mit einem elektrischen Motor einer einen Fahrkorb und eine Antriebseinheit mit elektrischen Motor aufweisenden Aufzugsanlage gemäß Anspruch 5. Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum sicheren Verlassen einer Gondel einer Windenergieanlage mittels einer Aufzugsanlage gemäß Anspruch 8 sowie eine Windenergieanlage gemäß Anspruch 9 vorgeschlagen.
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Gemäß Anspruch 1 wird somit eine Aufzugsanlage zur Verwendung in einer Windenergieanlage vorgeschlagen, wobei die Aufzugsanlage einen Fahrkorb zum Befördern wenigstens einer Person, eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor zum Bewegen des Fahrkorbs in vertikaler Richtung, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Antriebseinheit und eine Signaleinrichtung zum Abgeben optischer und/oder akustischer Signale umfasst, um Personen außerhalb des Fahrkorbs aufmerksam zu machen, wobei der elektrische Motor als Generator betreibbar ist, um bei einer Abwärtsfahrt des Fahrkorbs aus der Abwärtsfahrt elektrische Energie zum Betreiben der Signaleinrichtung zu erzeugen.
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Der elektrische Motor der Antriebseinheit ist derjenige, der den Fahrkorb hoch zieht. Dieser Motor kann auch als Generator betrieben werden. Diese Eigenschaft haben viele Motoren, und es muss daher ein solcher ausgewählt werden. Aus der Abwärtsfahrt des Fahrkorbes erzeugt dieser Generator dann elektrische Energie. Es wird zumindest so viel Energie erzeugt, die wenigstens dazu ausreicht, die Signaleinrichtung zum Abgeben optischer und/oder akustischer Signale zu betreiben, insbesondere dauerhaft während der Abwärtsfahrt des Fahrkorbes. Zudem ist die Signaleinrichtung dazu eingerichtet, wenigstens ein optisches oder akustisches Signal abzugeben, um Personen außerhalb des Fahrkorbes zu warnen. Bevorzugt ist die Signaleinrichtung hierfür am Fahrkorb selbst, besonders außerhalb des Fahrkorbes angeordnet. Zusätzlich oder alternativ, kann die bzw. eine Signaleinrichtung auch im Turm der Windenergieanlage, insbesondere im Bereich des Turmfußes, angeordnet. Die optische Signaleinrichtung kann eine blinkende Rundumleuchte sein und/oder eine sich drehende Leuchte. Die akustische Signaleinrichtung kann eine Hupe oder bspw. anderer pulsierender Ton sein, wie bspw. bei einem zurücksetzenden LKW.
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Durch die Verwendung des elektrischen Motors als Generator weist die Aufzugsanlage somit eine autonome Stromversorgung für den Fehlerfall auf und ermöglicht eine sichere Abfahrt des Fahrkorbes selbst bei einem vollständigen Stromausfall in der Windenergieanlage. Auf die Verwendungen einer separaten Notstromversorgung kann verzichtet werden. Im Generatorbetrieb erzeugt der elektrische Motor somit wenigstens genügend elektrische Energie um die Signaleinrichtung zu versorgen. Bevorzugt versorgt die elektrische Maschine im Fehlerfall, also im Generatorbetrieb bei Abwärtsfahrt des Fahrkorbes, auch noch weitere notwendige elektrische Verbraucher wie beispielsweise die Fahrkorbbeleuchtung oder die Steuerung der Notfallbremse, um ein Herabstürzen des Fahrkorbes zu verhindern, wobei eine solche Notfallbremse auch mechanisch ausgebildet sein kann.
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Besonders vorteilhaft bei einer solchen Ausführung ist die Gewichtseinsparung durch die eingesparte Notstromversorgung.
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Vorzugsweise weist die Aufzugsanlage hierfür eine elektrische Baugruppe auf, die dazu eingerichtet ist, den elektrischen Motor bei der Abwärtsfahrt des Fahrkorbs als Generator so zu betreiben, dass der elektrische Motor die Signaleinrichtung so mit einer elektrischen Spannung versorgt, dass die Signaleinrichtung in einem Fehlerfall, in dem eine elektrische Versorgung der Aufzugsanlage ausfällt, funktionsfähig ist und die optischen und/oder akustischen Signale abgeben kann.
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Um den hohen Maßstäben an Spannungsqualität und Ausfallsicherheit gerecht zu werden, wurde ferner erkannt, dass eine Verwendung einer elektrischen Baugruppe insbesondere zwischen dem elektrischen Motor und der Warnanlage besonders vorteilhaft ist. Diese vorgeschlagene elektrische Baugruppe wird hierfür in Reihe mit dem elektrischen Motor und der Signaleinrichtung oder parallel zum elektrischen Motor und der Signaleinrichtung verschaltet. Die elektrische Baugruppe kann beispielsweise als Kondensatorenschaltung ausgeführt sein, wobei die Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren der Größe nach sowohl ein Anlaufen des elektrischen Motors im Generatorbetrieb als auch eine Versorgung der Signaleinrichtung mit einer für die Signaleinrichtung bestimmten Spannung im Generatorbetrieb des elektrischen Motors ermöglicht. Die elektrische Baugruppe ist hierfür bevorzugt dreiphasig ausgeführt, wobei die einzelnen Kondensatoren der Baugruppe im Dreieck verschaltet sind. In einer weiteren Ausgestaltung kann die elektrische Baugruppe zudem Lastwiderstände aufweisen, die vorzugsweise parallel zu den Kondensatoren geschaltet sind, um die Signaleinrichtung vor einer Überspannung zu schützen. Die elektrische Baugruppe ermöglicht somit auf eine besonders einfache und zweckmäßige Weise eine sichere Abwärtsfahrt des Fahrkorbes im Fehlerfall der Windenergieanlage.
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Vorzugsweise weist die Aufzugsanlage eine mechanische Bremseinrichtung zum Halten des Fahrkorbs in vertikaler Richtung in einer Halteposition, und eine mechanische Schalteinrichtung zum manuellen Auslösen der Abwärtsfahrt in einem bzw. dem Fehlerfall auf, wobei die mechanische Schalteinrichtung mit der mechanischen Bremseinrichtung so gekoppelt ist, dass das Auslösen der Abwärtsfahrt durch die mechanische Schalteinrichtung so erfolgt, dass die mechanische Bremseinrichtung gelöst wird.
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Die mechanische Bremseinrichtung kann hierzu beispielsweise durch eine Feststellbremse ausgeführt sein, die durch manuelle Betätigung der Fahrkorbinsassen oder durch eine elektronische Notfallabschaltung oder durch Ausfall des Stroms ausgelöst wird und den Fahrkorb der Aufzugsanlage im Turm der Windenergieanlage festsetzt. Unter Feststellbremsen sind eben solche Bremsen zu verstehen, die auch im Fehlerfall, also bei einer Nichtbestromung der Bremse, eine Bremskraft ausüben, um den Fahrkorb vor einem Herabstürzen zu sichern. Bevorzugt ist die mechanische Bremseinrichtung auf dem Fahrkorb angeordnet und wirkt zum Bremsen auf eine auf dem Fahrkorb angeordnete Winde, die wenigstens ein Seil aufweist, mittels dem der Fahrkorb im Turm der Windenergieanlage auf und ab bewegt wird. Zum manuellen Auslösen einer Abwärtsfahrt des Fahrkorbes weist die Aufzugsanlage zudem eine mechanische Schalteinrichtung auf, die im Fehlerfall manuell betätigt werden kann.
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Bevorzugt ist diese mechanische Schalteinrichtung so im Inneren des Fahrkorbs angeordnet, dass sie ohne weiteres für Fahrkorbinsassen zugänglich ist. Zum Auslösen selbst kann beispielsweise ein einfacher mechanischer Hebel im Fahrkorb angeordnet sein. Das Auslösen der Abwärtsfahrt des Fahrkorbes erfolgt somit durch eine manuelle Betätigung der mechanischen Schalteinrichtung, wodurch die mechanische Bremseinrichtung gelöst wird. Durch das Lösen der mechanischen Bremseinrichtung fährt der Fahrstuhl dann im Inneren des Turms bis zum Turmfuß herab. Unter dem Lösen der mechanischen Bremseinrichtung ist somit insbesondere ein Lösen zu verstehen, welches zu einem bewussten Herabfahren des Fahrkorbes führt und eben nicht zu einem freien Fall. Dies kann beispielsweise durch ein Schleifen der mechanischen Bremseinrichtung realisiert werden.
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Vorzugsweise ist der elektrische Motor der Aufzugsanlage als Asynchronmaschine ausgebildet.
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Besonders vorteilhaft hierbei sind die Eigenschaften der Asynchronmaschine als Motor-Bremse, die einen besonders effizienten Aufbau der Anlagenverschaltung ermöglicht. Der elektrische Motor ist somit dazu eingerichtet, ein dem Fahrkorb entsprechendes Gegenmoment aufzubringen, um den Fahrkorb mit moderater Geschwindigkeit im Turm herabfahren zu lassen. Zudem können durch die Verwendung einer Asynchronmaschine besonders robuste elektrische Baugruppen verwendet werden, was in einer Kombination mit den Eigenschaften der Asynchronmaschine selbst zu einer besonders robusten und wartungsarmen Ausführung einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage führt. Insbesondere können hierdurch standardisierte Einzelteile verwendet werden, was die Gesamtkosten und den Gesamtaufwand für die Aufzugsanlage deutlich minimiert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird insbesondere eine bürsten- und schleifringlose Asynchronmaschine verwendet, da diese üblicherweise keine Funkenbildung oder Bürstenfeuer aufweisen. Dies erhöht die Sicherheit der Anlage deutlich.
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Gemäß Anspruch 5 wird zudem eine elektrische Baugruppe zum Koppeln einer Signaleinrichtung mit einem elektrischen Motor einer einen Fahrkorb und eine Antriebseinheit mit elektrischem Motor aufweisenden Aufzugsanlage vorgeschlagen, wobei die elektrische Baugruppe einen ersten Anschluss zum elektrischen Verbinden mit dem elektrischen Motor und einen zweiten Anschluss zum elektrischen Verbinden mit der Signaleinrichtung umfasst, wobei die elektrische Baugruppe dazu eingerichtet ist, mit dem elektrischen Motor der Antriebseinheit und der Signaleinrichtung so verschaltet zu werden, dass der elektrische Motor in einem Generatorbetrieb die Signaleinrichtung mit einer Spannung so versorgt, dass die Signaleinrichtung im Fehlerfall, wenn der elektrische Motor dabei in einer Abwärtsfahrt elektrische Leistung erzeugt, funktionsfähig ist.
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Die elektrische Baugruppe stellt somit eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Motor und der Signaleinrichtung her. Insbesondere ist die elektrische Baugruppe dabei so aufgebaut, dass sie einen gezielten Stromfluss zwischen dem elektrischen Motor und der Signaleinrichtung ermöglicht, insbesondere so, dass die Signaleinrichtung funktionsfähig betrieben wird. Die elektrische Baugruppe kann somit in Reihe und/oder parallel zu dem elektrischen Motor und der Signaleinrichtung verschaltet werden. Dabei führt die elektrische Baugruppe wenigstens zwei Funktionen aus, indem sie nämlich sowohl dafür sorgt, dass der elektrische Motor in einem Generatorbetrieb arbeitet, als auch dass die Signaleinrichtung in einem Fehlerfall mit einer elektrischen Spannung versorgt wird, die einen funktionsfähigen Betrieb der Signaleinrichtung ermöglicht.
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Die Baugruppe kann generell als elektrische Schalteinrichtung ausgebildet werden, die eine solche Verschaltung mit dem Antriebsmotor und der Signaleinrichtung realisiert, bei der der Antriebsmotor im Generatorbetrieb arbeitet und der Signaleinrichtung elektrische Energie zugeleitet wird, die der Antriebsmotor im Generatorbetrieb erzeugt hat.
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Dass der Antriebsmotor im Generatorbetrieb arbeitet, kann dadurch erreicht werden, dass der Antriebsmotor von einer Stromquelle getrennt wird, durch die er üblicherweise mit elektrischer Energie versorgt wird, und dass der Antriebsmotor stattdessen so verschaltet wird, dass er an eine elektrische Last angeschlossen wird, so dass im Generatorbetrieb erzeugter elektrischer Strom durch die elektrische Last fließen kann und dadurch überhaupt der Generatorbetrieb ermöglicht wird. Die elektrische Last kann ganz oder teilweise durch eine Versorgungseinrichtung zum Versorgen der Signaleinrichtung realisiert sein. Diese Verschaltung kann durch die elektrische Baugruppe bzw. die elektrische Schalteinrichtung durchgeführt werden. Die Versorgungseinrichtung zum Versorgen der Signaleinrichtung kann Teil der elektrischen Baugruppe bzw. der Schalteinrichtung sein und/oder sie kann einen elektrischen Speicher und eine durch diesen elektrischen Speicher gespeiste Strom- oder Spannungsquelle aufweisen.
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Vorzugsweise ist die elektrische Baugruppe zur Verwendung in einer vorstehend oder nachstehend beschriebenen Ausführungsform einer Aufzugsanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, vorbereitet und/oder dreiphasig ausgebildet.
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Die elektrische Baugruppe ist somit dazu eingerichtet, entweder mit einem elektrischen Motor und einer Signaleinrichtung verbunden zu werden oder dazu eingerichtet, zwischen einen elektrischen Motor und einer Signaleinrichtung in Reihe oder parallel geschaltet zu werden. Zudem weist die elektrische Baugruppe wenigstens eine Kapazität der Größe auf, die für ein elektrisches Anlaufen der elektrischen Maschine, insbesondere der Asynchronmaschine, im Generatorbetrieb ausgelegt ist, wobei die elektrische Maschine im Generatorbetrieb eine Spannung erzeugt, die die Signaleinrichtung zuverlässig mit einer Spannung wenigstens während der Abwärtsfahrt des Fahrkorbes, insbesondere im Fehlerfall, versorgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Baugruppe hierfür dreiphasig ausgebildet, um insbesondere mit einem leistungsstarken elektrischen Motor verschaltet zu werden, der eine Hublast von wenigstens 200kg, insbesondere wenigstens 400kg aufwärts bewegen kann. Solche Maschinen weisen üblicherweise eine Leistungsklasse von 2 kW bis 5 kW auf.
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Vorzugsweise weist die elektrische Baugruppe wenigstens einen Kondensator auf, der dazu eingerichtet ist, den elektrischen Motor in einem Fehlerfall so zu betreiben, dass der elektrische Motor bei einer Abwärtsfahrt des Fahrkorbs elektrische Leistung erzeugt, oder wenigstens einen Grundlastwiderstand, der als ohmscher Lastwiderstand ausgebildet ist um die Signaleinrichtung im Fehlerfall, wenn der elektrische Motor dabei in einer Abwärtsfahrt elektrische Leistung erzeugt, vor einer Überlastung zu schützen.
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Die elektrische Baugruppe weist also gemäß einer Ausführungsform wenigstens einen Kondensator zum Anlaufen des elektrischen Motors im Generatorbetrieb auf oder einen Grundlastwiderstand zum Schutz der Signaleinrichtung vor Überlast bzw. Überspannung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die elektrische Baugruppe eine dreiphasige Kondensatorenbank und/oder ein dreiphasiger Lastwiderstand auf, wobei die einzelnen Kondensatoren der Baugruppe und/oder die einzelnen Lastwiederstände im Dreieck verschaltet sind. In einer weiteren Ausgestaltung die sind Lastwiderstände vorzugsweise parallel zu den Kondensatoren geschaltet, um die Signaleinrichtung vor einer Überspannung zu schützen. Die Lastwiderstände sind dabei so auszuführen, dass sie die Signaleinrichtung vor einer Überlast bzw. einer zu hohen Spannung schützen, die durch den elektrischen Motor im Generatorbetrieb verursacht werden würde. Die Lastwiderstände bilden also zusammen mit der Signaleinrichtung einen Spannungsteiler aus.
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Vorzugsweise weist die elektrische Baugruppe eine Bewegungserkennung auf, die dazu eingerichtet ist eine Abwärtsfahrt des Fahrkorbes zu erkennen und die als Bewegungserkennungsmittel ausgebildet sein kann, und Teil eines Prozessrechners sein kann.
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Die Baugruppe ist somit dazu eingerichtet, insbesondere bei einem Spannungsfall bzw. bei einem Fehlerfall, eine Abwärtsfahrt des Fahrkorbes zu erkennen. Hierfür kann beispielsweise eine Spannungserkennung verwendet werden, die bei einem Strom des Motors im Generatorbetrieb diesen erkennt und dadurch auslöst.
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Die Aufzugsanlage bzw. die elektrische Baugruppe kann so ausgebildet sein, dass durch das Auftreten einer elektrischen Spannung die Signaleinrichtung zu arbeiten beginnt. Hierzu kann die Signaleinrichtung dauerhaften in Bereitschaft sein und startet einfach dadurch, dass der elektrische Motor durch die Abwärtsfahrt Strom bzw. Spannung für die Signaleinrichtung erzeugt.
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Gemäß Anspruch 8 wird ferner ein Verfahren zum sicheren Verlassen einer Gondel einer Windenergieanlage mittels einer vorstehend oder nachstehend beschriebenen Ausführungsform einer Aufzugsanlage, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Prüfen, ob ein Fehlerfall vorliegt, bei dem der Motor und die Signaleinrichtung von einer externen Stromversorgung getrennt sind, Einleiten einer Abwärtsfahrt des Fahrkorbs durch Betätigen einer Motoransteuereinrichtung, wenn der Fehlerfall nicht vorliegt, Bedienen der mechanischen Schalteinrichtung zum manuellen Auslösen zum Lösen einer Bremse, wenn der Fehlerfall vorliegt, um eine Abwärtsfahrt des Fahrkorbs einzuleiten, so dass der Motor als Generator betrieben wird um dadurch Strom zu erzeugen, wobei der Strom zum Versorgen der Signaleinrichtung verwendet wird.
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Das Verfahren umfasst somit ein Prüfen, insbesondere Überwachen, der korrekten Funktion der Aufzugsanlage. Hierzu wird insbesondere die Stromversorgung der Signaleinrichtung überwacht. Dies kann beispielsweise über eine kabelbruchsichere Ausführung der Aufzugsanlage erfolgen, die im Fehlerfall eine Meldung ausgibt die einen Fehler meldet und die mechanische Bremseinrichtung so aktiviert, dass der Fahrkorb im Turm an einer Position gehalten, insbesondere festgesetzt, wird, um ein Herabstürzen des Fahrkorbes zu verhindern.
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Sofern kein Fehler vorliegt wird die Abwärtsfahrt des Fahrkorbes durch die Motoransteuerung im Normalbetrieb vorgenommen. Hierzu wird im Normalbetrieb die Abwärtsfahrt des Fahrkorbes durch ein Betätigen eines üblichen Tasters vorgenommen und der Fahrkorb fährt ordnungsgemäß den Turm herab. Wurde ein Fehler, insbesondere ein Stromausfall, erkannt bzw. festgestellt, wird der Fahrkorb automatisch festgesetzt, insbesondere die Abwärtsfahrt des Fahrkorbs unterbrochen. Die Abwärtsfahrt wird dann durch ein manuelles Bedienen der mechanischen Schalteinrichtung fortgesetzt oder gestartet. Durch das Bedienen der mechanischen Schalteinrichtung schaltet der elektrische Motor in einen Generatorbetrieb um, die mechanische Bremsvorrichtung wird gelöst, insbesondere gelüftet und der Fahrkorb bewegt sich nach unten Richtung Turmfuß.
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Erfindungsgemäß wird ferner eine Windenergieanlage vorgeschlagen, wobei die Windenergieanlage eine Gondel auf einem Turm mit einer Aufzugsanlage im Turm umfasst, um in die Gondel zu gelangen oder sie zu verlassen, wobei als Aufzugsanlage eine vorstehend oder nachstehend gemäß wenigstens einer Ausführungsform beschriebene Aufzugsanlage verwendet wird und/oder die Aufzugsanlage eine vorstehend oder nachstehend gemäß wenigstens einer Ausführungsform beschriebene Baugruppe umfasst und/oder die Aufzugsanlage dazu eingerichtet ist, ein vorstehend oder nachstehend gemäß wenigstens einer Ausführungsform beschriebenes Verfahren durchzuführen.
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Die Windenergie umfasst somit eine Aufzugsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder eine Baugruppe nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und/oder die Aufzugsanlage ist dazu eingerichtet, ein Verfahren nach Anspruch 9 durchzuführen.
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Besonders vorteilhaft hier ist das sichere Abwärtsfahren des Fahrkorbes, also mit funktionsfähiger Signaleinrichtung, ohne die Verwendung einer separaten Notstromversorgung. Es kann damit eine entsprechend günstig zu errichtende Windenergieanlage vorgeschlagen werden, die gleichzeitig einen guten Service bei Einhaltung erforderlicher Sicherheitsvorkehrungen ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage aufweisenden Windenergieanlage.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage.
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2a zeigt eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Aufzugsanlage, insbesondere der Antriebseinheit der Aufzugsanlage
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2b zeigt eine schematische Unteransicht der erfindungsgemäßen Aufzugsanlage, insbesondere auf die Unterseite des Fahrkorbes der Aufzugsanlage
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3 zeigt eine bevorzugte Verschaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Baugruppe mit einer Antriebseinheit einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage und einer Signaleinrichtung einer Aufzugsanlage.
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4 zeigt einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens
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1 zeigt eine eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage aufweisende Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel an. Zudem weist der Turm 102 der Windenergieanlage 100 einen Zugang 110 auf, durch den bspw. das Wartungspersonal die Windenergieanlage, insbesondere den Turm betreten und verlassen kann. Im Turm 102 der Windenergieanlage 100 ist ferner eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage 112 eingerichtet, die mittels eines Tragseils 114 im Turm auf und ab bewegt wird. Die Aufzugsanlage umfasst einen Fahrkorb, eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor zum Bewegen des Fahrkorbs in vertikaler Richtung V, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Antriebseinheit und eine Signaleinrichtung zum Abgeben optischer und/oder akustischer Signale.
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2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage 200, die einen Fahrkorb zum Befördern wenigstens einer Person 210 und eine Antriebseinheit 230 umfasst. Der Fahrkorb 210 ist im Wesentlichen als rechteckförmiger Korpus 212 ausgebildet, wenigstens bestehend aus einer Tür 214 zum Betreten und Verlassen des Fahrkorbes 210, drei Seitenwänden 216 sowie einer verstärkten Bodenplatte 218. Die verstärkte Bodenplatte 218 ist zudem dazu eingerichtet, wenigstens 200 Kg zu tragen, also bspw. zwei Personen und Wartungs- bzw. Arbeitsmaterial.
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An den Seitenwänden 216 sind weiterhin Führungsrollen 280 für das Führungsseil 282 sowie eine Tragseilführung 284, durch welche das Tragseil geführt wird, angeordnet. Ferner weist der Fahrkorb eine Fangseilführung für das Fangseil auf, das den Fahrkorb z.B. bei Versagen des normalen Fahrbetriebs hält.
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An der Oberseite des Fahrkorbes sind Halter angebracht, wobei an den Haltern wiederum Träger angebaut sind, die senkrecht nach oben verlaufen. Auf diesen Trägern befindet sich eine Dachplatte 286, die den Aufzug gegen herabfallende Teile schützt. Bevorzugt ist die Dachplatte 286 oberhalb der Antriebseinheit 230 angeordnet. Weiterhin ist an den Haltern eine Durchlaufwinde 288 angebracht, mittels welcher der Aufzug an dem Tragseil in der gewünschten Richtung aufwärts und abwärts fahren kann. Außerdem ist der 2 eine Fangeinrichtung 290 zu entnehmen, welche als Sicherheitseinrichtung den Aufzug an einem Fangseil hält, wenn der Antrieb aus Durchlaufwinde und Tragseil versagen sollte. Zusätzlich zu dem Tragseil und dem Fangseil sind noch Führungsseile vorgesehen, welche den Aufzug führen, so dass ein Pendeln des Aufzugs verhindert wird.
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Die Antriebseinheit 230, die auf dem Fahrkorb 210 angeordnet ist, weist einen elektrischen Motor 232 zum Bewegen des Fahrkorbes 210 in vertikaler Richtung V auf. Hierfür ist der elektrische Motor 232 mit der Durchlaufseilwinde 288 mechanisch verbunden. Die Steuervorrichtung 234 zum Steuern der Antriebseinheit 230 ist oberhalb des Fahrkorbes 210 in der Antriebseinheit 230 angeordnet und über die Steuerungs- und Signalkabel 236 mit der Windenergieanlage verbunden und weist eine erfindungsgemäße elektrische Baugruppe auf (nicht abgebildet).
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Ferner weist die Antriebseinheit 230 eine mechanische Bremseinrichtung 238 zum Halten des Fahrkorbes in einer Halteposition auf, die über eine mechanische Schalteinrichtung 240 manuell gelöst, insbesondere gelüftet, werden kann. Erfindungsgemäß ist die mechanische Schalteinrichtung 240 mit der mechanischen Bremseinrichtung 238 so gekoppelt, dass ein Auslösen der mechanischen Bremseinrichtung 238 zu einer Abwärtsfahrt führt.
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Die Signaleinrichtungen 250 zum Abgeben optischer und/oder akustischer Signale, um Personen außerhalb des Fahrkobes 210 aufmerksam zu machen, werden bevorzugt unterhalb des Fahrkorbes 210 und oberhalb des Fahrkorbes 210 angeordnet, insbesondere um Personen außerhalb des Fahrkorbes zu warnen. Bevorzugt werden die Signaleinrichtungen 250 zum Abgeben eines optischen Signals unterhalb des Fahrkorbes 210 so angeordnet, dass das optische Signal bis in den Turmfuß der Windenergieanlage sichtbar ist, insbesondere so, dass im Turm befindliche Personen den Fahrkorb herannahen sehen.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung der Signaleinrichtungen ist den 2a und 2b zu entnehmen.
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2a zeigt eine perspektivische Darstellung der Antriebseinheit 230 der Aufzugsanlage 200 mit einer Durchlaufwinde 288, die mittels eines elektrischen Motors betrieben wird und einer Fangvorrichtung 290, die oberhalb des Fahrkorbes 210 angeordnet ist. Zudem weist die Antriebseinheit 230 einen Betriebsstundenzähler 292 auf, der die Betriebsstunden der Durchlaufwinde 288 erfasst. Unterhalb der Dachplatte 286 der Antriebseinheit ist eine Signaleinrichtung 251 zur Abgabe eines optischen Signals angeordnet, die während einer Fahrt des Fahrkorbes 210 ein optisches Signal abgibt, insbesondere ein gelbes bis rotes Licht emittiert. Zudem sind an der Dachplatte 286 wenigstens ein Dachtaster 294 und Kollisions- bzw. Notendlagenschalter 296 angeordnet, die dazu eingerichtet sind, die Fahrsicherheit des Fahrkorbes zu gewährleisten, insbesondere um das Erreichen des Fahrkobes 210 in der Gondel festzustellen, um die Aufwärtsfahrt des Fahrkorbes 210 zu beenden.
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2b zeigt eine perspektivische Darstellung des Fahrkorbes 210 der Aufzugsanlage, von unten. Der Fahrkorb 210 weist an seiner Unterseite eine verstärkte Bodenplatte 218 auf, an der wenigstens ein Korbbodentaster 297 angeordnet ist, um das Erreichen des Fahrkobes 210 am Turmfuß festzustellen, insbesondere um die Abwärtsfahrt des Fahrkorbes 210 zu beenden. Zudem weist der Fahrkorb 210 an der Unterseite der verstärkten Bodenplatte 218 hierzu weitere untere Kollisionsschalter 299 auf. Ebenfalls sind an der Unterseite der verstärkten Bodenplatte 218 wenigstens eine Signaleinrichtung 252 zur Abgabe eines optischen Signals und eine Signaleinrichtung 253 zur Abgabe eines akustischen Signals angeordnet, um Personen, die sich unterhalb des Aufzugs, besonders im Turmfuß aufhalten, vor dem abwärts fahrenden Fahrkorb 210 zu warnen. Die Signaleinrichtung 252 zur Abgabe eines optischen Signals ist somit eine optische Signaleinrichtung und emittiert ein gelbes bis rotes Licht, insbesondere ein Warnlicht in Warnfarben. Die Signaleinrichtung 253 zur Abgabe eines akustischen Signals wird auch als akustische Signaleinrichtung 253 bezeichnet, und ist dazu eingerichtet, ein für Menschen hörbares akustisches Signal, insbesondere Warnsignal, abzugeben. Die Abgabe der Signale der Signaleinrichtungen 252, 253 erfolgt insbesondere bei einer Abwärtsfahrt des Fahrkorbes.
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3 zeigte eine bevorzugte Verschaltung 300 der erfindungsgemäßen elektrischen Baugruppe mit einer Antriebseinheit 330 einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage, wobei der Fahrkorb vereinfacht als Gewicht 310 abgebildet ist. Die Antriebseinheit 330 umfasst einen elektrischen Motor 332, insbesondere eine Asynchronmaschine, zum Bewegen des Fahrkorbs in vertikaler Richtung V, eine Steuervorrichtung 334 zum Steuern der Antriebseinheit, wobei die Steuervorrichtung im Normalbetrieb über ein externes Netz der Windenergieanlage 335 mit einer Spannung versorgt wird, und eine Signaleinrichtung, mit einer ersten optische Signaleinrichtung 351, einer zweiten optische Signaleinrichtung 353 und einer akustischen Signaleinrichtung 353, um Personen außerhalb des Fahrkorbs zu warnen. Bevorzugt ist die erste optische Signaleinrichtung 351 zum Abgeben eines optischen Signals oberhalb des Fahrkorbs angeordnet und die zweite optische Signaleinrichtung 352 zum Abgeben eines optischen Signals sowie die akustische Signaleinrichtung 353 unterhalb des Fahrkorbs angeordnet, insbesondere an einer verstärkten Bodenplatte. Die Steuerung der Aufzugsanlage erfolgt zudem über die vorprogrammierte Steuervorrichtung 334.
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Ferner weist die Aufzugsanlange eine elektrische Baugruppe 360 auf, die dazu eingerichtet ist, den elektrischen Motor 332 bei der Abwärtsfahrt des Fahrkorbs als Generator so zu betreiben, dass der elektrische Motor 332 die Signaleinrichtung 350 so mit einer elektrischen Spannung versorgt, dass die Signaleinrichtung in einem Fehlerfall, in dem eine elektrische Versorgung der Aufzugsanlage ausfällt, funktionsfähig ist und die optischen und/oder akustischen Signale abgeben werden können. Ein Fehlerfall liegt üblicherweise vor, wenn die Steuervorrichtung 334 die Signaleinrichtung 350 nicht mehr mit einer Spannung versorgen kann. Dies ist beispielhaft durch die Fehlerstelle F in 3 dargestellt.
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Die elektrische Baugruppe 360 ist in einem Fehlerfall dazu eingerichtet ist, den elektrischen Motor 332 bei der Abwärtsfahrt Va des Fahrkorbs als Generator so zu betreiben, dass der elektrische Motor 332 die Signaleinrichtung 350 so mit einer elektrischen Spannung versorgt, dass die Signaleinrichtung 350 in einem Fehlerfall, in dem eine elektrische Versorgung der Aufzugsanlage ausfällt, funktionsfähig ist, insbesondere optische und akustische Signale abgibt. Hierzu weist die Aufzugsanlage einen Umrichter 355 auf, wobei der Umrichter 355 einen Gleichrichter 357, einen Gleichspannungszwischenkreis mit einer Kapazität 358 und eine Konstantspannungsquelle 359 umfasst, wobei die Konstantspannungsquelle 359 eine Spannung zwischen 10 V und 100V, insbesondere 24 V, erzeugt um die Signaleinrichtung 350, insbesondere die erste und zweite optische Signaleinrichtung 351, 351 sowie die akustische Signaleinrichtung 353 mit einer Betriebsspannung zu versorgen, sodass die Signaleinrichtung 350 auch im Fehlerfall funktionsfähig ist.
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Die Versorgung der Signaleinrichtung 350 erfolgt somit im Fehler über den elektrischen Motor 332 der Antriebseinheit 330 der Aufzugsanlage. Der elektrische Motor 332 ist also mit der Signaleinrichtung 350 so verschaltet, das er die Signaleinrichtung 350 bestromen kann. Die elektrische Baugruppe 360 ist hierzu mittels eines ersten Anschlusses 365 mit dem elektrischen Motor 332 verbunden. Zudem ist die elektrische Baugruppe 360 mittels eines zweiten Anschluss 367 mit der Signaleinrichtung 350 und mittels eines dritten Anschluss 369 mit der Steuervorrichtung 334 verbunden. Die elektrische Baugruppe ist somit dazu eingerichtet, den elektrischen Motor 332 mit der Signaleinrichtung 350, die einen Umrichter 355 aufweist, zu verschalten. Zudem ermöglicht die elektrische Baugruppe 360 einen Generatorbetrieb des elektrischen Motors 332, insbesondere ist die elektrische Baugruppe dazu so ausgebildet, dass sie ein Anlaufen des elektrischen Motors 332 im Generatorbetrieb ermöglicht, insbesondere bei einem Anlaufen des Fahrkorbes Richtung Turmfuß. Hierzu weist die Signaleinrichtung 360 mehrere Kondensatoren C12, C23, C31 auf die eine dreiphasige Kondensator-Dreiecksschaltung ausbilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die elektrische Baugruppe zudem mehrere Lastwiderstände R12, R23, R31 auf, die eine dreiphasige Lastwiderstand-Dreiecksschaltung ausbilden, die insbesondere parallel zur Kondensator-Dreiecksschaltung angeordnet ist. Die mehreren Lastwiderstände R12, R23, R31 sind daher gestrichelt dargestellt. Die Kondensatoren C12, C23, C31 sind hierbei so dimensioniert, dass sie ein Anlaufen der elektrischen Motors 332 im Generatorbetrieb ermöglichen. Zudem sind die Lastwiderstände R12, R23, R31 so dimensioniert, dass sie im Anlaufen des elektrischen Motors 332 im Generatorbetrieb die Signaleinrichtung 350, und insbesondere den Umrichter 355, vor einer Überspannung schützen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, sind somit der elektrische Motor 332 und die elektrische Baugruppe 360 dreiphasig ausgebildet. Ferner sind die Kondensatoren C12, C23, C31 der elektrischen Baugruppe dazu eingerichtet, dass der elektrischen Motor 332 bei einer Abwärtsfahrt des Fahrkorbes elektrische Leistung erzeugt. Die Kondensator C12, C23, C31 weisen somit eine Kapazität auf, die ein Anlaufen des elektrischen Motors 332 im Generatorbetrieb ermöglichen. Die Grundlastwiderstände R12, R23, R31 sind ferner als ohmsche Lastwiderstände ausgebildet um die Signaleinrichtung 350 im Fehlerfall, wenn der elektrische Motor 332 bei einer Abwärtsfahrt elektrische Leistung erzeugt, vor einer Überlastung bzw. Überspannung zu schützen, insbesondere beim Anlaufen des elektrischen Motors 332 im Generatorbetrieb.
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Die mechanische Bremseinrichtung 338 der Aufzugsanlage ist zudem dazu eingerichtet, den Fahrkorb bei Bedarf in einer Halteposition zu halten, wobei die Halteposition durch manuelles Auslösen der mechanischen Schalteinrichtung 340 verlassen werden kann, was insbesondere zu einer Abwärtsfahrt des Fahrkorbes führt. Die mechanische Schalteinrichtung 340 ist somit mit der mechanischen Bremseinrichtung 338 so gekoppelt, dass das Auslösen der Abwärtsfahrt durch die mechanische Schalteinrichtung so erfolgt, dass die mechanische Bremseinrichtung gelöst, insbesondere gelüftet, wird.
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4 zeigt einen schematischen Ablauf 400 eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum sicheren Verlassen einer Gondel einer Windenergieanlage mittels einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage. Das Verfahren betrifft somit insbesondere eine Fahrt eines Fahrkorbes einer Aufzugsanlage einer Windenergieanlage. Hierzu betritt das Wartungspersonal beispielsweise den Fahrkorb und bedient einen Taster, um mit dem Fahrkorb von der Gondel in den Turmfuß oder von dem Turmfuß in die Gondel zu gelangen. Diese Sequenz ist durch den MOV-Block 410 schematisch dargestellt.
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In einem ersten Schritt 420 wird nun geprüft, ob ein Fehlerfall vorliegt, bei dem der elektrische Motor und die Signaleinrichtung von einer externen Stromversorgung getrennt sind.
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Sofern kein Fehler vorliegt, also das Ergebnis im ersten Schritt 420 „N“ lautet, wird die Fahrt des Fahrkorbs in einem nächsten Schritt gemäß AUT-Block 430 ordnungsgemäß und automatisch fortgeführt. Der Fahrkorb bewegt sich somit, wie gewünscht, Richtung Turmfuß oder Richtung Gondel, angetrieben durch einen motorischen Betrieb der Antriebseinheit. Der motorische Betrieb ist durch den MOT-Block 432 dargestellt. Hierbei wird die Signaleinrichtung durch die Steuereinrichtung der Aufzugsanlage mit einer elektrischen Spannung versorgt, dargestellt durch den SUP-Block 434. Sofern der Fahrkorb dann seinen Zielort erreicht hat, dargestellt durch den ARR-Block 440, kann das Personal den Fahrkorb anschließend sicher verlassen, dargestellt durch den OUT-Block 490.
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Sofern ein Fehler vorliegt, also das Ergebnis im ersten Schritt 420 „Y“ lautet, wird der Fahrkorb festgesetzt, dargestellt durch den B-Block 425. Um nun den Fahrkorb sicher verlassen zu können muss eine Abwärtsfahrt des Fahrkorbs eingeleitet werden. Hierzu muss das Wartungspersonal die Abwärtsfahrt des Fahrkorbes in einem nächsten Schritt manuell mittels einer mechanischen Schalteinrichtung einleiten, dargestellt durch den MAN-Block 450. Dies erfolgt beispielsweise durch eine Lüftungseinrichtung zur Lüftung der Bremse des Fahrkorbes, die den Fahrkorb festgesetzt hat. Durch das Lüften der Bremse fährt der Fahrstuhl auf Grund der Schwerkraft nach unten und der elektrische Motor der Aufzugsanlage läuft mittels der elektrischen Baugruppe in einen Generatorbetrieb, dargestellt durch den GEN-Block 452. Im Generatorbetrieb des elektrischen Motors erzeugt dieser einen Strom zur Versorgung der Signaleinrichtung, dargestellt durch den EPC-Block 454. Der Fahrkorb gelangt ferner mit moderater Geschwindigkeit nach unten in den Turmfuß, dargestellt durch den ARR-Block 460. Hierdurch kann das Wartungspersonal trotz eines Stromausfalles die Aufzugsanlage und damit die Gondel sicher verlassen, dargestellt durch den OUT-Block 490.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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