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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Aufzugsysteme und betrifft im Spezielleren Aufzugtür-Steuerungssysteme innerhalb von Aufzugsystemen.
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Typische Aufzugsysteme beinhalten einen Aufzugfahrkorb, der durch ein Seil mit einem Gegengewicht verbunden ist. Ein Schachtmotor und eine Bremse wirken zusammen, um den Aufzugfahrkorb und das Gegengewicht in einem Aufzugschacht nach oben und nach unten zu bewegen und Insassen oder Lasten von einem Stockwerk zu einem anderen zu befördern. Ein Aufzugantrieb und eine Steuerung sorgen für die Stromzufuhr zu dem Aufzugsystem und steuern den Betrieb desselben.
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Türsteuerungssysteme von Aufzügen werden zum Öffnen und Schließen von Aufzugtüren verwendet, um Personen in den Aufzugfahrkorb ein- oder aussteigen zu lassen oder Lasten in diesen hinein oder aus diesem heraus zu befördern. Die Energie- bzw. Stromversorgung eines Türsteuerungssystems beinhaltet typischerweise eine Steuerung zum Zuführen des Stroms, ein Laufkabel, das die Steuerung und den Fahrkorb miteinander verbindet, um dem Fahrkorb Strom zuzuführen, ein Fahrkorb-Bedienfeld zum Betätigen von Fahrkorbeinrichtungen sowie ein Türantriebssystem zum Betätigen der Fahrkorbtüren.
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Das Fahrkorb-Bedienfeld dient zum Betätigen von Einrichtungen in dem Fahrkorb, wie z. B. Anzeigelampen. Das Bedienfeld wird durch eine Gleichstromversorgung von einer Gleichstromversorgungseinheit in der Steuerung mit Strom versorgt. Strom wird dem Fahrkorb-Bedienfeld durch Gleichstromleitungen in dem Laufkabel zugeführt.
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Das Türantriebssystem beinhaltet typischerweise einen Stromrichter, einen Türmotorantrieb und einen Gleichstrommotor. Das Türantriebssystem wird von einer Wechselstromleitung durch das Laufkabel mit Strom versorgt. Der Wechselstrom wird dem Stromrichter zugeführt, der den Strom in Gleichstrom umwandelt, um diesen dem Türmotorantrieb zuzuführen, der den Gleichstrommotor zum Betätigen der Aufzugfahrkorbtüren mit Strom versorgt.
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Weiterhin enthält die Steuerung eine Notfall-Versorgungseinheit, um das System bei einem Stromausfall mit Notstrom zu versorgen. Dies ermöglicht ein Öffnen der Fahrkorbtüren, so dass Insassen aussteigen können, selbst wenn die Hauptstromversorgung nicht zur Verfügung steht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Aufzugtür-Steuerungssystem zum Betätigen von Türen eines Aufzugfahrkorbs. Das System beinhaltet ein Laufkabel zum Zuführen von Gleichstrom zu dem Fahrkorb, eine Stromspeichereinrichtung zum Speichen von Gleichstrom von dem Laufkabel, einen Gleichstrommotor zum Betätigen der Fahrkorbtüren sowie einen Aufzugtürantrieb, der von der Stromspeichereinrichtung mit Strom versorgt wird, um den Gleichstrommotor zum Betätigen der Fahrkorbtüren anzutreiben.
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Ein Verfahren zum Versorgen eines Aufzugtür-Steuerungssystems mit Strom, um Türen eines Aufzugfahrkorbs zu betätigen, beinhaltet das Zuführen von Gleichstrom durch ein Laufkabel zu einer Stromspeichereinrichtung an dem Aufzugfahrkorb; das Speichern des Gleichstroms von dem Laufkabel in der Stromspeichereinrichtung; sowie das Betätigen der Türen mit einem Gleichstrommotor, der von einem von der Stromspeichereinrichtung mit Strom versorgten Aufzugtürantrieb angetrieben wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Aufzugtür-Steuerungssystems des Standes der Technik;
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2 eine schematische Darstellung eines Aufzugtür-Steuerungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Stromspeichereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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4 eine grafische Darstellung eines Strombedarfs eine Aufzugtürantriebs gegenüber der Zeit unter Darstellung des Strombedarfs jeweils gegenüber von verschiedenen Betriebszuständen eines Aufzugtürsystems.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Aufzugtür-Steuerungssystem, das mit Gleichstrom mit niedriger Spannung versorgt wird. Bei einem Aufzugtür-Steuerungssystem gibt es im Allgemeinen einen Spitzenbedarf für Energie bzw. Strom, wenn sich Türen an einem Aufzugfahrkorb öffnen. Weniger Strom wird zum Schließen von Fahrkorbtüren verwendet, und eine geringe Strommenge ist erforderlich, um Fahrkorbtüren im geöffneten oder geschlossenen Zustand zu halten. Während der Stromspitzenbedarf zum öffnen von Aufzugfahrkorbtüren also hoch ist, ist der Strombedarf des Aufzugtür-Steuerungssystems über die Zeit betrachtet mäßig. Zum Zuführen von Strom für den Spitzenbedarf benötigen Aufzugtür-Steuerungssysteme typischerweise eine Wechselstromleitung mit hoher Spannung, die durch ein Laufkabel zu dem Aufzugfahrkorb verläuft. Die vorliegende Erfindung gestattet das Eliminieren der Wechselstromleitung durch das Zuführen von Gleichstrom mit niedriger Spannung, der durch das Laufkabel zugeführt wird, das Speichern dieses Gleichstroms für eine Zeitdauer in einer Stromspeichereinrichtung an dem Fahrkorb sowie das anschließende Zuführen des gespeicherten Stroms mit den erforderlichen hohen Spannungsniveaus, die zum Öffnen von Aufzugfahrkorbtüren bei Aufforderung erforderlich sind.
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1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Aufzugtür-Steuerungssystems des Standes der Technik. Das System weist eine Steuerung 10, einen Fahrkorb 12 und ein Laufkabel 14 auf. Die Steuerung 10, die sich typischerweise in einen Maschinenraumbereich an einem oberen Ende des Aufzugschachts befindet, beinhaltet eine Gleichstromversorgungseinheit 16, eine Notstrom-Versorgungseinheit 20 und eine Wechselstromleitung 18. Die Notstrom-Versorgungseinheit 20 beinhaltet eine Batterie 22, einen DC/AC-(Gleichstrom/Wechselstrom-)Wandler 26 sowie einen DC/DC-(Gleichstrom/Gleichstrom-)Wandler 24. Das Laufkabel 14 weist zwei Wechselstromdrähte 28 und zwei Gleichstromdrähte 30 auf. Der Fahrkorb 12 weist ein Fahrkorb-Bedienfeld 32, einen Stromrichter 34, einen Türmotorantrieb 36 und einen Gleichstrommotor 38 auf.
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Die Gleichstromversorgungseinheit 16 ist mit den Gleichstromdrähten 30 in dem Laufkabel 14 verbunden, wobei weiterhin eine Verbindung mit dem Fahrkorb-Bedienfeld 32 besteht. Eine Wechselstromleitung ist mit den Wechselstromdrähten 28 in dem Laufkabel 14 verbunden, wobei weiterhin eine Verbindung mit dem Stromrichter 34 besteht. Der Stromrichter 34 ist mit dem Türmotorantrieb 36 verbunden, der dann mit dem Gleichstrommotor 38 verbunden ist. Die Batterie 22 ist mit dem DC/AC-Wandler 26 und dem DC/DC-Wandler 24 verbunden. Der DC/AC-Wandler 28 ist während eines allgemeinen Stromausfalls mit den Wechselstromdrähten 28 in dem Laufkabel 14 anstelle der normalen Verbindung der Wechselstromleitung 18 mit dem Laufkabel 14 verbunden. Der DC/DC-Wandler 24 ist während eines allgemeinen Stromausfalls mit den Gleichstromdrähten 30 in dem Laufkabel 14 verbunden und ersetzt damit die Verbindung der Gleichstromversorgungseinheit 16 mit dem Laufkabel 14.
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Die Steuerung 10 versorgt den Fahrkorb 12 durch das Laufkabel 14 mit Wechselstrom und Gleichstrom. Die Gleichstromversorgungseinheit 16 führt den beiden Gleichstromdrähten 30 in dem Laufkabel 14 Gleichstrom (im allgemeinen mit ca. 30 Volt, wobei dieser Wert in Abhängigkeit von unterschiedlichen Systemanforderungen jedoch auch höher oder niedriger sein kann) zur Zufuhr zu dem Fahrkorb-Bedienfeld 32 zu. Das Fahrkorb-Bedienfeld 32 verwendet den Gleichstrom zum Betreiben von Fahrkorbeinrichtungen, wie Anzeigen und Anzeigelampen. Die Wechselstromleitung 18 führt den beiden Wechselstromdrähten 28 in dem Laufkabel 14 Wechselstrom (im allgemeinen mit ca. 230 Volt, wobei dieser Wert in Abhängigkeit von unterschiedlichen Systemanforderungen jedoch auch höher oder niedriger sein kann) zur Zufuhr zu dem Stromrichter 34 an dem Fahrkorb 12 zu. Der Stromrichter 34 wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um und nimmt eine Abwärtswandlung der Spannung des von dem Laufkabel 14 zugeführten Wechselstroms vor. Der Türmotorantrieb 36 speist den Gleichstrommotor 38 zum Betätigen der Aufzugfahrkorbtüren.
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2 veranschaulicht ein Aufzugtür-Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung. Das System beinhaltet eine Steuerung 40, einen Fahrkorb 42 und ein Laufkabel 44, Die Steuerung 40, die in dem Maschinenraumbereich vorgesehen sein kann, weist eine Gleichstromversorgungseinheit 46 und eine Batterie 48 auf. Das Laufkabel 44 beinhaltet zwei Gleichstromdrähte 50. Der Fahrkorb 42 weist ein Fahrkorb-Bedienfeld 52 und ein Türantriebssystem 53 auf (das eine Stromspeichereinrichtung 54, einen Türantrieb 56 und einen Gleichstrommotor 58 beinhaltet).
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Die Gleichstromversorgungseinheit 46 ist mit Gleichstromdrähten 50 in dem Laufkabel 44 verbunden, das dann weiter mit dem Fahrkorb-Bedienfeld 52 und der Stromspeichereinrichtung 54 an dem Fahrkorb 42 verbunden ist. Die Stromspeichereinrichtung 54 ist mit dem Türantrieb 56 verbunden, die den Betrieb des Gleichstrommotors 58 steuert. Bei eifern allgemeinen Stromausfall wird die Batterie 48 mit den Gleichstromdrähten 50 in dem Laufkabel 44 verbunden.
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Die Gleichstromversorgungseinheit 46 führt dem Fahrkorb-Bedienfeld 52 und dem Türantriebssystem 53 in dem Fahrkorb 42 Strom zu. Die Batterie 48 dient zur Versorgung des Systems mit Gleichstrom in Fall eines allgemeinen Stromausfalls. Das Fahrkorb-Bedienfeld 52, das mit dem von dem Laufkabel 44 zugeführten Gleichstrom gespeist wird, dient zum Betreiben der Einrichtungen in dem Fahrkorb 42. Das Türantriebssystem 53 wird ebenfalls mit Gleichstrom betrieben, der von der Steuerung 40 zugeführt wird und durch die Gleichstromdrähte 50 in dem Laufkabel 44 bereitgestellt wird. Die Stromspeichereinrichtung 54 speichert den von der Steuerung 40 zugeführten Gleichstrom, der durch das Laufkabel 44 bereitgestellt wird. Die Aufzugtürsteuerung 56 verwendet den gespeicherten Strom zum Antreiben des Gleichstrommotors 58, der die Aufzugfahrkorbtüren betätigt.
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Durch Integrieren der Stromspeichereinrichtung 54 in das Türantriebssystem können das Türantriebssystem 53 und das Fahrkorb-Bedienfeld 52 mit Gleichstrom mit niedriger Spannung betrieben werden, der durch die Gleichstromdrähte 50 in dem Laufkabel 44 zugeführt wird. Der von dem Laufkabel 44 zugeführte Strom mit niedriger Spannung wird in der Stromspeichereinrichtung 54 gespeichert, so dass im Verlauf der Zeit ausreichend Strom gesammelt wird und zur Verfügung steht, um den hohen Strombedürfnissen in Spitzenbedarfsperioden Rechnung zu tragen, insbesondere beim Öffnen der Aufzugfahrkorbtüren. Die Stromspeichereinrichtung 54 eliminiert die Notwendigen zum Vorsehen von Wechselstromdrähten durch das Laufkabel 44 hindurch, wie diese bisher zum Zuführen von Strom für die Stromspitzenbedarfsperioden beim Öffnen der Aufzugfahrkorbtüren verwendet worden sind (siehe den Stand der Technik gemäß 1). Da das System keine Zufuhr von Wechselstrom zu dem Aufzugfahrkorb benötigt, können ferner auch der Stromrichter und der DC/AC-Wandler des Standes der Technik eliminiert werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Stromspeichereinrichtung 54 in den Türantrieb 56 integriert werden.
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3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Stromspeichereinrichtung 54A. Bei diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Stromspeichereinrichtung 54A eine Strombegrenzungseinrichtung 60, eine Speichereinrichtung 62 für elektrische Energie sowie eine Spannungsanpassungseinrichtung 64. Die Strombegrenzungseinrichtung 60 ist mit der Speichereinrichtung 62 für elektrische Energie verbunden, die wiederum mit der Spannungsanpassungseinrichtung 64 verbunden ist.
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Die Strombegrenzungseinrichtung 60 begrenzt die Strommenge, die in die elektrische Energiespeichereinrichtung 62 hineingeht, um ein angemessenes und sicheres Aufladen zu gewährleisten. Die elektrische Energiespeichereinrichtung 62 ist betriebsmäßig dazu ausgebildet, über das Laufkabel 44 zugeführten Strom von der Steuerung 40 zu sammeln und zu speichern. Bei der elektrischen Energiespeichereinrichtung 62 kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator oder ein Reihe von Batterien oder Kondensatoren mit ausreichend Speicherkapazität zum Bedienen des Spitzenbedarfs eines Aufzugtür-Antriebssystems handeln. Bei Bedarf kann eine Spannungsanpassungseinrichtung 64 vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass Strom mit den gewünschten Spannungen zum Erfüllen der Erfordernisse eines Aufzugtürantriebssystems zugeführt wird.
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4 zeigt eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung von ungefähren Strombedarfswerten bei einem Aufzugtürantriebssystem im Verlauf der Zeit. Im Spezielleren zeigt 4 Zeitdauern, in denen ein Aufzug Fahrkorbtüren öffnet, Türen offen hält, um Fahrgäste einsteigen oder aussteigen zu lassen, Fahrkorbtüren schließt und Fahrkorbtüren geschlossen hält, um sich zwischen einem Stockwerk und einem anderen Stockwerk zu bewegen.
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Die Öffnungsperiode der Türen dauert ca. 3 Sekunden und benötigt ca. 100 Watt pro Sekunde. Das Offen-halten der Türen, um Fahrgäste einsteigen oder aussteigen zu lassen, dauert ca. 4 Sekunden und benötigt ca. 20 Watt pro Sekunde. Das Schließen der Türen dauert ca. 4 Sekunden und benötigt ca. 30 Watt pro Sekunde. Die Fahrzeit von Stockwerk zu Stockwerk dauert ca. 6 Sekunden, und das Geschlossen-halten der Türen während dieser Zeit benötigt ca. 10 Watt pro Sekunde.
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Insgesamt sind über die Zeitdauer von 17 Sekunden zum Öffnen der Türen, Offen-halten der Türen, Schließen der Türen sowie Geschlossen-halten der Türen während der Fahrt zwischen Stockwerken 560 W erforderlich. Im Durchschnitt ergibt sich ein Wert von nur ca. 33 Watt pro Sekunde. Eine Stromspeichereinrichtung ermöglicht das Erfüllen des Stromspitzenbedarfs, indem dem System Gleichstrom mit niedriger Spannung in kontinuierlicher Weise zugeführt wird. Die Stromspeichereinrichtung sammelt Strom über die Zeit hinweg und führt dann den Strom zum Erfüllen von Stromspitzenbedarfssituationen zu, die beim Öffnen der Fahrkorbtüren auftreten. Die zeitliche Steuerung der Aufzugzyklen und die Strombedarfssituationen, wie diese in der grafischen Darstellung gezeigt sind, sind nur eine Annäherung zum Veranschaulichen der unterschiedlichen Strombedarfssituationen in Bezug auf den Status der Türen bei typischen Aufzugtürantriebssystemen. Unterschiedliche Aufzüge können hinsichtlich der spezifischen Stromerfordernisse und den zyklischen Zeitabläufen variieren.
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Zusammenfassend betrachtet schafft die vorliegende Erfindung ein Aufzugtür-Steuerungssystem, das durch Zuführen von Gleichstrom mit niedriger Spannung von einer Steuerung betrieben wird, der durch Gleichstromdrähte in einem Laufkabel einem Aufzugfahrkorb zugeführt wird, um ein Fahrkorb-Bedienfeld und ein Türantriebssystem mit Strom zu versorgen. Um Stromspitzenbedarfssituationen des Türantriebssystems Rechnung zu tragen, wird der zugeführte Niedrigspannungs-Gleichstrom im Verlauf der Zeit in einer Stromspeichereinrichtung gesammelt und dann in Form des höheren Stroms zugeführt, wie er in Spitzenbedarfsperioden erforderlich ist, wie z. B. zum Öffnen der Aufzugfahrkorbtüren. Wie vorstehend erwähnt worden ist, ist durch das ausreichende Ansammeln und Speichern von Niedrigspannungs-Gleichstrom in der Stromspeichereinrichtung, um den zum Öffnen der Fahrkorbtüren erforderlichen Spitzenstrom bereitzustellen, die Notwendigkeit eliminiert, dass die Steuerung Wechselstrom bereitstellt und das Laufkabel den für Stromspitzenbedarfsperioden erforderlichen Wechselstrom liefert. Dies sorgt für wirtschaftliche Einsparungen beim Eliminieren der Notwendigkeit von: Hochspannungs-Wechselstromdrähten in dem Laufkabel, einem DC/AC-Wandler, der mit der Batterie verbunden ist, um Notstrom zu liefern, sowie einem Stromrichter zum Umwandeln des zugeführten Wechselstroms in Gleichstrom zur Stromversorgung des Türmotorantriebs. Auch ergeben sich hierdurch Kosteneinsparungen hinsichtlich eines geringeren Energieverbrauchs durch das System insgesamt. Es ist sogar die Möglichkeit gegeben, dass eine Regenerierung von elektrischer Energie während Zeiten erfolgt, wenn Aufzugfahrkorbtüren eine Verzögerung erfahren. Außerdem entsteht durch das Zuführen von Niedrigspannunsg-Gleichstrom im Verlauf der Zeit nur wenig Spannungsverlust an dem Laufkabel, so dass die vorliegende Erfindung insbesondere für die Bereitstellung von Strom für Aufzugsysteme in hoch aufragenden Gebäuden geeignet ist, in denen das Laufkabel üblicherweise sehr lang sein muss.
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Die vorliegende Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben worden, jedoch versteht es sich für die Fachleute, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz für Elemente derselben eingesetzt werden können, ohne dass man den Umfang der Erfindung verlässt. Die Erfindung soll daher nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt werden, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsformen mit umfassen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
