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Die Erfindung betrifft eine Umlenkrolle in einem Zugmitteltrieb, vorzugsweise in einem Aufzugsantrieb mit Aufzugs- bzw. Tragriemen, wobei die Umlenkrolle drehbar gelagert ist und mehrere auf einer Welle angeordnete Umlenkscheiben für das oder die Zugmittel aufweist, wobei das Zugmittel bzw. Tragmittel die Umlenkrolle bzw. Scheiben auf einer äußeren Umfangsfläche über einen Teilumfang umläuft bzw. umschlingt.
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In einem Zugmitteltrieb sind üblicherweise eine Reihe von Umlenkrollen erforderlich, um das Zugmittel so zu führen und umzulenken, dass Antriebsrollen, Abtriebsrollen, Spanneinrichtungen etc. vorschriftsmäßig im Eingriff bleiben und gleichzeitig den räumlichen und geometrischen Besonderheiten, den Baumaßen und dem erforderlichen Einbauraum übriger Maschinenteile Rechnung getragen wird.
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Dies ist in besonderer Weise auch bei Aufzugsanlagen der Fall, bei denen die Aufzugskabine innerhalb eines engen Aufzugsschachtes fährt und in der Regel an mehreren Seilen hängt, die auch noch entsprechende Gegengewichte bewegen. In solchen Aufzugssystemen werden die Aufzugsgurte bzw. die Tragriemen durch eine Reihe von Umlenkrollen im Aufzugsschacht so geführt, dass Aufzugskabine und Gegengewichte sicher über eine oder mehrere Antriebsrolle angetrieben werden können und innerhalb des Schachtes präzise auf und ab fahren können.
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In der Aufzugstechnik werden dabei in der Regel mindestens zwei, meistens aber mehr Tragmittel, d.h. Aufzugsgurte oder Tragriemen parallel eingesetzt. Diese Tragriemen werden über eine gemeinsame Traktionsscheibe/Antriebsscheibe geführt, mit der das Antriebsmomente auf die Zugriemen bzw. Tragmittel übertragen wird. Dies sind typische Treibscheibenaufzüge, bei denen der Antrieb auf das Tragmittel über Reibungskräfte erfolgt.
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Grundsätzlich unterscheidet man verschiedene Aufhängungsarten, die unter anderem durch das Verhältnis der Laufgeschwindigkeit des Tragmittels und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrkorbes im Schacht bestimmt werden. Die Laufgeschwindigkeit des Tragmittels entspricht im Wesentlichen der Umfangsgeschwindigkeit der Treibscheibe und wird durch eventuell vorgesehene Umlenkrollen zu einem ganzzahligen Bruchteil auf die Fahrgeschwindigkeit des Fahrkorbes übertragen. Dieser Bruchteil wird also grundsätzlich auch bestimmt durch die Anzahl der Umlenkrollen an Aufzugskabine und Gegengewicht.
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Bei einer so genannten 1:1 Aufhängung sind sowohl die Kabine als auch das Gegengewicht direkt an den Enden eines Tragmittels befestigt, welches zwischen Kabine und Gegengewicht die Antriebsscheibe umläuft und über Seilreibung das Antriebsmoment überträgt. In diesem Fall ist die Laufgeschwindigkeit des Tragmittels gleich der Fahrgeschwindigkeit des Fahrkorbes im Schacht. Umlenkrollen können auch hier eingesetzt sein, aber nicht solche, die die Übersetzung bzw. das Verhältnis im Sinne eines Flaschenzugs verändern.
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Bei der 2:1 Aufhängung sind die Seilenden beispielsweise an der Decke eines Aufzugsschachts befestigt, so dass Kabine und Gegengewicht jeweils mittels Umlenkrollen am Tragmittel hängen, welches auch hier zwischen Kabine und Gegengewicht die Antriebsscheibe umläuft. So entsteht ein einfacher Flaschenzug, der im Vergleich zur 1:1 Aufhängung die doppelte Nutzlast bei halber Geschwindigkeit heben kann. Die Geschwindigkeit des Tragmittels ist dann doppelt so hoch wie die Fahrgeschwindigkeit des Fahrkorbes im Schacht.
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Als weitere, eher seltene und speziell bei Lastenaufzügen genutzte Aufhängungsarten findet man auch 3:1 oder 4:1 Aufhängungen, die sich ebenfalls durch das Verhältnis der beiden genannten Geschwindigkeiten oder grundsätzlich durch die Anzahl der Umlenkrollen an Aufzugskabine oder Gegengewicht klassifizieren lassen.
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Nicht angetriebene Umlenkrollen spielen also eine wichtige Rolle in Zugmittelantrieben, insbesondere in Aufzugsanlagen, und sind dort vielfach vorhanden. Bei vielen Aufzugssystemen werden mehrere Tragmittel nebeneinander über eine und dieselbe Umlenkrolle geführt. Diese breiteren Umlenkrollen sind dann so ausgebildet, dass ihre äußere Oberfläche entsprechend mehrfache ballig oder profiliert ausgebildete Bereiche aufweist, die durch trennende Bordscheiben so separiert sind, dass die Tragmittel nebeneinander, aber voneinander getrennt die Umlenkrolle umlaufen können.
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Insbesondere in diesem Fall, bei dem mehrere parallele Tragmittel bzw. Traggurte über dieselbe Umlenkrolle geführt werden, ergeben sich im Zusammenwirken zwischen Umlenkrollen und Tragmitteln oft recht erhebliche Geräuschprobleme. Es existieren nämlich aufgrund von Längungen oder Dehnungen der Tragmittel geringe Relativbewegungen zwischen den einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Umlenkrolle. Dadurch entstehen so genannte „stick-slip-Effekte“, nämlich Schwingungen, die entstehen durch einen ineinander übergehenden Wechsel zwischen Haftung, Losbrechen, Rutschen und Rollreibung und damit der Ursprung der Geräuschen sind. Auch durch eine unsaubere Flucht der einzelnen Umlenkrollen oder Umlenkscheiben zueinander und einen dadurch entstehenden „Schrägzug“ können Relativbewegungen zwischen den einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Umlenkrolle entstehen, was ebenfalls zu Geräuschen führen kann.
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Da natürlich für diese Geräuscheffekte eine Abhängigkeit vom Reibbeiwert gegeben ist, werden heute bereits spezielle Beschichtungen zur Reduktion des Reibbeiwertes in der Reibpaarung zwischen Tragriemen und Umlenkrollen eingesetzt. Im Laufe der Zeit verändern sich solche Beschichtungen aber durch Verschleiß oder Verschmutzung, so dass dann die Geräuschbildung wieder verstärkt auftreten kann.
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Die
WO 2016-019135 A1 offenbart eine andere Lösung des Geräuschproblems in Form einer Umlenkrolle, deren Umlenkscheibe, die ja auf ihrer Oberfläche mit dem Tragmittel in Wechselwirkung steht, mithilfe mindestens eines Lagers drehbar auf der Welle der Umlenkrolle gelagert ist. Das dort gezeigte Lager ist nicht näher spezifiziert. Lediglich in den Figuren kann ein übliches Kugellager erkannt werden. Die hier vorgestellte Lösung beinhaltet jedoch eine Konstruktion, bei der die gesamte und einzige Lagerung der Umlenkrolle in der Lagerung der Umlenkscheiben auf der Welle besteht. Prinzipiell wurde also hier die bisher übliche Lagerung der mit den Umlenkscheiben fest verbundenen Umlenkrolle an beiden Enden ihrer Welle aufgegeben zugunsten einer Lagerung der Umlenkrollen direkt auf der dann an beiden Enden festgelegten Welle. Eine solche Lösung ist relativ kompliziert, insbesondere dann, wenn jede der Umlenkscheiben mit einzelnen Lagern auf der Welle der Umlenkrolle gelagert werden muss. Falls jedoch andererseits mehrere miteinander fest verbundene Umlenkscheiben über gegebenenfalls ein gemeinsames Zwischenrohr auf der Welle gelagert sind, ergibt sich bei mehreren nebeneinanderliegenden Tragriemen nicht der gewünschte Effekt der Geräuschreduzierung.
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Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, eine Umlenkrolle bereitzustellen, bei der die genannten Geräuscheffekte nicht auftreten oder wenigstens stark reduziert werden, auch wenn dieselbe Umlenkrolle für mehrere nebeneinander liegende Tragriemen genutzt wird, die dazu eine einfache und kostengünstige Konstruktion aufweist und die eine hohe Lebensdauer bereitstellt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Dabei sind die Umlenkscheiben relativ zur Welle gleitbeweglich drehbar angeordnet, also im Bereich der Gleitreibung drehbar auf der Welle ausgebildet. Durch eine solche Drehbeweglichkeit im Gleitreibungsbereich werden geringe Relativbewegungen zwischen den Umlenkscheiben der einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Welle der Umlenkrolle ausgeglichen und nicht von einer Umlenkscheibe auf die andere übertragen. Die hier vorgesehene gleitbewegliche Drehbarkeit ist dabei nicht zu vergleichen mit einem Gleitlager, welches im Bereich sehr hoher Drehzahlen zum Beispiel für Kurbelwellen eingesetzt wird.
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Die hier ausgebildete Verbindung zwischen Umlenkscheibe und Welle ist zwar spielfrei und in geringem Maße kraftschlüssig, aber dennoch drehbar/drehbeweglich unter Überwindung der Haft- bzw. Gleitreibung zwischen Welle und Umlenkscheibe. Erreicht wird diese erfindungsgemäße gleitbewegliche Drehbarkeit durch eine angepasste Werkstoffpaarung und Toleranz zwischen der Nabe der Umlenkscheibe und der Welle. Die Welle kann hier zum Beispiel aus Stahl ausgebildet sein, während die Umlenkscheibe mindestens im Bereich der Nabe aus einem gleitfähigen Kunststoff besteht. Vorzugsweise kann hier im Bereich der Nabe ein Kunststoff hoher Festigkeit und geringem Reibwert eingesetzt werden. Dafür sind zum Beispiel spezielle Polyamide oder HDPE (High Density Polyethylene) geeignet. Natürlich können die Umlenkscheiben auch vollständig aus einem solchen Kunststoff bestehen, wenn die Belastung beim jeweiligen Anwendungsfall das zulässt.
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Dazu trägt dann insbesondere eine vorteilhafte Weiterbildung bei, die darin besteht, dass die Umlenkscheiben nebeneinander angeordnet und relativ zur Welle und relativ zueinander gleitbeweglich drehbar angeordnet sind. Damit wird eine Übertragung von Relativbewegungen von einer Umlenkscheibe auf die daneben liegende Umlenkscheibe mit Sicherheit verhindert. Vorzugsweise und im Sinne einer gleichmäßigen axialen und radialen Belastung der Umlenkscheiben durch die durch das Tragmittel übertragenen Zugkräfte sind die Umlenkscheiben zwischen den Lagern einer beidseitigen Wellenlagerung nebeneinander angeordnet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die nebeneinander angeordneten Umlenkscheiben mindestens einseitig eine Bordscheibe aufweisen oder ausbilden. Bordscheiben dienen der Führung der Tragmittel/Aufzugsgurte und verhindern, dass Tragmittel aneinander anstoßen oder überspringen können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass zwischen oder neben den auf der Welle angeordneten Umlenkscheiben relativ zur letzteren und zur Welle gleitbeweglich drehbare separate Bordscheiben angeordnet sind. Damit wird zusätzlich verhindert, dass die Tragmittel an den Bordscheiben zu stark reiben und sich dabei erwärmen. Auf diese Weise können sich die Bordscheiben im Gleitreibungsbereich mit verdrehen, falls sich Traggurte/Tragmittel anlegen.
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Die Drehbeweglichkeit zwischen den Umlenkscheiben untereinander und auch zwischen den Umlenkscheiben und den Bordscheiben wird natürlich auch wieder erreicht durch die oben bereits genannte Toleranzeinstellung und Werkstoffpaarung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Welle hohl ausgebildet ist und die Lagerung der Umlenkrolle innerhalb der Hohlwelle erfolgt. Durch eine solche Ausbildung erhält man sich konstruktive Freiheiten bei der Ausbildung und Lagerung der gesamten Umlenkrolle.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass zwischen Welle und Umlenkscheiben gleitbewegliche drehbare Aufnahmehülsen angeordnet sind, d.h. also zwischen der Außenoberfläche der Welle und der Innenoberfläche der Nabe/Aufnahmebohrung der Umlenkscheibe Gleithülsen bzw. gleitbewegliche Traghülsen vorgesehen sind. Bei einer solchen Ausbildung, bei der die gleitbewegliche Drehbarkeit der Umlenkscheibe durch eine Hülse auf der Welle bereitgestellt wird, kann die Beweglichkeit im Bereich der Gleitreibung sehr präzise durch die Werkstoffauswahl allein der Hülse bereitgestellt werden.
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Üblicherweise besteht die Welle einer solchen Umlenkrolle aus Metall, vorzugsweise aus Stahl. Eine zwischen Umlenkscheibe und der Welle angeordnete Gleithülse kann dann aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, vorzugsweise aus einem Kunststoff hoher Festigkeit und geringem Reibwert. Dafür sind zum Beispiel spezielle Polyamide oder HDPE (High Density Polyethylene) geeignet, wie oben bereits erwähnt.
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Dazu lässt sich nach einer gewissen Laufzeit und einem eventuell vorhandenen Verschleiß der Hülse Letztere leicht austauschen und somit die gesamte Umlenkrolle wieder geräuschfrei betreiben.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung auch im Sinne des Explosion-und Brandschutzes besteht darin, dass die Aufnahmehülsen antistatisch ausgebildet sind und somit keine Ladungen anhäufen können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die gleitbewegliche Drehbarkeit der Umlenkscheiben auf der Welle durch eine Gleitschicht oder Gleitbeschichtung auf der Welle, auf der Aufnahmehülse oder in der Nabe der Umlenkscheiben bereitgestellt wird, vorzugsweise durch eine Gleitschicht oder Gleitbeschichtung mit Polytetrafluorethylen. Der Vorteil besteht ersichtlich darin, dass nicht das ganze Bauteil bzw. dessen Werkstoff verändert werden muss, um die erfindungsgemäße Verschiebbarkeit zu erreichen, sondern dass lediglich eine Beschichtung/Oberflächenbehandlung erforderlich ist, die übrigens auch leicht ersetzt bzw. erneuert werden kann.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
- 1 eine Aufzugsanlage in einer 2:1 Aufhängungsart als Prinzipskizze,
- 2 eine der erfindungsgemäßen Umlenkrollen einer Aufzugsanlage nach 1 im Querschnitt.
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Die 1 zeigt als Prinzipskizze eine Aufzugsanlage 1 in einer 2:1 Aufhängungsart, bei der die Seilenden an der Decke eines Aufzugsschachts befestigt sind. Kabine 2 und Gegengewicht 3 hängen jeweils mittels Umlenkrollen 4a, 4b an den Tragmitteln 5.
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Das bzw. die Tragmittel umlaufen eine von einem hier nicht näher dargestellten Motor angetriebene Traktions- oder Antriebsscheibe 6, welche zwischen Kabine und Gegengewicht im oberen Bereich des Aufzugschachtes angeordnet ist. So entsteht ein einfacher Flaschenzug. Die Laufgeschwindigkeit des Tragmittels 5 ist dann doppelt so hoch wie die Fahrgeschwindigkeit der Kabine 2. Die Zugkraft wird auf der Antriebsscheibe 6 durch Seilreibung übertragen.
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Das Tragmittel 5 ist hier als dreifach parallel geführter Gurt ausgeführt. Somit sind auch die Umlenkrollen, von denen eine, nämlich die Umlenkrolle 4 am Kabinendach, im Querschnitt in der 2 dargestellt ist, von drei parallel laufenden Traggurten/Traggurt-Teilen 5a, 5b und 5c umschlungen.
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Der Traggurt 5 und dementsprechend auch alle Traggurt-Teile 5a bis 5c sind als Flachgurt ausgeführt und mit Corden 7 als Zugträger verstärkt. Der Aufbau des Traggurts ist in der unteren Hälfte der 2 prinzipiell zu erkennen, nämlich dort, wo der Traggurt und die Umlenkscheiben im Schnitt dargestellt sind.
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Die Umlenkrollen 4, in 2 die Umlenkrolle 4a auf der Kabine, sind drehbar gelagert und weisen mehrere auf einer Welle 8 angeordnete Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c auf. Der Traggurt 5 als Zugmittel umschlingt die Umlenkscheiben 9a bis 9c auf einer äußeren Umfangsfläche über einen Teilumfang.
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Die Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c sind auf der und relativ zur Welle 8 spielfrei, aber gleitbeweglich drehbar angeordnet.
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Die Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c sind zwischen den Lagern 10 einer beidseitigen Wellenlagerung nebeneinander angeordnet und relativ zur Welle 8 und auch relativ zueinander gleitbeweglich drehbar ausgebildet. Außerdem bilden die nebeneinander angeordneten Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c jeweils einseitig eine Bordscheibe 11a, 11b und 11 c aus. Zusätzlich ist eine separate, neben der rechts auf der Welle 8 angeordneten Umlenkscheibe 9c angeordnete Bordscheibe 11d vorgesehen, die relativ zu Umlenkscheibe 9c und zur Welle ebenfalls in der erfindungsgemäßen Art gleitbeweglich drehbar ausgebildet ist.
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Durch erfindungsgemäße Ausbildung solcher mehrfach von Tragmitteln umlaufenden Umlenkrollen werden geringe Relativbewegungen zwischen den Umlenkscheiben der einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Welle der Umlenkrolle ausgeglichen. Eine Geräuschentwicklung wird so aufgabengemäß vermieden.
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Bezugszeichenliste
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(Teil der Beschreibung)
- 1
- Aufzugsanlage
- 2
- Kabine
- 3
- Gegengewicht
- 4a, 4b
- Umlenkrolle
- 5a,5b,5c
- Zug- oder Tragmittel, Traggurt, Traggurt-Teil
- 6
- Traktionsscheibe, Antriebsscheibe
- 7
- Zugträger, Cord
- 8
- Welle
- 9a,9b,9c
- Umlenkscheiben
- 10
- Lager
- 11a,11b,11c,11d
- Bordscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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