DE19642632A1 - Aufzugsanlage mit Seilaufhängung und veränderlichem Gegengewicht - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufzugsanlage mit möglichst geringem Energieverbrauch zu betreiben.

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 ohne direkte Unterstützung durch einen Motor 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.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Aufzugsfahrkorb (1) mit einem - konstanten - Ausgleichsgewicht (5) und - variablen - Gegengewicht (6) durch Umleiten von Flüssigkeit (9) (21) 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 passives Stellmittel für die Fahrdynamik wird vorzugsweise eine hydraulische Anordnung gewählt, die mittels eines aktiv zu öffnenden Bypass (12) zwischen beiden Zylinderräumen eine geregelte und zielgenaue Fahrt ermöglicht. In einer alternativen Ausführung werden beide Zylinderräume über die eine Hälfte eines doppelt ausgeführten einachsigen Hydromotors geleitet, dessen zweite Hälfte mittels Bypass die Fahrbewegung freigibt. Das erforderliche Ungleichgewicht wird mittels einer Differenzdruckmessung am Bypass (12) oder bei Anwendung eines doppelt ausgeführten Hydromotors auch alternativ mit Hilfe eines Waagebalkens oder einer anderen konventionellen Drehmomentmeßvorrichtung bestimmt.

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.

Als Bremse bzw. Stellglied wird vorzugsweise die folgende Anordnung gewählt: Das bewegliche - konstante - Ausgleichsgewicht (5) und/oder - variable - 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) oder auch indirekt mit zwischengeschalteter starr gekoppelter doppelter Ausführung eines Hydromotors und Bypass kann die Bewegung des Ausgleichs- und Gegengewichtes gesteuert werden. Ein geschlossener Bypass entspricht einer geschlossenen Bremse beim konventionellen Seilaufzug.

Weitere Ausgestaltungsmerkmale verbessern die Funktionalität und die Energiebilanz noch weiter:
Eine Vereinfachung des Aufbaus wird dadurch erreicht, daß eine der beiden Kolbenstangen (17) oder (18) als Doppelrohrausführung - vorzugsweise konzentrisch - ausgelegt wird und durch geeignete Bohrungen im äußeren Rohr und im Kolben die beiden durch den Kolben getrennten Zylinderhälften jeweils mit einem der beiden Räume verbunden sind, womit die Anordnung des Bypass über die Doppelrohranordnung an des Ende der Kolbenstange verlegt werden kann, wodurch ein Hängekabel zum Gegengewicht vermieden wird.

Eine Verbesserung wird dadurch erreicht, daß bei Verwendung eines Hydromotors als gesteu­ erte Bremse dieser für das Nachholen mit geöffneter Türe bei gesperrtem Bypass auch als Motor verwendet wird und die notwendige Leistung mittels Pumpe oder Druckspeicher bereitgestellt wird, wodurch nicht bei jeder durch Veränderung der Fahrkorblast hervorge­ rufenen Notwendigkeit eines Nachstellvorganges sofort größere Flüssigkeitsmengen trans­ portiert werden müssen.

Die Vorrichtung kann noch dahingehend ausgebaut werden, daß im Falle eines Stromausfalls lediglich die Steuerung und der Türantrieb noch mit Strom versorgt werden, vorzugsweise über Akkumulatoren und Spannungswandler, daß die Antriebsenergie in einer solchen Notsituation aus der Wasserleitung entnommen wird, indem anstelle einer Pumpe im geschlossenen Kreislauf gegebenenfalls Wasser aus dem Leitungsnetz zum Erreichen und Aufrechterhalten des notwendigen Ungleichgewichtes herangezogen wird. Dadurch ist es möglich, bei Stromausfall in kurzer Zeit die im Fahrkorb befindlichen Personen zu befreien.

Das Reservoir (20) wird sich oberhalb oder unterhalb des Bewegungsbereiches des Ausgleichs- und Gegengewichtes befinden, aber auch Kombinationen beider Möglichkeiten bieten 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 vorteilhaft: Auf dem Reservoir (20) ist ein Stauraum für den Schlauch (22) montiert. Das Reservoir wird um den Stauraum herum angeordnet.

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.

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): Durch ständiges Messen und Auswerten der Fahrkorblast und der von der Steuerung vorgesehenen Fahrtrichtung kann bereits abgeschätzt werden, welche Flüssigkeitsmenge in welche Richtung umgepumpt werden muß. Die Steuerlogik sorgt daher präventiv für ungefähren Lastausgleich vor Antritt der Fahrt.

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.

Eine weitere Ausgestaltung nutzt die Auswertung eines Videosensors, um die zu erwartende Personenzahl und Last abzuschätzen.

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.

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.

Claims (21)

1. Aufzugsanlage mit Seilaufhängung und Gegengewicht, gekennzeichnet dadurch, daß der Fahrkorb und das Gegengewicht an einem Seil aufgehängt sind, das Gegengewicht an einer losen Rolle vorzugsweise in 2 : 1-Aufhängung und zum Einleiten und Aufrechter­ halten einer Fahrt die Anordnung durch Umleiten von Flüssigkeit in ein definiertes Un­ gleichgewicht gebracht wird.

2. Vorrichtung wie unter 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß am Gegengewicht ein Hydraulikzylinder befestigt ist, in dem sich ein ortsfester Kolben befindet, der an einer auf Zug gespannten Kolbenstange befestigt ist.

3. Vorrichtung wie unter 2 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung von Fahrkorb und Gegengewicht dadurch gesteuert wird, daß ein gesteuerter Bypass zwischen den beiden durch den Kolben getrennten Zylinderräumen einen geregelten oder gesteuerten Flüssigkeitsaustausch besorgt.

4. Vorrichtung wie unter 2 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung von Fahrkorb und Gegengewicht dadurch gesteuert wird, daß ein doppelt ausgeführter einachsiger Hydromotor einseitig mit den beiden Zylinderhälften verbunden ist und auf der anderen Seite mit einem Bypass zwischen Eingang und Ausgang versehen ist, wodurch ein geregelter oder gesteuerter Flüssigkeitsaustausch zwischen den Zylinderhälften ermöglicht wird.

5. Vorrichtung wie unter 3 und 4 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Ungleichgewichtes durch Messen der Druckdifferenz über dem Bypass erfolgt.

6. Vorrichtung wie unter 4 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Ungleichgewichtes durch Messen des resultierenden Momentes, vorzugsweise mittels eines Waagebalkens und konventionellen Drucksensoren - vorzugsweise DMS - oder Anordnungen mit Federn und Schaltern erfolgt.

7. Vorrichtung wie unter 2 bis 6 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Kolbenstangenhälften als Doppelrohr ausgeführt wird und über geeignete Bohrungen je einer der dieser beiden durch die beiden Rohre gebildeten Räume mit dem unteren und einer mit dem oberen Zylinderraum verbunden ist, wodurch erreicht wird, daß der Bypass und ggf. der Hydromotor ortsfest und nicht beweglich am Zylinder anzubringen ist.

8. Vorrichtung wie unter 2 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastmeßeinrichtung aus Lastmeßvorrichtungen für Fahrkorb einerseits und Ausgleichs- und Gegengewicht andererseits besteht, deren Meßwerte in einer elektronischen Schaltung oder einer Mikroprozessorlogik subtrahiert werden.

9. Vorrichtung wie unter 1 bis 8 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Flüssigkeitsreservoir unterhalb des Gegengewichtes befindet und auf diesem ein Stauraum für den Schlauch zum Gegengewicht montiert ist.

10. Vorrichtung wie unter 1 bis 8 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Flüssigkeitsreservoir oberhalb des Gegengewichtes befindet und auf das Gegengewicht ein Stauraum für den Schlauch zum Reservoir montiert ist.

11. Vorrichtung wie unter 9 oder 10 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch durch Schienen stückweise gestreckt wird und der Stauraum für den Schlauch darum schmal ausgeführt werden kann.

12. Vorrichtung wie unter 9 oder 10 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Pumpe im oder am Reservoir befindet.

13. Vorrichtung wie unter 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Sensoreinrichtung, beispielsweise eine Videokamera mittels Bildverarbeitung, in einer Mikroprozessorlogik vorausschauend den Bedarf an umzupumpender Flüssigkeit abschätzt und die Pumpensteuerung zum Vermeiden unnötiger Wartezeiten lange vor Fahrtbeginn bereits mit dem Umpumpen beginnt.

14. Vorrichtung wie unter 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Zielrufeingabe in einer Mikroprozessorlogik ausgewertet wird und vorausschauend der Bedarf an umzupumpender Flüssigkeit abgeschätzt wird und die Pumpensteuerung zum Vermeiden unnötiger Wartezeiten lange vor Fahrtbeginn bereits mit dem Umpumpen beginnt.

15. Vorrichtung wie unter 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydraulikflüssigkeit in Reservoir und Gegengewicht Wasser verwendet wird.

16. Vorrichtung wie unter 15 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß Korrosion durch Verwenden einer Opferanode oder Aufrechterhalten einer kleinen Gleichspannung zwischen einer Hilfsanode und den mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Metallteilen aufrechterhalten wird.

17. Vorrichtung wie unter 2 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgleichs- und Gegengewicht getrennt sind, das Ausgleichsgewicht etwas weniger als das Fahrkorbleergewicht kompensiert und das Gegengewicht bestehend aus Tank und Zylinder an separatem Seil aufgehängt ist.

18. Vorrichtung wie unter 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß am Gegengewicht eine Kolbenstange befestigt ist, die in einen doppelseitig wirkenden Zylinder taucht, der am Gebäude fest montiert ist.

19. Vorrichtung wie unter 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß am Gegengewicht je eine nach oben und unten gerichtete Kolbenstange befestigt und jeweils oben und unten ein zugehöriger einseitig auf Zug ausgelegter Zylinder am Gebäude befestigt ist.

20. Vorrichtung wie unter 4 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachstellen im unmittelbaren Bereich einer Haltestelle der ansonsten als Bremse verwendete Hydromotor in Verbindung mit einer kleinen Pumpe oder einem Druckspeicher als Motor eingesetzt wird.

21. Vorrichtung wie unter 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer Notevakuierung bei Ausfall des Stromnetzes oder der Pumpe das Wasserleitungsnetz genutzt wird, um das notwendige Ungleichgewicht zwischen Fahrkorb und Gegengewicht herzustellen.