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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für eine Aufzugsanlage, einen Fahrkorb mit einer solchen Bremsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsvorrichtung für eine Aufzugsanlage.
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Stand der Technik
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In Aufzugsanlagen können Bremsvorrichtungen als Betriebsbremsen zum Abbremsen einer Bewegung eines Fahrkorbs beispielsweise am Antrieb oder der Treibscheibe angeordnet werden. In Multicar-Systemen, bei denen mehrere Fahrkörbe in einem Schacht bewegt werden, werden die Bremsvorrichtungen jedoch direkt am Fahrkorb angeordnet, um die Fahrkörbe einzeln und unabhängig voneinander abbremsen zu können.
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Am Fahrkorb angeordnete bzw. mitgeführte Bremsvorrichtungen müssen jedoch im Vergleich zu Antriebs- oder Treibscheibenbremsen deutlich höhere Bremskräfte entfalten, deren Erzeugung aufwendig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden eine Bremsvorrichtung für eine Aufzugsanlage, einen Fahrkorb mit einer solchen Bremsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsvorrichtung für eine Aufzugsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Bremsvorrichtung für eine Aufzugsanlage vorgestellt, bei der eine (insbesondere hohe) erste Kraft zum Betätigen oder Lösen eines Bremsmechanismus, welcher zum Abbremsen einer Bewegung eines Fahrkorbs der Aufzugsanlage vorgesehen ist, durch Einsatz eines Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers bereitgestellt wird.
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Um hohe Bremskräfte aufbringen zu können, kann zwar auch ein Hydrauliksystem eingesetzt werden, mittels welchem der Bremsmechanismus betätigt bzw. gelöst werden kann, nachteilig dabei ist jedoch, dass Hochdruck-Hydraulikkomponenten, wie insbesondere Pumpen und Ventile, sehr groß und schwer sind und insbesondere Ventile zum Sperren oder Freigeben des unter Druck stehenden Fluids einen hohen Energiebedarf haben.
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Die Erfindung schlägt dem gegenüber die Verwendung eines Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers vor, sodass der Primärdruck pneumatisch erzeugt werden kann, was deutlich kleinere und leichtere Kompressoren bzw. Pumpen und Ventile ermöglicht. Eine Gewichtsersparnis ist insbesondere bei einer hier vorteilhaften Anordnung am Fahrkorb besonders vorteilhaft, da die Bremsvorrichtung mit dem Fahrkorb mitbewegt werden muss.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass anstelle von Hydraulikventilen Pneumatikventile eingesetzt werden können, welche ebenfalls kleiner bauen und zu dem einen geringeren Energiebedarf aufweisen. Beispielsweise können Pneumatikventile eingesetzt werden, die ca. 1/25 des Leistungsbedarfs von vergleichbaren Hydraulikventilen haben. Da aufgrund von Sicherheitsanforderungen im Aufzugswesen die Verwendung mehrerer redundanter Ventile notwendig ist, führt dies zu einer signifikanten Energieersparnis. Dasselbe gilt für das Gewicht.
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Vorzugsweise wird die Bremsvorrichtung als Betriebsbremse, welche am Fahrkorb, insbesondere einer Multicar-Aufzugsanlage, angeordnet ist, eingesetzt. Hier entfaltet die Gewichts-, Platz- und Energiebedarfsersparnis besondere Vorteile.
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Die erste Kraft kann, wie erwähnt, den Bremsmechanismus betätigen oder – nach dem Failsafe-Prinzip – gegen eine Vorspannkraft lösen. Vorzugsweise dient die erste Kraft zum Lösen des Bremsmechanismus gegen eine von einem Vorspannmittel bereitgestellte zweite Kraft, die entgegen der ersten Kraft wirkt. Mit anderen Worten arbeitet der Bremsmechanismus vorzugsweise nach dem Failsafe-Prinzip, wobei die Bremskraft als zweite Kraft von dem Vorspannmittel, insbesondere von einer Feder, und die Lösekraft als erste Kraft bereitgestellt wird. Der Einsatz einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ist insbesondere zum Lösen des Bremsmechanismus vorteilhaft, da hierbei sehr große Kräfte notwendig sind (ca. das Doppelte der Betätigungskraft), da zusätzlich zum Lösen noch ein gewisser Luftspalt, üblicherweise zwischen einem Bremselement (meist Bremsbacken bzw. Bremsbelag) und der Führungsschiene erreicht werden muss. Beim Bereitstellen großer Kräfte kommen die genannten Vorteile der Erfindung besonders zum Tragen.
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Ein bevorzugter Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzer weist eine Pneumatikdruckkammer und eine Hydraulikdruckkammer auf, die durch einen Differenzialkolben in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann sehr einfach durch Bemessung der Pneumatikkolbenfläche sowie der Hydraulikkolbenfläche eine Druckverstärkung erzielt werden. Vorzugsweise ist die Pneumatikkolbenfläche wenigstens zehn Mal so groß wie die Hydraulikkolbenfläche, d.h. der Hydraulikdruck ist wenigstens zehn Mal so groß wie der Pneumatikdruck.
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Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Pneumatikventil stromaufwärts des Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers, insbesondere stromaufwärts der Pneumatikdruckkammer, angeordnet. Wie erwähnt, weist der Einsatz von Pneumatikventilen gegenüber Hydraulikventilen signifikante Vorteile auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist stromaufwärts des Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers, vorzugsweise stromaufwärts des wenigstens einen Pneumatikventils, eine Pneumatikquelle, wie z.B. ein Pneumatikanschluss oder ein Kompressor, vorgesehen. Dementsprechend kann also ein Kompressor Bestandteil der Bremsvorrichtung sein, jedoch kann ebenso die Bremsvorrichtung lediglich einen Anschluss zum Anschließen einer Druckluftleitung aufweisen, sodass insbesondere ein Kompressor zum Versorgen mehrerer Bremsvorrichtungen verwendet werden kann.
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Vorzugsweise weist die Bremsvorrichtung einen Hydraulikspeicher auf, der stromabwärts des Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers, insbesondere stromabwärts der Hydraulikdruckkammer angeordnet ist. Der Hydraulikspeicher kann vorzugsweise dazu dienen, Leckagemengen im Hydrauliksystem auszugleichen.
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Vorzugsweise besteht eine Fluidverbindung des Hydraulikspeichers mit der Hydraulikdruckkammer, wenn der Differenzialkolben in einer unbetätigten Stellung ist. Unter unbetätigte Stellung wird insbesondere verstanden, dass der Differentialkolben nicht durch Beaufschlagung mit Pneumatikdruck ausgelenkt ist.
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Der Hydraulikspeicher ist zweckmäßigerweise so an dem Pneumatik-Hydraulik-Druckwandler angeordnet, dass die Fluidverbindung zwischen dem Hydraulikspeicher und der Hydraulikdruckkammer durch eine Bewegung des Differentialkolbens unterbrochen werden kann. Hierbei ist bevorzugt, dass die Fluidverbindung unterbrochen ist, wenn der Differentialkolben in einer betätigten Stellung ist. Unter betätigte Stellung wird insbesondere verstanden, dass der Differentialkolben durch Beaufschlagung mit Pneumatikdruck ausgelenkt ist, um den Bremsmechanismus zu betätigen bzw. zu lösen. Ein solches Abtrennen des Hydraulikspeichers von der Hydraulikdruckkammer dient vorteilhafterweise dazu, dass der Druck im Hydraulikspeicher nicht auf den hohen Hydraulikdruck angehoben wird.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines im Rahmen der Erfindung eingesetzten Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers.
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2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung, wobei am Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzer kein Pneumatikdruck anliegt.
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3 zeigt die Bremsvorrichtung aus 2, wobei am Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzer Pneumatikdruck anliegt.
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4 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist eine Ausführungsform eines für die Erfindung geeigneten Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers in einer schematischen Schnittansicht dargestellt und mit 100 bezeichnet. Der Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzer 100 weist eine Pneumatikdruckkammer a und eine Hydraulikdruckkammer b auf, die durch einen Differentialkolben 1 verbunden sind. Der Differentialkolben 1 weist eine Pneumatikkolbenfläche c und eine Hydraulikkolbenfläche d auf, in Abhängigkeit von diesen eine Druckübersetzung stattfindet. Eine Druckverstärkung wird hier erzielt, da die Pneumatikkolbenfläche c größer als die Hydraulikkolbenfläche d ist. Ein in der Pneumatikdruckkammer a herrschender Pneumatikdruck wird dementsprechend in einen größeren in der Hydraulikdruckkammer b herrschenden Hydraulikdruck übersetzt.
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An der Hydraulikdruckkammer b ist ein Hydraulikspeicher 3 angeordnet, der zum Ausgleich von Leckagemengen des Hydraulikfluids dient. Es ist erkennbar, dass die Fluidverbindung zwischen dem Hydraulikspeicher 3 und der Hydraulikdruckkammer b in Abhängigkeit von der Stellung des Differentialkolbens 1 besteht oder nicht besteht. Insbesondere besteht die Fluidverbindung, wenn sich der Differentialkolben 1 in der linken (unbetätigten) Position am Anschlag befindet, und die Fluidverbindung besteht nicht, sobald der Differentialkolben 1 um eine gewisse Länge aus der unbetätigten Stellung in eine betätigte Stellung verschoben ist.
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In der Praxis wird die Hydraulikdruckkammer b über Hydraulikleitungen mit einem Hydraulikaktor, beispielsweise einem beweglichen Aktorkolben 2 verbunden sein. In der schematischen Ansicht ist jedoch die Hydraulikleitung nicht gezeigt, sondern der Aktorkolben 2 ist zur besseren Veranschaulichung ebenfalls in der Hydraulikdruckkammer b dargestellt. Aus dem Verhältnis der Hydraulikkolbenfläche d des Differentialkolben 1 zur Hydraulikkolbenfläche f des Aktorkolbens 2 kann gewünschtenfalls eine weitere Druckübersetzung erzielt werden. Jedenfalls führt eine Bewegung e des Differentialkolbens 1 zu einer Bewegung g des Aktorkolbens 2, welche Bewegung zum Betätigen oder Lösen eines Bremsmechanismus eingesetzt wird, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist.
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In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht dargestellt und mit 1000 bezeichnet.
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Die Bremsvorrichtung 1000 weist einen Bremsmechanismus 300 und einen Betätigungsmechanismus 200 auf. Der Betätigungsmechanismus 200 wiederrum weist den Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzer 100 gemäß 1 auf, wobei eine Situation gezeigt ist, in der am Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzer kein Pneumatikdruck anliegt.
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Die Pneumatikdruckkammer a des Pneumatik-Hydraulik-Druckübersetzers 100 steht über eine Anzahl von Pneumatikventilen 40 mit einer als Kompressor 60 ausgebildeten Pneumatikdruckquelle und mit einem Auslass i, z.B. Umgebung, in Verbindung. Somit kann die Pneumatikdruckkammer a durch Öffnen und Schließen der Pneumatikventile 40 unter Druck gesetzt bzw. entlüftet werden. Ein Ausströmen der Druckluft aus der Pneumatikdruckkammer a ist bei entsprechender Ventilstellung in Richtung i möglich.
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Die Hydraulikdruckkammer b steht über eine Hydraulikleitung j, die hier als Bohrung in einem massiven Material ausgebildet ist, mit dem Aktorkolben 2 in Verbindung, der durch ein als Feder 5 ausgebildetes Vorspannmittel in eine Richtung h gedrückt wird.
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Wird die Pneumatikdruckkammer a unter Druck gesetzt, führt dies zu einer Bewegung des Differentialkolbens 1 in der Figur nach rechts, wobei gleichzeitig in der Hydraulikdruckkammer b ein sehr hoher Druck erzeugt wird. Dieser sehr hohe Druck wird, in der Figur nochmals übersetzt, auf den Aktorkolben 2 geführt, sodass sich dieser gegen die von der Feder 5 bereitgestellte zweite Kraft in der Figur nach links bewegt. Durch eine entsprechende Kopplung mit dem Bremsmechanismus 300 kann auf diese Weise eine Fahrkorbbremse geöffnet oder geschlossen werden.
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In 2 ist die unbetätigte Stellung dargestellt, bei der eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckspeicher 3 und dem Hydrauliksystem besteht. In dieser Stellung kann Fluid aus dem Speicher 3 in die Hydraulikdruckkammer b nachfließen, um Leckagemengen auszugleichen. In 3 ist eine betätigte Stellung dargestellt, bei der keine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckspeicher 3 und dem Hydrauliksystem besteht, so dass der hohe Hydraulikdruck nicht im Druckspeicher 3 herrscht.
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In 4 ist schematisch eine Aufzugsanlage 10 mit einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrkorbs 20 dargestellt, auf dem eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1000 angeordnet ist. Die Aufzugsanlage 10 ist insbesondere als Multicar-Aufzugsanlage mit einer Vielzahl von Fahrkörben 20 ausgebildet.
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Der Bremsmechanismus 300 der Bremsvorrichtung 1000 weist zwei Bremselemente 310, 320 auf, zwischen denen eine Führungsschiene 30 der Aufzugsanlage 10 eingeklemmt werden kann, um eine Bewegung des Fahrkorbs 20 abzubremsen.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Bremse nach dem Failsafe-Prinzip ausgebildet, wobei die Bremselemente 310, 320 durch die zweite Kraft der Feder 5 geschlossen werden. Insbesondere bei einem Stromausfall ist die Bremse somit geschlossen.
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Zum Öffnen der Bremse wird die Pneumatikdruckkammer a unter Druck gesetzt, insbesondere mittels Druckluft, so dass sich der Differentialkolben 1 in der Figur nach rechts bewegt, wodurch sich der Aktorkolben 2 gegen die von der Feder 5 bereitgestellte zweite Kraft in der Figur nach links bewegt und die Bremselemente 310, 320 öffnet und so eine Bewegung des Fahrkorbs 20 relativ zur Führungsschiene 30 freigibt.
