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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage.
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Technischer Hintergrund
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Die
DE 10 2014 220 966 A1 offenbart eine Aufzugsanlage, in der mehrere Fahrkörbe zyklisch in einem Umlaufbetrieb, ähnlich einem Paternoster, betrieben werden. Im Unterschied zum klassischen Paternoster wird jeder Fahrkorb unabhängig von den anderen Fahrkörben angetrieben und kann somit unabhängig von den anderen Fahrkörben an jeder beliebigen Haltestelle anhalten. Umsetzeinheiten sind vorgesehen, um die Fahrkörbe aus einer vertikalen Fahrspur umzusetzen in eine horizontale Fahrspur, um so schließlich die Fahrkörbe zwischen unterschiedlichen vertikalen Fahrspuren umzusetzen. Der Antrieb erfolgt anhand eines Linearantriebs. Die Umsetzeinheiten umfassen drehbaren Schienen.
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Die
WO 2017/174464 A1 offenbart eine Antriebseinheit für den Umsetzer in einer solchen Aufzugseinheit. In einer gemeinsamen Baugruppe ist dabei eine Lagereinheit und eine Elektromotoreinheit zum Antreiben der Drehbewegung untergebracht. Die Antriebseinheit weist dabei insgesamt einen Durchmesser von 800m auf. In einer prototypischen Realisierung im Testtower in Rottweil, die 2017 veröffentlicht wurde, beträgt der Durchmesser der Wälzkörperbahn in der Lagereinheit etwa 0,5m.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verbesserungen im Bereich des Übergangs zwischen zwei Schienenabschnitten einer mehrteiligen Schiene bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Aufzugsanlage nach dem Hautpanspruch; Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung.
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Im Vergleich zum Stand der Technik schlägt die Erfindung vor, das Lager nun mit einem deutlich größeren Durchmesser zu versehen, um die Krafteinleitung und Verteilung im Exchanger zu optimieren. Während der Stand der Technik eine möglichst kleinbauende kompakte Lagereinheit vorschlägt mit RB von etwa 0,25m verwendet, sieht der erfinderische Vorschlag demgegenüber insbesondere eine Verdreifachung des Lagerdurchmessers vor Insbesondere ist die Erfindung anwendbar, sofern der Fahrkorb rucksackgelagert ist. Bei einer Rucksacklagerung befindet insbesondere sämtliche Führungsrollen auf einer Seite des Fahrkorbs und/oder auf einer Seite des Fahrkorbs. Der Fahrkorb ist insbesondere auskragend gelagert.
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Sofern der Fahrkorb mittels Rollen geführt werden, die anhand einer Wippenlagerung gehalten sind, beträgt bevorzugt die Hälfte des Lagerdurchmessers zumindest 100% des Radialabstands des radial äußeren Endes abzüglich der halben Wippenlänge einer Wippenlagerung.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Aufzugsanlagen mit einer Schachthöhe in erster, insbesondere vertikaler, Richtung von zumindest 100m, insbesondere zumindest 200m.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Aufzugsanlagen mit einer maximalen Fahrkorbgeschwindigkeit des Fahrkorbs in erster, insbesondere vertikaler, Richtung von zumindest 6 m/s, insbesondere zumindest 8 m/s oder 10 m/s.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt jeweils schematisch
- 1 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage in perspektivischer Darstellung;
- 2 Teile einer Umsetzeinheit der Aufzugsanlage nach 1 in einer ersten Ausgestaltung in Frontansicht;
- 3 Teile einer Umsetzeinheit der Aufzugsanlage nach 1 in einer zweiten Ausgestaltung in Frontansicht;
- 4 einen Ausschnitt der Umsetzeinheit nach 2 perspektivisch im Querschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in 2;
- 5 schematisch die Aufzugsanlage im Bereich der Umsetzeinheit in Seitenansicht während
- a) des Normalbetriebs,
- b) einer Notbremsung;
- 6 schematisch die Aufzugsanlage nach der WO 2018149554 A1 im Bereich der Umsetzeinheit in Seitenansicht;
- 7 schematisch eine Ausgestaltung mit Teilringen als Lageringe;
- 8 einen Ausschnitt Umsetzeinheit nach 2 perspektivisch im Querschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in 2, zusätzlich versehen mit einem Drehmotor;
- 9
- a) schematisch die Aufzugsanlage in einer Ausgestaltung mit Pendellagerung im Bereich der Umsetzeinheit in Seitenansicht während des Normalbetriebs,
- b) eine Vergrößerung der Pendellagerung während des Übersetzens von der vertikalen Schiene auf die bewegbare Schiene;
- c) eine Vergrößerung der Pendellagerung nach dem Übersetzen von der vertikalen Schiene auf die bewegbare Schiene.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Die 1 zeigen Teile einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage 1. Die Aufzugsanlage 1 umfasst eine Mehrzahl an Fahrspuren 2H, 2VL, 2VR entlang welcher mehrere Fahrkörbe 5 geführt sind.
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Es sind mehrere, hier beispielhaft zwei, vertikale Fahrspuren 2VL, 2VR in einer ersten Richtung z ausgerichtet, entlang welcher die Fahrkörbe 5 zwischen unterschiedlichen Stockwerken verfahrbar sind. Zwischen den beiden vertikalen Fahrschienen 2VL, 2VR sind horizontale Fahrspuren 2H in einer zweiten Richtung y angeordnet, entlang welcher die Fahrkörbe 5 jeweils innerhalb eines Stockwerks verfahrbar sind. Ferner verbindet die horizontale Fahrspur 2H die beiden vertikalen Fahrspuren 2VL, 2VR miteinander. Somit dient die horizontale Fahrspur 2H auch zum Überführen der Fahrkörbe 5 zwischen den beiden vertikalen Fahrspuren 2VL, 2VR, um z.B. einen modernen Paternoster-Betrieb auszuführen. Es sind in der Aufzugsanlage 1 noch weitere solcher horizontalen Fahrspuren 2H vorgesehen, welche die beiden vertikalen Fahrspuren miteinander verbinden. Ferner können weitere vertikale Fahrspuren vorgesehen sein, die nicht dargestellt sind.
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Entlang der Fahrspuren sind Führungsschienen 22V, 22H, 22B zur Führung der Fahrkörbe vorgesehen. Die Fahrkörbe 5 weisen dazu nicht dargestellte Führungsrollen auf.
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Die Umsetzanordnung 3 umfasst z.B. zwei Umsetzeinheiten 30. Über die Umsetzeinheiten 30 ist jeweils der Fahrkorb 5 überführbar zwischen ersten vertikalen festen Führungsschienen und zweiten horizontalen festen Führungsschiene. Eine Umsetzeinheit weist eine bewegbare Führungsschiene 22B auf, welche im vorliegenden Fall drehbar ist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vertikale Richtung sowie die horizontale Richtung lediglich ein Beispiel für eine erste bzw. zweite Richtung, wie in den Ansprüchen aufgeführt.
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Sämtliche Führungsschienen sind zumindest mittelbar an einer Schachtwand des Schachts 20 installiert.
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Angetrieben werden die Fahrkörbe durch einen Linearantrieb 8. Der Linearantrieb 8 umfasst Statoren 81, welche fest im Schacht entlang der Fahrspuren angeordnet sind. Der Linearantrieb 8 umfasst Läufer 82, welche an den jeweiligen Fahrkörben 5 angeordnet sind.
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Die 2 bis 4 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben, auf die Unterschiede wird später eingegangen.
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Ein wesentliches Element der Umsetzeinheiten stellen die bewegbaren Schienen 22B dar. Diese nehmen den Fahrkorb 5 während einer Durchfahrt sowie während eines Umsetzvorgangs auf. Anhand eines Drehlagers 32 sind die bewegbaren Schienen 22B drehbar gegenüber dem Schacht 20 gelagert. Das Drehlager 32 definiert eine Drehachse D, um welche die bewegbaren Schienen 22B gedreht werden.
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Das Drehlager 32 umfasst einen ersten Lagerring 321, der drehfest im Schacht moniert ist. Das Drehlager 32 umfasst einen zweiten Lagerring 322, der drehbar gegenüber dem ersten Lagerring 321 geführt ist. Insbesondere ist der erste Lagerring 321 ein Lageraußenring und der zweite Lagerring 322 ist ein Lagerinnenring. Der Unterschied zwischen Lagerinnenring und Lagerauaußenring lässt sich insbesondere dadurch definieren, dass der Innenring eine Wälzkörperführung mit geringerem mittleren Radius aufweist als die Wälzkörperführung des Lageraußenrings.
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Die bewegbaren Schienen 22B sind am zweiten Lagerring 322 befestigt, entweder unmittelbar oder mittelbar, z.B. über den lediglich in 4 gezeigten bewegbaren Rahmen 31. Wälzkörper 33, z.B. Kugeln, Kegel, Rollen oder Zylinder, sind zwischen den Lagerringen 321, 322 angeordnet. Die Wälzkörper 323 sind bei geschlossenen Lagerringen über den gesamten Umfang der Lageringe 321, 322 verteilt. Lediglich einige Wälzkörper 323 sind beispielhaft in den Figuren angedeutet. Die Wälzkörper 323 sind auf einer Wälzkörperbahn geführt, die einen Durchmesser D32 aufweist. Folglich sind die Wälzkörper 323 mit einem Radialabstand RB von D32 / 2 zur Drehachse D angeordnet. Als Bezugsort für die Definition des Durchmessers D32 der Wälzkörperbahn werden die Mittelpunkte der Wälzkörper 323 angesehen. Die Wälzkörperbahn stellt auch eine Radialposition B dar, an der die Kräfte vom zweiten Lagerring 322 auf den ersten Lagerring 321 übertragen werden.
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Der erste Lagerring
321 ist wie folgt im Schacht
20 befestigt. Am ersten Lagerring
321 sind Halteglieder
34 befestigt, insbesondere durch Verschraubungen
37 befestigt. Im Schacht sind schachtseitige Befestigungen
36 vorgesehen. Diese können beispielsweise durch Dübel und entsprechende Schrauben in der Schachtwand befestigt werden; alternativ kann die schachtseitige Befestigung
36 auch eine Montageschiene, beispielsweise eine C-Schiene umfassen, die in der Wand befestigt ist. Über eine Einstellstellstelle
35 kann die Ausrichtung des Halteglieds
34 gegenüber der schachtseitigen Befestigung
36 und damit die exakte Ausrichtung im Schacht
20 eingestellt werden. Solche Einstellstellen und deren Zweck sind in der
WO 2018/149554 A1 näher beschrieben. Die Einstellstellen stellen einen Schachtanschluss
A dar, an dem die im Schacht
20 frei einstellbaren Teile der Umsetzeinheit
30 fest an den Schacht angebunden werden. Die Einstellstelle bzw. der Schachtanschluss weist einen Radialabstand
RA zur Drehachse
D auf. Die Mehrzahl der Einstellstellen
34 sind im Wesentlichen symmetrisch angeordnet, insbesondere achsensymmetrisch auf eine Schachtmitte.
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In der Ausgestaltung nach 2 umfasst die Umsetzeinheit vier Halteglieder 34 und vier Einstellstellen 35. In der Ausgestaltung nach 3 umfasst die Umsetzeinheit zwei Halteglieder 34 und zwei Einstellstellen 35.
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In der Ausgestaltung nach 2 sind die Einstellstellen 35 sowie die Halteglieder 34 außerhalb der vertikalen Schienen 22V angeordnet. Außerhalb bedeutet hierbei außerhalb eines Zwischenraumes, der in y-Richtung durch die vertikalen Schienen 22V aufgespannt wird. Zudem sind die Einstellstellen 35 sowie die Halteglieder 34 außerhalb der horizontalen Schienen 22H angeordnet. Außerhalb bedeutet hierbei außerhalb eines Zwischenraumes, der in z-Richtung durch die horizontalen Schienen 22H (einschl. deren Verlängerung) aufgespannt wird.
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In der Ausgestaltung nach 3 sind die Einstellstellen 35 sowie die Halteglieder 34 innerhalb der vertikalen Schienen 22V angeordnet. Innerhalb bedeutet hierbei innerhalb eines Zwischenraumes, der in y-Richtung durch die vertikalen Schienen 22V (einschl. deren Verlängerung) aufgespannt wird. Zudem sind die Einstellstellen 35 sowie die Halteglieder 34 außerhalb der horizontalen Schienen 22H angeordnet. Außerhalb bedeutet hierbei außerhalb eines Zwischenraumes, der in z-Richtung durch die horizontalen Schienen 22H aufgespannt wird.
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Der Fahrkorb wird durch die Schienen anhand einer Rucksacklagerung geführt, wie in der 5 dargestellt wird. Das bedeutet insbesondere, dass die Schienen allesamt auf einer gemeinsamen Seite des Fahrkorbs angeordnet sind. Insbesondere ist der Schwerpunkt auskragend gegenüber dem Schienen angeordnet, so dass auf Teile des Fahrkorbs, Umsetzeinheit und Schienen ein Biegemoment lastet (5a).
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Eine vergleichsweise große Biegebelastung auf die bewegbaren Schienen 22B bzw. die Umsetzanordnung 30 tritt insbesondere dann auf, wenn eine Führungsrolle 51 am äußeren Ende C der bewegbaren Schienen abrollt oder eine Bremse am äußeren Ende C der bewegbaren Schienen angreift, da sich die dort auftretende Kraft mit dem Hebelarm RC zum Biegemoment multipliziert. Der Hebelarm RC wird definiert durch den Radialabstand RC des äußeren Endes C der bewegbaren Schiene 22B von der Drehachse D.
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Bei einer Notbremsung in Abwärtsfahrt addieren sich zu diesen originären Gewichtsbelastungen (m × g) noch Verzögerungslasten (m × b), welche die Biegebeanspruchung noch vergrößert. Übertrieben dargestellt zeigt 5b Verformungen an der Umsetzeinheit 30, die sich aus diesen Spitzenlasten ergeben können. Verformungen können grundsätzlich nicht vermieden werden, allerdings können die Verformungen minimiert werden.
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Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Verformungen selbst bei Spitzenbelastungen ist die Verwendung möglichst stabiler Bauteile, was allerdings mit hohem Gewicht und hohen Kosten verbunden ist.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine oder mehrere der nachfolgenden erläuterten Bedingungen erfüllt sind, da dadurch die zu erwartenden Spitzenbelastungen auf die Bauteile verringert werden können und dadurch leichtere sowie kostengünstigere Bauteile werden können.
- I. Der Radialabstand RB der Wälzkörper 323 ist zumindest so groß wie 75% des Radialabstandes RB des radialen Endes der bewegbaren Schiene 22B (RB >= RC). Insbesondere ist der halbe Lagerdurchmesser D32, insbesondere der Radialabstand RB der Wälzkörper 323, zumindest 10% größer als 75% des Radialabstandes RB des radialen Endes der bewegbaren Schiene 22B (RB >= 1,1 × RC). Der Faktor von 75% ist insbesondere anwendbar, falls die, insbesondere oberen, Rollen des Fahrkorbs anhand eines Wippenlagerung gelagert sind, was anhand der 9 später noch genauer erläutert wird. Bei einer Lagerung, bei denen die Rollen ohne Wippenlagerung gehalten sind, ist der Faktor von 75% insbesondere entbehrlich.
- II. Der Radialabstand RA des Schachanschlusses A ist größer als die Hälfte des Lagerdurchmesser D32, insbesondere der Radialabstand RB der Wälzkörper 323 (RA >= 0,5 D32 oder RA >= RB). Insbesondere ist der Radialabstand RA des Schachanschlusses A zumindest 10% größer als die Hälfte des Lagerdurchmesser D32, insbesondere der Radialabstand RB der Wälzkörper 323 (RA >= 1,1 × 0,5 × D32 oder RA >= 1,1 × RB).
- III. Der erste, schachtseitige Lagerring, ist ein Lageraußenring 321; der zweite, schienenseitige Lagerring 322 ist ein Lagerinnenring.
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Durch die vorstehenden Bedingungen kann der Kraftfluss kontinuierlich in einer Richtung erfolgen, nämlich von radial innen nach radial außen. Der Generierungspunkt C des Biegemoments an der Umsetzeinheit 30 weist dabei einen vergleichsweise geringen Hebelarm (Radialabstand) RC auf, so dass ein vergleichsweise geringes Biegemoment erzeugt wird. Die das Biegemoment aufnehmenden Bauteile wie Wälzkörper, Lagerringe und Befestigungen an den Positionen A und B weisen einen großen Radialabstand und damit einen größeren Hebelarm auf, und können dadurch per se die Biegebelastungen besser aufnehmen.
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Zudem werden durch diese Anordnung die resultierenden Kräfte und Momente über möglichst vergleichsweise kurze Strecken ohne Umwege geführt.
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Im Vergleich dazu wird in
6 schematisch die Verteilung der Position
A,
B und
C illustriert, wie es im Stand der Technik anhand der
WO 2018149554 A1 bislang vorgeschlagen wird. Zu erkennen ist, dass die Position
B hier den kleinsten Radialabstand
RB aufweist. Die resultierenden Kräfte und Biegemoment wird folglich u-förmig und damit ineffizient über das radial innenliegende Lager geführt.
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7 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Lagerringe 321, 322 nicht geschlossen sind sondern lediglich als Teilringe ausgebildet sind. Das Wälzlager ist als Rollenlager ausgebildet und umfasst Rollen 323 als Wälzkörper, die am zweiten Lagerring 322 angebracht sind und am ersten Lagering abrollen.
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8 zeigt eine Ausgestaltung, bei der das Lager einen integrierten Drehmotor 38 zum Antrieb der bewegbaren Schiene 22B aufweist. Beispielhaft sind am Lageraußenring 321 Statoren 382, insbesondere Spulen, angeordnet und am Lagerinnenring 322 sind Läufer 382, insbesondere Permanentmagnete, angeordnet. Der Drehmotor 38 ist in einem Aufnahmeraum 39 angeordnet, der sich in x-Richtung fahrkorbseitig öffnet. Dazu überlappt der Lageraußenring 321 mit einem Radialfortsatz 321r den Lagerinnenring 322 in radialer Richtung, um die Statoren radial innerhalb des Läufers 382 zu halten. Dies ermöglicht eine gute Zugänglichkeit für Wartung und Austausch einzelner Einheiten des Motors 38. Der Aufnahmeraum 39 kann temporär während des Betriebs abgedeckt werden.
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Die 9 baut im Wesentlichen auf der Situation auf, die in 5a dargestellt ist. Abweichend dazu sind die Rollen anhand einer Wippenführung 52 gelagert. Die Wippenführung bewirkt eine abweichende Lastverteilung auf die Schienen insbesondere beim Umsetzen des Fahrkorbs auf bzw. von der bewegbaren Schiene.
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In 9b ist die Wippenführung 52 in einer Position gezeigt, bei der diese mittig (in Schienenrichtung betrachtet) über dem radial äußeren Ende der bewegbaren Schiene 22B angeordnet ist. Die von der Wippenlagerung auf die Schienen zu übertragende Last wird in diesem Moment noch sowohl auf die feste vertikale als auch die bewegbare Schiene 22V, 22B aufgeteilt. Erst wenn sämtliche Rollen 51, die an einer gemeinsamen Wippenlagerung 52 gehalten sind, an der bewegbaren Schiene 22B abrollen (9c), wird die volle Last auf die bewegbare Schiene 22B übertragen. Nun kann der Vollastzustand eintreten, analog zur Darstellung nach 5b (Notbremsung bei Abwärtsfahrt), der zu einer Maximalbelastung der beweglichen Teile und Lager der Umsetzeinheit führt. Der relevante Hebelarm ist in aufgrund der Wippenführung dann nicht durch die exakte Radialposition des radialen Endes der bewegbaren Schiene definiert sondern verringert sich entsprechend um die halbe Wippenlänge L. Die halbe Wippenlänge L wird im vorliegenden Fall durch den pauschalen Abzug von 25% berücksichtigt. Alternativ zum pauschalen Abzug von 25% kann auch ein Abzug der halben Wippenlänge WL/2 verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufzugsanlage
- 2H
- horizontale Fahrspur
- 2VL, 2VR
- vertikale Fahrspur
- 5
- Fahrkorb
- 51
- Führungsrollen
- 20
- Aufzugsschacht
- 22V
- erste feste Führungsschiene vertikal
- 22H
- zweite feste Führungsschiene horizontal
- 22B
- bewegbare Führungsschiene
- 30
- Umsetzeinheit
- 31
- bewegbarer Rahmen
- 32
- Lager
- 321
- erster Lagerring / Lageraußenring
- 322
- zweiter Lagerring / Lagerinnenring
- 323
- Wälzkörper / Lagerrollen
- 34
- Halteglied
- 35
- Einstellstelle
- 36
- schachtseitige Befestigung
- 37
- Verschraubung
- 38
- Drehmotor
- 381
- Statoren
- 382
- Läufer
- 39
- Aufnahmeraum
- 5
- Fahrkorb
- 51
- Rollen
- 52
- Wippenlagerung
- 8
- Linearantrieb
- 81
- Statoren
- 82
- Läufer
- A
- Schachtanschluss
- B
- Wälzkörperbahn
- C
- radial äußere Ende der bewegbaren Schiene
- D32
- Durchmesser Wälzkörperbahn
- RA
- Radialabstand Schachtanschluss
- RB
- Radialabstand Wälzkörper
- RC
- Radialabstand radiales Ende der bewegbaren Schiene
- M
- Mittelpunkt des Wälzkörpers
- F
- Spurrichtung
- D
- Drehachse
- m
- Masse
- g
- Erdbeschleunigung
- b
- Bremsverzögerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014220966 A1 [0002]
- WO 2017/174464 A1 [0003]
- WO 2018149554 A1 [0010, 0034]
- WO 2015/144781 A1 [0018]
- DE 102016211997 A1 [0018]
- DE 102015218025 A1 [0018]
- WO 2018/149554 A1 [0023]
