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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 Antriebsrollen 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 im Sinne eines Flaschenzugs wirkenden Umlenkrollen an Aufzugskabine und Gegengewicht.
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Bei der einfachsten Aufhängung, der 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, daher die Bezeichnung 2:1-Aughängung.
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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/Traggurte 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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In diesem Fall, in dem mehrere parallele Tragmittel bzw. Traggurte über dieselbe Umlenkrolle geführt werden, ergeben sich im Zusammenwirken zwischen Umlenkrollen und Tragmitteln manchmal Probleme durch eine unsaubere Flucht der einzelnen Umlenkrollen oder Umlenkscheiben zueinander und den dadurch entstehenden „Schrägzug“. Ein solcher Schrägzug kann dazu führen, dass auch bei geführten Tragmitteln letztere aus der Führung laufen oder permanent reibend gegen Bordscheiben anlaufen, die ein Ablaufen des Tragmittels von der Rolle oder Scheibe verhindern. Ein starkes Anlaufen an Bordscheiben führt aber zu Geräuschen, zur Erwärmung und zu erhöhten Verschleiß. Zusätzliche Längungen oder Dehnungen der Tragmittel können insbesondere bei vorhandenem Schräglauf zusätzliche Relativbewegungen zwischen den einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Umlenkrolle erzeugen. Dadurch entstehen Geräusche auch aufgrund des so genannten „stick-slip-Effektes“, nämlich Schwingungen, hervorgerufen durch einen ineinander übergehenden Wechsel zwischen, Haftung, Losbrechen, Rutschen und Rollreibung.
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Üblicherweise werden daher heute relativ hohe Bordscheiben eingesetzt, um trotz eines etwa vorhandenen Schräglaufs eine sichere Führung zu gewährleisten und ein Ablaufen des Tragmittels von Rolle oder Scheibe zu vermeiden.
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Zur Reduzierung der Geräuscheffekte, die durch unterschiedliche Relativbewegungen zwischen den einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Umlenkrolle offenbart die
WO 2016-019135 A1 eine 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 vermutet werden. 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 Umlenkscheiben direkt auf der dann an beiden Enden festgelegten Welle. So lässt sich zwar eine Reibung durch die genannten Relativbewegungen vermeiden, jedoch stellt die Lösung keine Abhilfe für den Schräglauf dar.
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Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, eine Umlenkrolle bereitzustellen, bei der ein Schräglauf nicht auftreten kann oder wenigstens stark reduziert wird, auch wenn dieselbe Umlenkrolle für mehrere nebeneinander liegende Tragriemen genutzt wird und die - jedenfalls in gewissen Grenzen - eine nicht ganz saubere Flucht der einzelnen Umlenkrollen oder Umlenkscheiben kompensieren kann. Weiterhin soll die Umlenkrolle eine einfache und kostengünstige Konstruktion aufweisen, einfache Wartung ermöglichen und eine hohe Lebensdauer bereitstellen.
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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 und relativ zueinander axial verschiebbar angeordnet, vorzugsweise axial gleitbeweglich verschiebbar. Durch eine solche Ausbildung kann die bei entstehendem Schrägzug auftretende axiale Kraftkomponente im Zugmittel bzw. im Traggurt/Tragmittel durch ein Verschieben der Umlenkscheibe aufgefangen bzw. ausgeglichen werden. Ein permanentes Anlaufen der Tragmittel an die Bordscheiben wird ebenso verhindert wie ein Auslaufen aus einer etwa vorhandenen Führungsrille oder das Ablaufen von einer zentrierenden Balligkeit der Umlenkscheibe.
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Die hier erfindungsgemäß ausgebildete axiale Verschiebbarkeit zwischen Umlenkscheibe und Welle ist zwar im Wesentlichen spielfrei, lässt aber dennoch unter Überwindung der Haft- bzw. Gleitreibung zwischen Welle und Umlenkscheibe eine axiale Verschiebung zu, wenn etwa mangels sauberer Flucht aller Umlenk- und Antriebsrollen eine Axialkraftkomponente im Zugmittel auftritt.
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Erreicht wird diese erfindungsgemäße axiale Verschiebbarkeit zum Beispiel 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 eine Beschichtung oder Auflage aus 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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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 Bordscheiben aufweisen oder ausbilden. Bordscheiben dienen der Führung der Tragmittel/Aufzugsgurte, verhindern weiterhin, dass Tragmittel aneinander anstoßen oder überspringen können und sind auch bei Auftreten der genannten Axialkraftkomponenten gut dazu geeignet, nach einem kurzen Anlaufen der Tragmittel an die Bordscheiben ein axiales Verschieben der Umlenkscheibe zu bewirken, wodurch dann der Schrägzug kompensiert wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Umlenkscheiben mittels einer oder mehrerer Aufnahmehülsen axial verschiebbar auf der Welle aufgenommen sind, vorzugsweise axial gleitbeweglich verschiebbar aufgenommen sind
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Solche Aufnahmehülsen, also zwischen der Außenoberfläche der Welle und der Innenoberfläche der Nabe/Aufnahmebohrung der Umlenkscheibe angeordnete Gleithülsen bzw. gleitbewegliche Traghülsen vereinfachen die Herstellung und auch die Wartung von Umlenkscheibe und Welle. Bei einer solchen Ausbildung, bei der die Verschiebbarkeit der Umlenkscheibe durch eine Hülse auf der Welle bereitgestellt wird, kann eine axiale Beweglichkeit im Bereich der Gleitreibung sehr präzise durch die Werkstoffauswahl allein bei 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 Hülse 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 die Hülse leicht austauschen und somit die gesamte Umlenkrolle wieder voll funktionsfähig 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 axiale Verschiebbarkeit 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 (Handelsname „Teflon“). 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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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Umlenkscheiben zusätzlich relativ zur Welle gleitbeweglich drehbar angeordnet bzw. ausgebildet sind. Damit wird auch eine Geräuschbildung vermieden wird, die etwa durch geringe Relativbewegungen (stick-slip-Effekt) zwischen den Umlenkscheiben der einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Welle der Umlenkrolle entsteht
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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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In besonderer Weise ist eine solche Umlenkrolle natürlich für ein Aufzugsystem mit einem Aufzugsantrieb geeignet, bei dem mehrere parallel laufende Aufzugs- bzw. Tragriemen vorgesehen sind, wie oben anhand der Beschreibung bereits klar wird.
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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.
- 3 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Umlenkrollen im Querschnitt, bei einer Aufzugsanlage, die mit einem Tragmittel mit ummantelten und über eine Basislage verbundenen Zugseilen ausgerüstet ist.
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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 und 4c 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 Traggurt ausgeführt. Somit sind auch die Umlenkrollen, von denen eine, nämlich die Umlenkrolle 4a 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 bei der in der 1 dargestellten Ausführung 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 4a bis c, in der 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 zwischen den Lagern 10 einer beidseitigen Wellenlagerung nebeneinander angeordnet und relativ zur Welle 8 axial verschiebbar ausgebildet. Außerdem bilden die nebeneinander angeordneten Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c jeweils beidseitig Bordscheiben 11 aus, die der Führung der Tragmittel/Aufzugsgurte dienen und verhindern, dass die Tragmittel überspringen können.
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Die Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c erhalten ihre erfindungsgemäße axiale Verschiebbarkeit dadurch, dass sie mittels einer Gleithülse bzw. Aufnahmehülse 12 axial verschiebbar auf der Welle 8 aufgenommen sind. Die Aufnahmehülse 12 ist auf ihrer Außenoberfläche, d.h. auf der Fläche, die mit den Innenflächen der Naben der Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c in Kontakt steht, mit einer Beschichtung aus PTFE versehen (Polytetrafluorethylen, auch bekannt als Teflonbeschichtung). Dadurch können die Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c sich axial gleitend verschieben, wenn eine z.B. durch mangelnde Flucht zwischen Umlenk- und/oder Antriebsrollen entstandene Axialkraftkomponente durch das Tragmittel übertragen wird.
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Die Umlenkscheiben 9a, 9b, 9c sind dabei durch diese Ausbildung/Gleitbeschichtung zusätzlich auf der Welle 8 auch gleitbeweglich drehbar angeordnet, so dass auch eine Geräuschbildung vermieden wird, die etwa durch geringe Relativbewegungen (stick-slip-Effekt) zwischen den Umlenkscheiben der einzelnen nebeneinander laufenden Tragmittel und der Welle der Umlenkrolle entstehen kann.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung solcher mehrfach von Tragmitteln umlaufenden Umlenkrollen bewirkt bei Auftreten von Axialkraftkomponenten im Tragmittel nach einem kurzen Anlaufen der Tragmittel an die Bordscheiben ein axiales Verschieben der Umlenkscheibe und kompensiert damit aufgabengemäß einen auftretenden Schrägzug.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Umlenkrolle
15 noch einmal in einer anderen Ausführung, bei der ein Aufzug mit einem Tragmitteln
13a,
13b und
13c mit ummantelten und über eine Basislage verbundenen Zugseilen
14 ausgerüstet ist, die über entsprechend gerillt ausgebildete Umlenkscheiben
16A,
16b und
16c der Umlenkrolle
15 laufen. Solche Tragmittel sind beispielsweise in der
EP 2146919 B1 offenbart.
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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
- 11
- Bordscheibe
- 12
- Aufnahmehülse, Gleithülse, Lagerhülse
- 13
- Tragmittel mit ummantelten und über eine Basislage verbundenen Zugseilen
- 14
- Zugseil
- 15
- Umlenkrolle
- 16a,16b,16c
- Umlenkscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2016019135 A1 [0012]
- EP 2146919 B1 [0039]
