DE19640951A1

DE19640951A1 - Hoist or lift system with rope suspension and counter weight especially passenger lift

Info

Publication number: DE19640951A1
Application number: DE1996140951
Authority: DE
Inventors: Robert Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1997-06-05

Abstract

The system includes a lift suspended by a rope (2) secured at the lift (1). The rope is guided by a pulley (4), mounted at a measuring unit, e.g. a scale balance (3), and secured at an anchor point (8) at the balance beam (3), across a moving pulley (7) mounted at the combined balance and counter weight (5,6). The balance weight is represented by a tank, the liquid content of which corresponds the demands is altered using a pump or a valve. The measurement values obtained e.g. using a scale balance and a torque sensor are processed in an electronic circuit or a microprocessor logic circuit.

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufzugsanlage mit möglichst geringem Energieverbrauch zu betreiben.The invention is based, an elevator system with the smallest possible To operate energy consumption.

Seit langem sind Aufzüge bekannt, deren Antriebsprinzip darauf beruht, daß der Fahrkorb über eine Seilrolle mit einem Gegengewicht oder einem zweiten Fahrkorb durch Umleiten von Flüssigkeit - beispielsweise Wasser - in ein gewisses Ungleichgewicht gebracht wird, das ausreicht, um die gewünschte Fahrt durchzuführen. Ob man dabei Flüssigkeiten umpumpt oder sich natürlicher Wasserquellen bedient, ist für das Wirkungsprinzip nebensächlich. In der Energiebilanz ist diese Technik sehr günstig. So ohne weiteres ist dieses einfache Prinzip für Personenaufzüge aber nicht zu nutzen: Fahrkomfort, Sicherheit, Geräusch und Umweltgesichtspunkte sowie Kosten und Haltbarkeit sind Nebenforderungen, die bislang noch nicht zufriedenstellend gelöst werden konnten.Elevators have long been known whose drive principle is based on the fact that the elevator car is over a pulley with a counterweight or a second car by redirecting Liquid - for example water - is brought into a certain imbalance that sufficient to carry out the desired journey. Whether you are pumping liquids or using natural water sources is irrelevant to the principle of action. In the This technology is very economical in terms of energy balance. So without further ado, this simple principle is for But not to use passenger lifts: driving comfort, safety, noise and Environmental considerations as well as costs and durability are secondary requirements that still exist could not be solved satisfactorily.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Aufzugsfahrkorb (1) mit einem kombinierten Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) durch Umpumpen von Flüssigkeit in einen gleichgewichtsnahen Zustand gebracht wird und die aus dem geringen Ungleichgewicht resultierende Kraft zum Einleiten und Aufrechterhalten der Fahrt genutzt wird. Als Bremse und Stellmittel für die Fahrdynamik wird vorzugsweise eine hydraulische Anordnung (11) gewählt, die mittels eines aktiv zu öffnenden Bypass (12) eine geregelte und zielgenaue Fahrt ermöglicht. Das erforderliche Ungleichgewicht wird mit Hilfe eines Waagebalkens (3) bestimmt, an dessen einem Schenkel eine feste Rolle (4) befestigt ist, über die das den Fahrkorb (1) haltende Tragseil (2) geführt ist, und an dessen anderem Schenkel das andere Ende des Tragseils befestigt ist, das über eine am Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) montierte bewegliche Rolle (7) zu der festen Rolle (4) geführt ist.The object is achieved in that an elevator car ( 1 ) with a combined balancing ( 5 ) and counterweight ( 6 ) is brought into a state close to equilibrium by pumping liquid and the force resulting from the low imbalance is used to initiate and maintain the journey becomes. A hydraulic arrangement ( 11 ) is preferably selected as the brake and adjusting means for the driving dynamics, which enables a controlled and precise travel by means of an actively opening bypass ( 12 ). The required imbalance is determined with the aid of a balance beam ( 3 ), on one leg of which a fixed roller ( 4 ) is attached, over which the carrying cable ( 2 ) holding the car ( 1 ) is guided, and on the other leg the other end is attached to the supporting cable, which is guided to the fixed roller ( 4 ) via a movable roller ( 7 ) mounted on the counterweight ( 5 ) and counterweight ( 6 ).

Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der sehr günstigen Energiebilanz, denn im theoretischen Grenzfall muß im statistischen Mittel lediglich die Energie zum Beschleunigen der Fahrgäste, des Fahrkorbes sowie des Ausgleichs- und Gegengewichtes aufgebracht werden. Bei konventionellen Seilaufzügen mit festem Gegengewicht muß selbst im theoretischen Grenzfall noch die Differenzkraft zwischen Fahrkorb und Fahrgästen einerseits und Gegengewicht andererseits bei der notwendigen Fahrgeschwindigkeit aufgebracht werden. - Die Tatsache, daß im statistischen Mittel Fahrgäste, die einmal nach oben fahren, auch wieder nach unten fahren, kann nur unvollkommen für die Energiebilanz genutzt werden. Bei Hydraulikaufzügen ohne Gegengewicht sieht die Bilanz noch weitaus schlechter aus, muß doch die gesamte zusätzliche potentielle Energie für jede Aufwärtsfahrt aufgebracht werden.The advantage of this arrangement is the very favorable energy balance, because of the theoretical one In statistical cases, the limit case only needs the energy to accelerate the passengers, of the car as well as the counterweight and counterweight. At Conventional rope lifts with a fixed counterweight must be used even in the theoretical limit the difference in force between the car and passengers on the one hand and the counterweight on the other hand, be applied at the necessary driving speed. - The fact, that on a statistical average, passengers who go up once also go down again driving, can only be used imperfectly for the energy balance. For hydraulic lifts without a counterweight, the balance looks much worse, the whole must additional potential energy is applied for each ascent.

Weitere Ausgestaltungsmerkmale verbessern die Funktionalität und die Energiebilanz noch weiter:Further design features improve the functionality and the energy balance continue:

Der erwähnte Waagebalken (3) dient in einfacher Ausführung als Vergleicher: Das für die erforderliche Beschleunigung notwendige Ungleichgewicht wird durch einen zeitlich gesteuerten Pumpennachlauf nach dem Feststellen des Gleichgewichtes beispielsweise durch einen mechanischen Schalter (14) erzielt.The above-mentioned balance beam ( 3 ) serves as a comparator in a simple version: the imbalance required for the required acceleration is achieved by a time-controlled pump overrun after establishing the equilibrium, for example using a mechanical switch ( 14 ).

Der Waagebalken in einer verbesserten Ausführung mit Federanordnungen (13) und einem weiteren Schalter (15) kann die Pumpe (10) beim Erreichen des durch die Federkonstanten gegebenen Ungleichgewichtes steuern.An improved version of the balance beam with spring arrangements ( 13 ) and a further switch ( 15 ) can control the pump ( 10 ) when the imbalance given by the spring constants is reached.

In einer anderen verbesserten Ausführung kann das resultierende Drehmoment des Waagebalkens oder die Last an den Befestigungspunkten der festen Rolle (4) und des Seilendes (8) - beispielsweise mit Dehnungsmeßstreifen - bestimmt werden, was eine noch feinere Steuerung der Pumpenanordnung (10) zuläßt.In another improved embodiment, the resulting torque of the balance beam or the load at the attachment points of the fixed roller ( 4 ) and the rope end ( 8 ) - for example with strain gauges - can be determined, which permits even finer control of the pump arrangement ( 10 ).

In den meisten Fällen wird die Anordnung mit zwei Rollen auskommen: Einer festen Rolle (4) am Waagebalken und einer beweglichen Rolle (7) am Ausgleichs- und Gegengewicht. In manchen Fällen ist aber auch eine Umlenkrolle sinnvoll, um das Seil von der festen Rolle (4) zur beweglichen Rolle lotrecht umzulenken, in Fällen, wo sich Fahrkorb (1) und Ausgleichs- und Gegengewicht nicht in unmittelbarer Nähe befinden.In most cases the arrangement will make do with two rollers: a fixed roller ( 4 ) on the balance beam and a movable roller ( 7 ) on the counterweight and counterweight. In some cases, however, a deflection roller is also useful in order to deflect the rope vertically from the fixed roller ( 4 ) to the movable roller, in cases where the car ( 1 ) and the counterweight and counterweight are not in the immediate vicinity.

Als Bremse bzw. Stellglied wird vorzugsweise die folgende Anordnung gewählt: Das bewegliche Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) ist fest mit einem Hydraulikzylinder (16) verbunden. Durch diesen beweglichen Zylinder (16) führt eine Kolbenstange (17) (18). Der Kolben (19) trennt die beiden Zylinderseiten. Durch einen externen Bypass (12) oder einen Bypass im Kolben (19) kann die Bewegung des Ausgleichs- und Gegengewichtes gesteuert werden. Ein geschlossener Bypass entspricht einer geschlossenen Bremse beim konventionellen Seilaufzug.The following arrangement is preferably selected as the brake or actuator: The movable counterweight ( 5 ) and counterweight ( 6 ) is firmly connected to a hydraulic cylinder ( 16 ). A piston rod ( 17 ) ( 18 ) leads through this movable cylinder ( 16 ). The piston ( 19 ) separates the two cylinder sides. The movement of the counterbalance and counterweight can be controlled by an external bypass ( 12 ) or a bypass in the piston ( 19 ). A closed bypass corresponds to a closed brake on a conventional rope hoist.

Die Betätigung des Bypass im Kolben kann auf verschiedene Weise erfolgen: Verwindung oder Verdrehung der Kolbenstangenhälften (17) (18), mechanisch durch eine Stange innerhalb der hohlen Kolbenstange oder elektrisch, wobei die elektrischen Leitungen durch die Kolbenstange geführt werden oder hydraulisch, wobei die Kolbenstange hohl ist und durch Aufbringen von Druck der Bypass geöffnet wird.The bypass in the piston can be actuated in different ways: twisting or twisting of the piston rod halves ( 17 ) ( 18 ), mechanically by a rod inside the hollow piston rod or electrically, with the electrical lines being guided through the piston rod or hydraulically, with the piston rod is hollow and the bypass is opened by applying pressure.

Im Falle hohler Kolbenstangen (17) (18) ist das Nachfüllen der durch Leckage verlorengegangenen Flüssigkeit im Zylinder (16) eine weiteres Ausgestaltungsmerkmal.In the case of hollow piston rods ( 17 ) ( 18 ), the refilling of the liquid in the cylinder ( 16 ) lost due to leakage is a further design feature.

In Ausnahmefällen kann es sinnvoll sein, den Zylinder (16) nicht am Ausgleichs- (5) und Gegengewicht (6) sondern am Fahrkorb (1) zu befestigen.In exceptional cases it may make sense not to attach the cylinder ( 16 ) to the counterweight ( 5 ) and counterweight ( 6 ) but to the car ( 1 ).

Es kann in einigen Fällen vorteilhaft sein, den Zylinder fest mit dem Gebäude zu verbinden und den Kolben mit dem Gegengewicht oder dem Fahrkorb. Nachteilig ist jedoch die Knickgefahr, weil die Kolbenstange auch auf Druck belastet wird. Daher wird man in diesen Fällen besser je einen Zylinder oben und unten montieren, damit beide Kolbenstangen jeweils nur auf Zug beansprucht werden.In some cases it may be advantageous to firmly connect the cylinder to the building and the piston with the counterweight or the car. The disadvantage is the risk of kinking, because the piston rod is also subjected to pressure. Therefore, one gets better in these cases Mount a cylinder at the top and bottom so that both piston rods only pull be claimed.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, statt eines beweglichen Zylinders (16) einen Hydromotor als Stellglied und Bremse zu verwenden: Der Bypass (12) verbindet Eingang und Ausgang des Hydromotors. Bei dieser Variante muß der Hydromotor mit einer der Rollen gekoppelt sein, die dann als Treibscheibe ausgeführt sein muß. Anstelle eines Hydromotors kommen auch Kombinationen von mechanischen und elektromotorischen Bremsen in Betracht, wobei im Falle der letztgenannten Ausgestaltungen der Erfindung bereits vor Erreichen des angestrebten Ungleichgewichtes die Fahrt eingeleitet werden kann, was die Anforderungen an die Pumpe (10) entschärft und Zeit einspart.A further embodiment consists of using a hydraulic motor as an actuator and brake instead of a movable cylinder ( 16 ): the bypass ( 12 ) connects the input and output of the hydraulic motor. In this variant, the hydraulic motor must be coupled to one of the rollers, which must then be designed as a traction sheave. Instead of a hydraulic motor, combinations of mechanical and electromotive brakes are also possible, and in the case of the latter embodiments of the invention, the journey can be initiated before the desired imbalance is reached, which alleviates the requirements for the pump ( 10 ) and saves time.

Das Reservoir (20) wird sich oberhalb oder unterhalb des Bewegungsbereiches des Ausgleichs- und Gegengewichtes befinden, aber auch die Kombinationen beider Möglichkeiten bietet besondere Vorteile. Für den Fall, daß sich ein Reservoir oberhalb des Ausgleichs- und Gegengewichtes befindet, ist die folgende Ausgestaltung Bestandteil der Erfindung: Das Ausgleichs- und Gegengewicht besteht aus drei miteinander verbundenen Einheiten: Stauraum für den zum Reservoir geführten Schlauch, Tank (6) mit Flüssigkeit (9) des Gegengewichtes und Ausgleichsgewicht. Gegebenenfalls kommt noch der Zylinder (16) hinzu. Diese Dreiteilung ist bei Transport und Montage vorteilhaft. Für den Fall, daß sich ein Reservoir unterhalb des Ausgleichs- und Gegengewichtes befindet, ist die eine der beiden folgenden Ausgestaltungen besonders vorteilhalt: Auf dem Reservoir (20) ist ein Stauraum für den Schlauch (22) montiert. Das Reservoir wird um den Stauraum herum angeordnet.The reservoir ( 20 ) will be located above or below the range of movement of the counterweight and counterweight, but the combinations of both options also offer particular advantages. In the event that a reservoir is located above the balance and counterweight, the following configuration is part of the invention: The balance and counterweight consists of three interconnected units: storage space for the hose leading to the reservoir, tank ( 6 ) with liquid ( 9 ) the counterweight and balance weight. If necessary, the cylinder ( 16 ) is also added. This three-way division is advantageous for transport and assembly. In the event that a reservoir is located below the counterweight and counterweight, one of the two following configurations is particularly advantageous: A storage space for the hose ( 22 ) is mounted on the reservoir ( 20 ). The reservoir is placed around the storage space.

Weitere Ausgestaltungen betreffen den Schlauch (22). Dieser wird in der Regel so hergestellt sein, daß er sich in kreisrunden Spiralen ausziehen läßt wie dies bei Pneumatikschläuchen üblicherweise geschieht. Der Schlauch ist bei einer weiteren Ausgestaltung stückweise durch Schienen versteift, womit sich ein ovales oder lineares Zusammenfalten ergibt, was zu besonders kompakten Anordnungen für den Stauraum führt.Further configurations relate to the hose ( 22 ). This will usually be made so that it can be pulled out in circular spirals, as is usually the case with pneumatic hoses. In a further embodiment, the tube is stiffened piece by piece by rails, which results in an oval or linear folding, which leads to particularly compact arrangements for the storage space.

Bei starken Laständerungen insbesondere bei Richtungswechsel ist es notwendig, vor Fahrtbeginn große Mengen Flüssigkeit umzupumpen. Der Pumpstrategie kommt daher eine große Bedeutung zu, wenn es um angemessene Reaktionszeiten des Systems geht. Weitere Ausgestaltungen betreffen daher die Sensorik für das optimale Management der Pumpe (10):In the event of strong changes in load, particularly when changing direction, it is necessary to pump large quantities of liquid before starting the journey. The pump strategy is therefore of great importance when it comes to adequate system response times. Further configurations therefore relate to the sensors for the optimal management of the pump ( 10 ):

Durch ständiges Messen und Auswerten der Fahrkorblast und der von der Steuerung vorgesehenen Fahrtrichtung kann bereits abgeschätzt werden, welche Flüssigkeitsmenge in weiche Richtung umgepumpt werden muß. Die Steuerlogik sorgt daher präventiv für ungefähren Lastausgleich vor Antritt der Fahrt.By constantly measuring and evaluating the car load and that of the control system The intended direction of travel can already estimate the amount of liquid in soft direction must be pumped over. The control logic therefore ensures preventive approximate load balancing before starting the journey.

Eine zusätzliche Verbesserung des Pumpenmanagements wird durch Anwenden einer Zielrufeingabe erreicht. In diesem Fall kann bereits vor Beendigung der letzten Fahrt die Umzupumpende Flüssigkeitsmenge abgeschätzt werden.An additional improvement in pump management is achieved by applying a Destination call input reached. In this case, the Amount of liquid to be pumped can be estimated.

Eine weitere Ausgestaltung nutzt die Auswertung eines Videosensors, um die zu erwartende Personenzahl und Last abzuschätzen.Another embodiment uses the evaluation of a video sensor to determine the expected one Estimating the number of people and the load.

Als Flüssigkeit (9) (21) für die Realisierung des Gegengewichtes (6) bietet sich präpariertes Wasser an. Mit einer Opferanode oder einem schwachen Gleichstrom wird die Korrosion der Stahlteile verhindert, mit geeigneten Chemikalien wird das Auftreten von Algen, Bakterien und Pilzen unterbunden.Prepared water is suitable as the liquid ( 9 ) ( 21 ) for realizing the counterweight ( 6 ). Corrosion of the steel parts is prevented with a sacrificial anode or a weak direct current; suitable chemicals are used to prevent algae, bacteria and fungi.

Wegen der ohnehin günstigen Energiebilanz ist die folgende Ausgestaltung im Verhältnis besonders wirksam: Fahrkorb und Ausgleichs- und Gegengewicht werden durch Rollenführungen an den jeweiligen Führungsschienen geführt.Because of the already favorable energy balance, the following configuration is relative Particularly effective: The car and the counterweight and counterweight are used Roller guides guided on the respective guide rails.

Claims

1. Elevator system with cable suspension and counterweight, characterized in that the car is suspended from a rope, which is guided from the car starting from a role attached to a load measuring device, such as a balance beam, and then mounted on a combined balance and counterweight movable roller, and the end of which is attached to a further load measuring device, for example on the other side of the balance beam, the balance weight being represented by a tank, the liquid content of which is changed according to the current requirements by means of a pump or valve.

2. Device as described in (1), characterized in that the Load measuring device consists of a balance beam and a switch, the respective attachment points of fixed pulley and rope are designed so that at Load balancing the switch changes its switching state.

3. Device as described under (1), characterized in that the Load measuring device consisting of a balance beam, a set of springs and two switches exists, with the respective attachment points of fixed pulley and rope designed in this way be that with a defined imbalance for the respective direction of travel responsible switch changes its switching state.

4. The device as described under (1), characterized in that the Load measuring device consists of a balance beam and torque sensor, the one Measured variable for the resulting torque provides.

5. Device as described in (1), characterized in that the Load measuring device consists of two load measuring devices, the measured values in one electronic circuit or microprocessor logic can be subtracted.

6. Device as described under (2) (3) (4) or (5), characterized in that the Arrangement has a fixed role over which the support cable attached to the car is guided as well as a movable roller on which the balance and counterweight is attached.

7. The device as described under (2) (3) (4) or (5), characterized in that the Arrangement has a fixed role over which the support cable attached to the car is guided, another fixed role or traction sheave, over which the suspension cable plumb is deflected to the counterweight and counterweight, as well as a movable roller on which the counterbalance and counterweight is attached.

8. The device as described under (1), characterized in that on a Building suspended or tensioned piston rod mounted a fixed piston that runs in a cylinder attached to the counterweight.

9. The device as described under (8), characterized in that in the piston Bypass is located as a means of adjustment, which in the closed state the compensation and Counterweight and thus holds the car and when open Imbalance causes the ride.

10. The device as described under (8), characterized in that in or on Cylinder is a bypass as actuating means, which in the closed state Balance and counterweight and thus holds the car and in the open Condition in case of imbalance causes the trip.

11. The device as described under (9), characterized in that the actuation of the Bypassed by a rod or rope located in the hollow piston rod.

12. The device as described in (9), characterized in that the actuation of the Bypass by rotating the piston rod.

13. The device as described under (9), characterized in that the actuation of the Bypass is done hydraulically through the hollow piston rod.

14. The device as described in (9), characterized in that the actuation of the Bypass is done electrically, electromagnetically or electromotively and through the cables the hollow piston rod are guided.

15. The device as described under (8), characterized in that the liquid in Cylinder is refilled via the hollow piston rod.

16. Device similar to that described under (8) to (15), but characterized in that that the cylinder is attached to the car and not to the balance and counterweight.

17. The device as described under (7), characterized in that one of the two fixed roles as a traction sheave.

18. The device as described under (17), characterized in that with the Traction sheave a hydraulic motor or a hydraulic pump is coupled, the input and output are connected via a bypass as actuating means.

19. The device as described under (17), characterized in that with the Traction sheave an electromechanical brake and additionally an electromagnetic Brake or an electric generator or dynamo or an electric motor as Actuators are connected.

20. The device as described under (1) to (19), characterized in that a Liquid reservoir is located below and on the counterweight Storage space for the hose is mounted to the counterweight.

21. The device as described under (1) to (19), characterized in that a Liquid reservoir located above the counterweight and on the counterweight a storage space for the hose to the reservoir is mounted.

22. The device as described under (26) or (21), characterized in that the Hose is stretched piece by piece by rails and the storage space for the hose therefore can be made narrow.

23. The device as described under (20) or (21), characterized in that a Pump is located in or on the reservoir.

24. The device as described under (20) or (21), characterized in that a Pump is located in or on the counterweight.

25. The device as described in (1), characterized in that an optical Sensor device, for example a video camera by means of image processing, in one Microprocessor logic anticipates the need for liquid to be pumped and the pump control long before avoiding unnecessary waiting times The start of the journey begins with pumping.

26. The device as described under (1), characterized in that a device is evaluated for destination call input in a microprocessor logic and anticipatory the need for liquid to be pumped is estimated and the pump control to avoid unnecessary waiting times long before the start of the journey with the Pumping begins.

27. The device as described under (1), characterized in that as Hydraulic fluid is used in the reservoir and counterweight water.

28. The device as described under (27), characterized in that corrosion by Use a sacrificial anode or maintain a low DC voltage between an auxiliary anode and the metal parts in contact with the liquid is maintained.

29. The device as described under (8), characterized in that compensation and Counterweight are separated, the balance weight a little less than that Car weight compensated and the counterweight consisting of tank and Cylinder is suspended on a separate rope.

30. Device as described under (1), characterized in that on the counterweight a piston rod is attached, which is immersed in a double-acting cylinder, the is firmly attached to the building.

31. The device as described under (1), characterized in that on the counterweight one upward and one downward piston rod attached, and each up and below an associated one-sided train is attached to the building.

32. Device as described under (1), characterized in that above and there is a reservoir below the counterweight and the feed pump Liquid is transported from the lower to the upper reservoir.