DE19821678C2 - Hydroseilaufzug - Google Patents
HydroseilaufzugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hydroseilaufzug.
Hydroseilaufzüge kommen heutzutage in zunehmendem Maße zum Einsatz, was
insbesondere auf deren robuste und wartungsarme Technik zurückzuführen ist, im
Vergleich zu anderen bekannten Aufzugstypen, beispielsweise einem gewöhnli
chen Seilaufzug. Neben diesen Vorteilen zeichnen sich Hydroseilaufzüge auch
durch ihr Leistungsvermögen aus. Bekannte Hydroseilaufzüge arbeiten nach dem
Funktionsprinzip einer "Zugkolbenanlage". Kennzeichnend für diese Technik ist
die platzsparende Anordnung des Ausgleichsgewichts, welches zum Ausgleichen
der vom Bewegungsmittel zu bewegenden Last dient, so daß nicht die gesamte
Last bewegt werden muß. Im Vordergrund steht stets, den Leistungsbedarf für
den Aufzugsbetrieb möglichst gering zu halten, also so energiearm wie möglich zu
arbeiten. Der Fahrkomfort soll dabei so angenehm wie möglich sein, das Fahrge
räusch weitgehend reduziert sein. Auch sollen wechselnde Betriebsverhältnisse
sich nicht nachteilig auf den Fahrkomfort und dergleichen auswirken. Schließlich
soll die gesamte Hydraulikanlage möglichst kleinformatig sein, um den Aufzug
ohne dem Erfordernis eines Maschinenraums, in dem bei bekannten Seilaufzügen
der Antrieb unterzubringen ist, zu installieren.
Ein Hydroseilaufzug umfassend einen mit einem in einem Fluidkreislauf gebunde
nen Arbeitsfluid beaufschlagbaren Differentialzylinder zum Bewegen einer Last,
insbesondere einer Kabine, der zwei Arbeitsräume aufweist, die in Abhängigkeit
der geforderten Bewegung mit dem Arbeitsfluid beaufschlagbar sind, und bei dem
weiterhin ein Ausgleichsgewicht vorgesehen ist, ist aus DE 27 35 310 A1 bekannt.
Das dortige Gegengewicht wird dabei bevorzugt so ausgelegt, dass das Gewicht
des Fahrkorbs zuzüglich der halben Nutzlast ausgeglichen wird. Dies führt dazu,
dass die Kolbenstange stets auf Druck beansprucht ist und damit entsprechend
dimensioniert und auf Knickung ausgelegt werden muss.
Aus der JP 1-242386 (A) ist ein Hydroseilaufzug mit einem einfach wirkenden
Plungerzylinder und Gegengewicht bekannt. Das Gegengewicht ist so ausgelegt,
dass auf den Plunger stets eine Zugkraft wirkt. Hierdurch können die Öldruckge
räte verkleinert und leichter ausgebildet werden, ohne dass ein Abknicken des
Plungers auftritt. Zum Stand der Technik ist ferner auf DE 29 21 446 zu verwei
sen, wo ein Aufzug mit einem Differentialzylinder und Ausgleichsgewicht be
schrieben ist, bei dem die Last direkt auf der entsprechend zu dimensionierenden
Kolbenstange sitzt. Weiterhin ist DE-Z: Lift Report Heft 6, 1997, S. 87-89 zu nen
nen, wo ein Aufzug mit einem einfach wirkenden Druckzylinder mit frequenzgere
geltem Hydraulikantrieb und Durchflußsensor beschrieben ist.
Ziel der Erfindung ist es, einen Hydroseilaufzug anzugeben, der ei
nen möglichst leistungsarmen Betrieb bei gleichzeitig verbesserten Fahrverhält
nissen ermöglicht, und der kleinbauend installiert werden kann.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Hydroseilaufzug der ein
gangs genannten Art vorgesehen, der sich dadurch auszeichnet, daß das Aus
gleichsgewicht derart ausgelegt ist, daß der Differentialzylinder unabhängig von
der Größe der Zuladung stets auf Zug beansprucht ist, und daß ein frequenzgere
gelter Motor vorgesehen ist zum Antreiben einer Fluidpumpe zur Förderung des
Arbeitsfluids, um die Last mit einer Soll-Geschwindigkeit zu bewegen, sowie eine
den Fluidfluß messende Volumenmesseinrichtung zur Erzeugung eines Messsig
nals, welches ein Maß für die Ist-Geschwindigkeit der Last ist und in dessen Ab
hängigkeit der Motor zum Erreichen der Soll-Geschwindigkeit nachführbar ist.
Dieser erfindungsgemäße, die genannten Merkmale aufweisende Hydroseilaufzug
zeigt eine Reihe von Vorteilen, die sich in energetischer Hinsicht wie hinsichtlich
des Fahrkomforts positiv auswirken. Der Einsatz eines Differentialdruckzylinders
ermöglicht vorteilhaft den Volumenaustausch zwischen zwei Arbeitsräumen und
damit zwischen zwei Flächen, nämlich einmal der Ringfläche des Kolbens, zum
anderen der Kolbenfläche, was es mit besonderem Vorteil ermöglicht, in beiden
Bewegungsrichtungen aktiv zu arbeiten. Hieraus resultiert ein wesentlich geringe
rer Leistungsbedarf für die jeweilige Bewegung. Sowohl die Aufwärts- wie auch
die Abwärtsbewegung erfolgt aktiv. Die erfindungsgemäß infolge der entspre
chenden Auslegung des Ausgleichsgewichts realisierte ständige Zugbeanspru
chung des Differentialzylinders ist desweiteren dahingehend von Vorteil, daß die
ser wesentlich einfacher ausgelegt werden kann, da er nicht auf Knickung be
rechnet und ausgelegt werden muß. Denn es wirken auf ihn stets nur Zugkräfte,
jedoch keine Druckkräfte, die die Knickungsauslegung erfordern würden. Die rele
vanten Zylinderquerschnitte sind folglich wesentlich geringer als bei bekannten
Hydroseilaufzügen. Dies hat ein reduziertes erforderliches Ölvolumen zur Folge,
da eben das Aufnahmevolumen des Zylinders deutlich geringer ist. Der Einsatz
des erfindungsgemäßen frequenzgeregelten Motors ermöglicht mit besonderem
Vorteil eine exakte Steuerung nach einer programmierten Fahrkurve. Die aufge
nommene Leistung des Motors entspricht also der für den jeweiligen Betrieb er
forderlichen Leistung, anders als bei konventionellen Elektromotoren, die unab
hängig vom eigentlichen Bedarf stets ein gleichbleibendes Energiepotential benö
tigen. In Verbindung mit dem beschriebenen Gewichtsausgleich kann auf diese
Weise der Leistungsbedarf erheblich reduziert werden, so daß ein in energeti
scher Sicht äußerst vorteilhafter Betrieb möglich ist. Die Verluste des erfindungs
gemäßen Hydroseilaufzugs sind gegenüber bekannten wesentlich erniedrigt. Der
Einsatz der Volumenmeßeinrichtung berücksichtigt den Pumpen- und Motor
schlupf. Mit der Volumenmeßeinrichtung wird der Fluidfluß gemessen, welcher
während eines bestimmten Betriebszustands gegeben ist. Der Fluidfluß selbst ist
ein Maß für die Ist-Geschwindigkeit der Last, so daß in Abhängigkeit dieses Me
ßergebnisses der Motor entsprechend nachgeregelt werden kann, damit die Soll-
Geschwindigkeit, welche seitens der Fahrkurve vorgegeben ist, auch tatsächlich
erreicht wird. Die Volumenmeßeinrichtung ist in einen Regelkreis eingebunden, so
daß der Motor ohne weiteres nachgeführt werden kann. Hierdurch läßt sich eine
hervorragende Fahrkonstanz erzielen, da die Ist-Parameter stets den Soll-
Parametern entsprechen. Schließlich ist bei dem erfindungsgemäßen Hydrosei
laufzug kein separater Maschinenraum mehr erforderlich, da sich sämtliche
Steuerungskomponenten ohne Probleme in einen kleinen Aggregatschrank inte
grieren lassen. Insbesondere ist infolge der kleinen Auslegung des Differentialzy
linders nur ein geringes Fluidvolumen erforderlich, welches - naturgemäß abhän
gig von der Förderhöhe und der Gesamtlast - im Bereich von ca. 100 Litern liegen
kann, im Vergleich zu bisher bekannten Hydraulikaufzügen, bei denen mehrere
100 Liter, teilweise bis zu 1000 Liter Öl erforderlich sind.
Sämtliche Vorteile ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Kombination eines in
Zugkolbentechnik mit optimiertem Gewichtsausgleich betriebenen Differentialzy
linder, einem frequenzgeregelten Motor, der variable Pumpendrehzahlen zuläßt
sowie der Messung der Ist-Geschwindigkeit unter Verwendung der Volumen
meßeinrichtung und der entsprechenden Nachregelung des Motorbetriebs.
Der frequenzgeregelte Motor kann erfindungsgemäß ein Industriemotor, insbe
sondere luftgekühlt sein, dessen Drehzahl mittels eines Frequenzumrichters re
gelbar ist. Der Frequenzumrichter ermöglicht neben einer komfortablen Regelung
der Fahrtgeschwindigkeit durch Einstellung der entsprechenden Drehzahl des
Elektromotors auch eine Reduzierung der steuerungsbedingten Verluste. Die
Stromaufnahme des Frequenzumrichters ist proportional dem Motormoment,
weshalb die typische Stromspitze einer Stern/Dreieck-Einschaltung hier nicht ent
steht. Der Wirkungsgrad kann hierdurch deutlich verbessert werden, die Gesamt
verluste aus dem Aggregat Motor-Pumpe sind wesentlich geringer. Dabei hat es
sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Volumenmeßeinrichtung direkt mit dem
die Drehzahl des Elektromotors regelnden Frequenzumrichter kommuniziert und
an ihn das ein Maß für die Ist-Geschwindigkeit darstellende Meßsignal liefert. Die
Volumenmeßeinrichtung selbst kann erfindungsgemäß dem ringseitigen Arbeits
raum vorgeschaltet sein. Zur Erzielung eines möglichst großen Gewichtsaus
gleichs hinsichtlich der bewegten Masse kann erfindungsgemäß das Ausgleichs
gewicht derart bemessen sein, daß das Mindestgewicht der Last, insbesondere
der Kabine und eines diese tragenden Kabinenrahmens, zu wenigstens 80%, ins
besondere zu wenigstens 90% ausgeglichen ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß
beispielsweise die leere, unbeladene Kabine stets nach unten zieht und damit den
Differentialzylinder auf Zug beansprucht.
Ferner kann erfindungsgemäß eine hydraulische Schaltung zur Sicherstellung
eines Betriebs des Motors als Motor, unabhängig von der Richtung der Bewegung
der Last, vorgesehen sein. Diese hydraulische Schaltung ermöglicht es, den Mo
tor eben stets als Motor zu betreiben, nicht aber als Generator. Das heißt, auch
bei einer Abwärtsfahrt, wenn also Fluid in den großen Kolbenraum zu pumpen ist,
arbeitet der Motor als ein solcher.
Erfindungsgemäß kann in wenigstens einer zu einem Arbeitsraum führenden
Fluidleitung ein Sperrorgan vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise kommt ein in
der zum ringseitigen Arbeitsraum führenden Fluidleitung integriertes Senkventil
zum Einsatz, über welches das aus dem Arbeitsraum abfließende Fluid strömt.
Bei diesem Senkventil kann es sich um ein vorsteuerbares Senkventil handeln,
welches derart der Pumpe vorgeschaltet ist, daß das Fluid bei geöffnetem Senk
ventil in den Ansaugweg der Pumpe gelangt. Das Fluid fließt nur dann aus dem
ringseitigen Arbeitsraum ab, wenn der Zylinder ausgefahren wird, die Kabine also
nach unten fährt. Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Senkventils wird sicher
gestellt, daß das aus dem ringseitigen Arbeitsraum abfließende Fluid auf jeden
Fall in den Ansaugweg der Pumpe gelangt und damit unmittelbar wieder in den
kolbenseitigen Arbeitsraum gefördert wird, so daß das nachgesaugte Fluidvolu
men gering ist. Ferner kann jedem Arbeitsraum ein Absperrventil vorgeschaltet
sein, denen jeweils wiederum mindestens ein Rückschlagventil vorgeschaltet sein
kann, wodurch ein sicherer Halt des Aufzugs in der jeweiligen Stellung bei einem
Stopp sichergestellt ist, da das Fluid innerhalb des teilgeschlossenen Fluidkreis
laufs vollständig eingesperrt ist, also eine fluidflußbedingte Bewegung unmöglich
ist.
Weiterhin kann zwischen den zu den beiden Arbeitsräumen führenden Fluidlei
tungen eine einen Ausgleich eines hydraulischen Überdrucks ermöglichende
Überdrucksicherung vorgesehen sein, welche erfindungsgemäß derart geschaltet
sein kann, daß das ausgleichsbedingte Fluidvolumen von der Druckseite auf die
Saugseite der Pumpe geführt wird. In beiden Drehrichtungen der Pumpe wird also
bei Überschreiten des an der Überdrucksicherung eingestellten Mindestdrucks der
Fluidstrom von der Druck- auf die Saugseite der Pumpe geleitet, so daß ein unzu
lässig hoher Druckaufbau vermieden wird, was aus sicherheitstechnischen Grün
den erforderlich ist.
Das Ausgleichsgewicht selbst kann erfindungsgemäß unmittelbar an oder auf der
Kolbenstange angeordnet sein, was im Hinblick auf die gegebenen Platzverhält
nisse von Vorteil ist, da damit der Zylinder und das Ausgleichsgewicht sehr nahe
an einer Schachtwand angeordnet werden können. Schließlich kann die Größe
eines im teilgeschlossenen Fluidkreislaufs des zweckmäßigerweise als 1 : 2-Aufzug
ausgeführten Hydroseilaufzugs vorgesehenen Reservefluidbehälters in Abhängig
keit des maximalen Differenzvolumens der beiden Arbeitsräume gewählt sein.
Dieser kann sehr klein sein, da bedingt durch den Einsatz eines Differentialzylin
ders, welcher stets auf Zug beansprucht ist, dessen Dimension und damit das
insgesamt erforderliche Ölvolumen sehr gering gehalten werden kann. Der Reser
vefluidbehälter kann zweckmäßigerweise außerhalb des Schachtes, in dem der
Hydroseilaufzug angeordnet ist, vorgesehen sein, wobei auch dieser in einem
kleinen Aggregateschrank untergebracht werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnun
gen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Hydroseilaufzugs ohne
hydraulischer Schaltung,
Fig. 2 eine Prinzipskizze der hydraulischen Schaltung, und
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Leistungsaufnahme des erfin
dungsgemäßen Hydroseilaufzugs im Vergleich zu anderen Aufzü
gen.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hydroseilaufzug 1, bestehend aus einem
Differentialzylinder 1 mit zwei Arbeitsräumen A, B, einer Kolbenstange 2 mit daran
angeordnetem Ausgleichsgewicht 3 und einer Kabine 4, die über Seile 5, die über
zwei Rollen 6 umgelenkt sind, durch Ein- und Ausfahren der Kolbenstange 2 des
1 : 2-Aufzugs bewegt wird. Der Differentialzylinder 1 ist ausschließlich auf Zug be
ansprucht, das heißt, das Ausgleichsgewicht 3 ist derart ausgelegt, daß die Kabi
ne 4 auch im leeren Zustand stets nach unten zieht. Das Ausgleichsgewicht 3 des
Hydroseilaufzugs ist derart bemessen, daß das Gesamtgewicht der Kabine, be
stehend aus der Kabine selbst sowie dem Kabinenrahmen, auf ca. 90% ausgegli
chen ist. Hierdurch wird einerseits ein möglichst großer Gewichtsausgleich ge
schaffen, damit das über den Fluiddruck zu bewegende Gewicht möglichst gering
ist, auf der anderen Seite wird sichergestellt, daß nach wie vor in jedem Bela
dungszustand die Kabine stets nach unten zieht. Bei einem angenommmenen
Gewicht von Kabine + Rahmen von insgesamt 970 kg kann das Ausgleichsge
wicht beispielsweise zu 1740 kg bemessen sein, so daß eine Differenzmasse von
100 kg, die ca. 10% der Gesamtmasse aus Kabine und Rahmen entspricht, ver
bleibt. Hieraus ergibt sich, daß der Leistungsbedarf des Aufzugs für eine Hubfahrt
wesentlich geringer ist als bei nicht ausgeglichenen Systemen, da beim erfin
dungsgemäßen Hydroseilaufzug lediglich die Zuladungsmasse zuzüglich der nicht
ausgeglichenen Masse zu bewegen ist.
Der Differentialzylinder selbst ist stets auf Zug beansprucht, was ermöglicht, ihn
klein dimensioniert auszulegen, da er nicht auf Knickung berechnet werden muß.
Druckbeanspruchung tritt nicht auf. Dies führt dazu, daß mit einem 70/28 mm-
Kolbendurchmesser-Zylinder ohne Probleme eine Förderhöhe von 20 Metern er
reicht werden kann. Die Fluidströme sowie das Fluidvolumen insgesamt werden
hierdurch erheblich reduziert, auch der Geräuschpegel sinkt, da wesentlich weni
ger Fluid strömt. Auch der Reservefluidbehälter kann klein dimensioniert werden.
Beispielsweise beträgt der Volumenstrom an der Pumpe bei einer Zuladung von
maximal 630 kg zur bewegten Kabinen- und Rahmenmasse von 970 g (also ei
nem Gesamtgewicht von 1600 kg) lediglich 97 l/min. die Volumenströme bei ge
wöhnlichen Seilaufzügen betragen demgegenüber mehrere 100 Liter pro Meter.
Auch das Pendelvolumen beträgt beim erfindungsgemäßen Hydroseilaufzug nur
wenige Liter.
Zur Bewegung des Differentialzylinders 1 ist eine über einen Motor 8 angetriebene
Pumpe 9 vorgesehen, mittels welcher Fluid über zwei Fluidleitungen 10, 11, von
denen die Leitung 10 zum Arbeitsraum A und die Leitung 11 zum Arbeitsraum B
führt, gepumpt wird. Bei dem Motor handelt es sich um einen luftgekühlten Indu
striemotor, der frequenzgeregelt wird, so daß die Drehzahl der Pumpe 9 variabel
den tatsächlichen Erfordernissen angepaßt werden kann, folglich ist auch eine
exakte Geschwindigkeitssteuerung möglich. Hierzu ist ein nicht dargestellter Fre
quenzumrichter, der die Motorendrehzahl gemäß einer vorprogrammierten Fahr
kurve regelt, vorgesehen. Durch die Kombination Industriemotor-
Frequenzumrichter kann ein Wirkungsgrad von ca. 85% erreicht werden, welcher
gegenüber bisher bekannten Systemen verbessert ist. Entsprechend reduzieren
sich die Verluste aus Pumpe und Motor.
Soll nun beispielsweise die Kabine angehoben werden, muß die Kolbenstange 2
des Zylinders 1 eingefahren werden. Der nicht gezeigte Frequenzumrichter erhält
hierzu entsprechende Steuersignale von der ebenfalls nicht dargestellten Auf
zugssteuerung und regelt die Drehzahl des Elektromotors 8 entsprechend der
einprogrammierten Fahrgeschwindigkeiten. Unzulässige Betriebszustände werden
vom Frequenzumrichter laufend überwacht und führen im Notfall zum Abschalten
des Motors.
Die Signale "AUF schnell" und "AUF langsam" aktivieren am Frequenzumrichter
die Geschwindigkeit "aufwärts schnell". Damit ist gleichzeitig die Drehrichtung des
Motors bestimmt. Die Beschleunigung erfolgt über eine einprogrammierte Be
schleunigungsrampe. Gleichzeitig wird ein Ventil 12 dem ein Rückschlagventil 27
vorgeschaltet ist, geschaltet, über das die Kolbenseite des Zylinders 1 mit dem
Reservefluidbehälter 13 verbunden wird. Die Pumpe 9 erzeugt den erforderlichen
Druck um gegen die Gewichtskraft der in Fig. 2 nicht gezeigten Kabine Fluid in
den ringseitigen Arbeitsraum A zu fördern. Der Volumenstrom gelangt über ein
Rückschlagventil 14, ein Absperrventil 15 und eine Volumenmeßeinrichtung 16
zum Arbeitsraum A. Mittels der Volumenmeßeinrichtung 16 wird der Fluidstrom
gemessen und hieraus die Ist-Geschwindigkeit der Zylinderkolbenstange und
damit der Kabine ermittelt. Über einen Regelkreis wird mittels des Frequenzum
richters der Motor 8 entsprechend nachgeführt, um die Ist-Geschwindigkeit der
einprogrammierten Soll-Geschwindigkeit anzupassen. Über- oder Unterge
schwindigkeiten können also erkannt und ausgeglichen werden, so daß sich eine
hervorragende Fahrkonstanz ergibt.
Nach Einfahren in die Haltestelle werden die Steuersignale von der Aufzugsteue
rung zurückgesetzt, der Motor 8 und das Ventil 12 werden abgeschaltet. Das
Fluidvolumen des Arbeitsraums A wird zwischen Zylinderkolben und den Rück
schlagventilen 14, 21 eingesperrt. Die Kabine steht still.
Eine mögliche Überladung der Kabine wird von einem Druckschalter 19 signali
siert und führt zum Abschalten der Fahrt. Hydraulische Überdrücke werden über
die Überdrucksicherung 20, bei der es sich um ein Druckbegrenzungsventil han
delt, ausgeglichen. Bei diesem handelt es sich um eine Ventilpatrone für Block
einbau, die zwei Anschlüsse und nur eine Einstellfeder besitzt. In beiden Drehrich
tungen der Pumpe 9 wird bei Überschreiten des eingestellten Mindestdrucks der
Fluidstrom von der Druckseite zur Saugseite der Pumpe geleitet. Ein unzulässiger
Druckaufbau über den Einstelldruck der Einstellfeder wird damit unterbunden.
Die Abwährtsfahrt erfolgt durch Ausfahren der Kolbenstange. Die Signale "AB
schnell" und "AB langsam" aktivieren am Frequenzumrichter die Geschwindigkeit
"abwärts-schnell". Die Pumpe 9 erzeugt nun den erforderlichen Druck, um gegen
den Druck auf der Ringseite Fluid in die Kolbenseite, also den Arbeitsraum B des
Zylinders 1 zu fördern. Der Volumenstrom gelangt über das Rückschlagventil 21
und das Absperrventil 22 zum Arbeitsraum B. Das rückfließende Fluid vom Ar
beitsraum A strömt über den Volumensensor 16, wo das Fluidvolumen erneut
gemessen wird und in Abhängigkeit des Meßergebnisses die entsprechende Mo
tornachregelung erfolgt, das Absperrventil 15 und ein Senkventil 23 erneut an die
Pumpe, da die Vorsteuerung des Senkventils 23 mit der Druckseite der Pumpe 9
verbunden ist. Mit Erreichen des eingestellten Druckes öffnet das Senkventil und
das Fluidvolumen des Arbeitsraums A gelangt in den Ansaugweg der Pumpe 9.
Da für den Arbeitsraum B mehr Fluidvolumen benötigt wird als vom Arbeitsraum A
zurückfließt, wird zusätzliches Fluid über das Rückschlagventil 17 aus dem Re
servefluidbehälter 13 nachgesaugt. Erreicht die Kabine die vorbestimmte Halte
position, werden sämtliche Signale erneut rückgesetzt und der Motor abgeschal
tet. Das Fluidvolumen ist wiederum eingesperrt, eine Kabinenbewegung unter
bunden.
Abhängig von der Fahrtrichtung wird also das Ausgleichsfluid entweder sofort
wieder in einen der Arbeitsräume weitergepumpt unter Nachsaugung von zusätz
lichem Differenzfluid, oder aber teilweise in den Tank abgeführt.
Weiterhin ist eine Handpumpe 24 mit zugeordnetem Druckbegrenzungsventil 25
und vorgeschaltetem Rückschlagventil 26 vorgesehen, über welche im Bedarfsfall
eine manuelle Kabinenbewegung ermöglicht ist. Ferner ist ein Notablaßventil 28
vorgesehen.
Schließlich zeigt Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Leistungsaufnahme des
erfindungsgemäßen Hydroseilaufzugs im Vergleich mit zwei anderen Aufzugsty
pen. Längs der Abszisse ist die Zeit, längs der Ordinate die aufgenommene Lei
stung dargestellt. Die obere Kurve I zeigt die Leistungsaufnahme eines Elektromo
tors in einer konventionellen Anordnung mit konstanter Drehzahl. Ersichtlich zeigt
die Kurve ein Rechteckprofil, eine Drehzahlvariation findet nicht statt. Demgegen
über zeigt die Kurve II die Leistungsaufnahme eines Hydraulikaufzugs unter Ein
satz eines Frequenzumrichters. Bei diesem System wird also die Drehzahl ent
sprechend den tatsächlichen Erfordernissen angepaßt. Das System, welches der
Kurve II zugrundeliegt, ist jedoch nicht ausgeglichen. Schließlich zeigt die Kurve III
den Leistungsbedarf des erfindungsgemäßen Hydroseilaufzuges. Wie man der
Figur entnehmen kann, reduziert sich die Beschleunigungs- und Beharrungslei
stung auf ca. 45% im Vergleich zur nicht ausgeglichenen Version. Die Leistungs
aufnahme ist damit deutlich gegenüber bisher bekannten Systemen verringert.
Dies ist einerseits auf den vorher beschriebenen Gewichtsausgleich zurückzufüh
ren, andererseits auf den Einsatz des Motors mit Frequenzumrichter sowie die
Volumenmeßeinrichtung, mittels welcher sichergestellt ist, daß ein konstanter
Fahrbetrieb möglich ist. Neben der hervorragenden Leistungsbilanz kann wie be
schrieben auch der Volumenstrom im Vergleich zu konventionellen Anlagen auf
ca. 25-40% reduziert werden. Auch das Pendelvolumen kann auf 25-40% re
duziert werden. Das Volumen des Reservefluidbehälters beträgt für die vorher
beschriebene Beispielanlage bei maximaler Förderhöhe von 20 m und mit einem
Gesamtgewicht von 1600 kg ca. 60 Liter bei einem gesamten Systemvolumen von
ca. 90 Litern im Vergleich zu Tankvolumina von ca. 800 Litern bei konventionellen
Anlagen.
Claims (17)
1. Hydroseilaufzug, umfassend einen mit einem in einem Fluidkreislauf ge
bundenen Arbeitsfluid beaufschlagbaren Differentialzylinder zum Bewegen
einer Last, insbesondere einer Kabine, der zwei Arbeitsräume aufweist, die
in Abhängigkeit der geforderten Bewegung mit dem Arbeitsfluid
beaufschlagbar sind, und ein Ausgleichsgewicht, dadurch gekennzeichnet,
dass das das Ausgleichsgewicht (3) derart ausgelegt ist, dass der Differen
tialzylinder (1) unabhängig von der Größe der Zuladung stets auf Zug be
ansprucht ist, und dass ein frequenzgeregelter Motor (8) vorgesehen ist
zum Antreiben einer Fluidpumpe (9) zur Förderung des Arbeitsfluids, um
die Last mit einer Soll-Geschwindigkeit zu bewegen, sowie eine den Flu
idfluss messende Volumenmesseinrichtung (16) zur Erzeugung eines
Messsignals, welches ein Maß für die Ist-Geschwindigkeit der Last ist und
in dessen Abhängigkeit der Motor zum Erreichen der Soll-Geschwindigkeit
nachführbar ist.
2. Hydroseilaufzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fre
quenzgeregelte Motor (8) ein Industriemotor, insbesondere luftgekühlt, ist,
dessen Drehzahl mittels eines Frequenzumrichters regelbar ist.
3. Hydroseilaufzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Volumenmeßeinrichtung (16) mit dem die Drehzahl des Motors (8) regeln
den Frequenzumrichter kommuniziert, an den das Meßsignal gebbar ist.
4. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Volumenmeßeinrichtung (16) dem ringseitigen Ar
beitsraum (A) vorgeschaltet ist.
5. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (3) derart bemessen ist, daß das
Mindestgewicht der Last, insbesondere der Kabine (4) und eines diese tra
genden Kabinenrahmens, zu wenigstens 80%, insbesondere zu wenigstens
90% ausgeglichen ist.
6. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeich
net durch eine hydraulische Schaltung zur Sicherstellung eines Betriebs
des Motors (8) als Motor, unabhängig von der Richtung der Bewegung der
Last.
7. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß in wenigstens einer zu einem Arbeitsraum (A, B) führen
den Fluidleitung (10, 11) ein Sperrorgan vorgsehen ist.
8. Hydroseilaufzug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der
zum ringseitigen Arbeitsraum (A) führenden Fluidleitung (10) ein Senkventil
(23) vorgesehen ist, über welches das aus dem Arbeitsraum (A) abfließende
Fluid strömt.
9. Hydroseilaufzug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es ein
vorsteuerbares Senkventil (23) ist, wobei das Senkventil (23) der Pumpe
(9) derart vorgeschaltet ist, daß das Fluid bei geöffnetem Senkventil (23) in
den Ansaugweg der Pumpe (9) gelangt.
10. Hydroseilaufzug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß jedem Arbeitsraum (A, B) ein Absperrventil (15, 22) vorgeschaltet
ist.
11. Hydroseilaufzug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedem
Absperrventil (15, 22) mindestens ein Rückschlagventil (14, 21, 27) vorge
schaltet ist.
12. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwischen den zu den beiden Arbeitsräumen (A, B) füh
renden Fluidleitungen (10, 11) eine einen Ausgleich eines hydraulischen
Überdrucks ermöglichende Überdrucksicherung (20) vorgesehen ist.
13. Hydroseilaufzug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Überdrucksicherung (20) derart geschaltet ist, daß das ausgleichsbedingte
Fluidvolumen von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe (9) geführt
wird.
14. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (3) unmittelbar an oder auf der
Kolbenstange (2) angeordnet ist.
15. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß es ein 1 : 2-Aufzug ist.
16. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Größe eines im teilgeschlossenen Fluidkreislauf vor
gesehenen Reservefluidbehälters (13) in Abhängigkeit des maximalen Dif
ferenzvolumens der beiden Arbeitsräume (A, B) gewählt ist.
17. Hydroseilaufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Reservefluidbehälter (13), der Motor (8) und die
Pumpe (9) einschließlich Steuerung sowie gegebenenfalls die Aufzugsteue
rung selbst und gegebenenfalls die hydraulische Schaltung in einem ge
meinsamen Schrank o. dgl., vorzugsweise außerhalb des Schachtes, in
dem der Hydroseilaufzug angeordnet ist, angeordnet sind.
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